CN213940722U - 一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，相较于现有模式，本实用新型的技术方案针对的是飞行员在面对军事飞行实战场景时，血压检测仪以及心率检测仪实时收集飞行员当前的心率值以及血压值，并对上述心率值以及血压值进行分析，得出当前飞行员心理状态，将上述心理状态作为评价飞行员心理素质的参数依据，以提高飞行员心理状态检测结果的准确性。本实用新型实施例的技术方案采用VR技术，构建高仿真、沉浸式、交互性及想象性心理训练系统，一方面提高飞行员在高应激环境中保持沉着、冷静、理智的品质，以及在高应激环境中保持有效的操作技能，从而有利于未来作战；另一方面准确分析飞行心理素质检测结果的准确性。

Description

一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统

技术领域

本实用新型涉及VR技术领域，特别是涉及一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统。

背景技术

飞行模拟训练系统具有节能、经济、安全、不受场地和气象条件的限制、缩短培训周期、降低培训成本、提高培训效率等突出优点，在飞行员培训中发挥着非常重要的作用。最近几年，随着虚拟现实的飞速发展，使用基于虚拟现实的飞行员训练系统训练则成为一种新型的飞行员培养方式，它既可以模拟传统的高空飞行，又可以有效地保障飞行员的人身安全，降低培养费用。此外，飞行员训练系统还可以有效地降低培养门槛，缩短培养周期，为飞行产业提供充足的飞行人员。

现有技术中的基于虚拟现实的飞行员训练系统往往只注重于带给飞行员更逼真的沉浸感以及临场感，从而训练驾驶员更好的掌控飞机，但是在面临应激场景时飞行员行为上的失误和差错往往都是由于其内在心理因素和决策失误造成的，现有技术中的训练系统无法监测飞行员的应激反应，从而无法提高飞行员的心理应激能力，无法培养飞行员在高应激环境中保持沉着、冷静、理智的品质以及在高应激环境中保持有效的操作技能。

综上所述，现有技术的技术问题为没有一种可靠的方案或系统，以对提高飞行员心理素质检测的准确性。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，以提升飞行员心理素质和增强空军战斗力。具体技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，包括：操作杆、控制器、显示器、VR生成装置、心率测量仪、血压测量仪；

所述控制器分别连接所述显示器、所述VR生成装置、所述心率测量仪、所述血压测量仪、所述操作杆；

所述心率测量仪用于感测人体的心率，所述血压测量仪用于感测人体的血压；

所述控制器用于接收所述心率测量仪感测的心率值，所述控制器用于接收所述血压测量仪感测的血压值，所述控制器将所述心率值以及所述血压值传输至所述显示器，所述显示器显示所述心率值以及所述血压值；

所述VR生成装置用于生成飞行训练的虚拟场景，并将所述虚拟场景呈现给用户；

所述操作杆用于将用户的操作动作反馈至所述VR生成装置，所述VR生成装置根据所述操作动作向用户展现与所述操作动作对应的场景。

可选的，所述心率测量仪与所述血压测量仪分别设置在一个手表上，所述手表包括表壳、显示屏幕、表带、传感器主控板；所述表带固定在所述表壳上，所述表带用于将所述表壳固定在用户手腕上，所述显示屏幕设置在所述表壳的一个面上，所述心率测量仪、所述血压测量仪均设置在所述表壳的另一面上，所述传感器主控板通信连接所述显示屏幕，所述传感器主控板分别控制连接所述心率测量仪、所述血压测量仪；所述传感器主控板通过蓝牙无线连接所述控制器。

可选的，血压测量仪为血压光电传感器；所述血压光电传感器通信连接所述传感器主控板，所述血压光电传感器用于检测用户手腕部的脉搏波波形；所述显示屏幕用于显示所述脉搏波波形。

可选的，还包括主体外壳，所述心率测量仪包括光学传感器、发光二极管；所述传感器主控板镶嵌在所述主体外壳上，所述光学传感器设置在所述传感器主控板上，所述发光二极管设置在所述光学传感器中部；所述传感器主控板控制连接所述光学传感器；所述传感器主控板控制连接所述发光二极管

所述血压光电传感器设置在所述传感器主控板。

可选的，所述VR生成装置包括：场景构建单元、显示单元；

所述构建单元用于构建训练场景以及控制场景；所述显示单元用于显示所述训练场景以及所述控制场景。

可选的，所述训练场景包括战场场景、伤亡场景、险情场景、坠毁场景中的任一种；所述控制场景包括：飞行仪表盘、飞行控制系统、座舱窗、指示器、速度、飞行高度。

可选的，与所述控制连接的有存储器，所述存储器用于存储所述心率值以及所述血压值。

可选的，还包括数据处理模块，所述数据处理模块集成在所述控制器上，所述数据处理模块用于将所述心率值以及所述血压值转换成数字信号，并将所述数字信号传输至显示器，所述显示器显示所述数字信号。

本实用新型与现有技术相比具有以下技术特点：

1、本实用新型提供的基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，通过设置了血压测量仪以及心理检测仪，利用上述血压测量仪以及心理检测仪能够采集飞行员在面临应激环境时的体征反应，根据飞行员的应激体征反应对飞行员的应急反应进行监测，从而提高飞行员的心理应激能力检测的准确性。

2、本实用新型提供的基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，通过设置了能够选择应急飞行环境的应激飞行环境仿真模块与飞行员状态反馈模块配合，为飞行员提供逼真的应激飞行环境，使飞行员在该环境下进行训练，从而提高飞行员的心理应激能力检测的准确性。

3、本实用新型提供的基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，可代替原有应激反应的测试和训练模式，通过虚拟现实技术和传感技术的结合，为被测试人员提供相对更为准确和高效的反应数据采集。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例提供的一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种手表的正面和反面示意图；

图3为本实用新型实施例提供的应激训练系统的原理图；

图4为本实用新型实施例提供的心率测量仪的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的心率检测结果示意图；

图6为本实用新型实施例提供的传感器主控板的电路图；

图7为本实用新型实施例提供的一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统的模块连接示意图。

图8为本实用新型的一个实施例中提供的电源管理子模块内部电路结构图。

附图标记：

1操作杆、2控制器、3显示器、4VR生成装置、5心率测量仪、6血压测量仪、7手表、8表壳、9显示屏幕、10表带、11数据处理模块、12传感器主控板、 13光学传感器、14发光二极管、15主体外壳、16场景构建单元、17显示单元、 18存储器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行描述。

为了提升飞行员心理素质和增强空军战斗力，本实用新型实施例提供了一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统。

实施例1

请参见图1-图7，本实用新型实施例所提供的一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，包括：操作杆1、控制器2、显示器3、VR生成装置4、心率测量仪5、血压测量仪6；所述控制器2分别连接所述显示器3、所述VR生成装置4、所述心率测量仪5、所述血压测量仪6、所述操作杆1；所述心率测量仪 5用于感测人体的心率，所述血压测量仪6用于感测人体的血压；所述控制器2 用于接收所述心率测量仪5感测的心率值，所述控制器2用于接收所述血压测量仪6感测的血压值，所述控制器2将所述心率值以及所述血压值传输至所述显示器3，所述显示器3显示所述心率值以及所述血压值；所述VR生成装置4用于生成飞行训练的虚拟场景，并将所述虚拟场景呈现给用户；所述操作杆1用于将用户的操作动作反馈至所述VR生成装置4，所述VR生成装置4根据所述操作动作向用户展现与所述操作动作对应的场景。

需要说明的是，开发与构建基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，其中，VR技术作为成熟的现有技术，在本实用新型实施例中可以直接应用，以 VR技术为基础，通过三维建模、贴图并渲染开发航空三维场景模型，采用现有的软件Unity3D引擎，构建5类军事飞行员心理应激场景，上述心里应激场景包括：战场、伤亡、暴力、空中险情、坠毁事故，利用三维仿真技术、高逼真情景还原技术、3D偏振技术手段，实现上述场景视觉、听觉、触觉仿真再现，可以理解的是，再本实用新型实施例中，仅需获取到与战场、伤亡、暴力、空中险情、坠毁事故相关的场景信息，即可利用上述现有的三维仿真技术、高逼真情景还原技术、3D偏振技术手段实现本实用新型为飞行员提供逼真的场景视觉、听觉、触觉仿真的效果，本实用新型实施例不对其进行限定。

需要说明的是，基于上述场景的构建完成后，利用操作杆1控制VR设备中的图像显示，即当飞行员才做操作杆1时，VR设备对应播放相关场景，此为现有技术手段，例如，现有的VR体验馆中，可以利用操作杆1来播放预先设定的图像。此时，利用本实施例提供的心率测量仪5以及血压测量仪6，可以获取到飞行员处于不同场景下的血压值以及心率值，将上述血压值以及心率至显示在显示器3上，可以被工作人员所得知，并利用其进行相应的分析，具体的，本领域技术人员知道，在人体处于高度紧张或者被刺激后，其心理会产生相应的变化，反应到身体特征上，其血压值会升高，心率会变快；利用上述心率值以及血压值，可以获取飞行员在面对不同场景时的心理变化数据，将其作为飞行员的训练及选拔的重要参考数据。借助虚拟现实及反馈模块进行飞行员训练，摒弃了过去传统的模拟机模式，极大的降低了飞行员训练的成本。借助虚拟现实技术，训练设备小型化，便携化，极大的改善了过去飞行员训练条件。

具体的，本实用新型实施例提供了一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，相较于现有模式，本实用新型的技术方案针对的是飞行员在面对军事飞行实战场景时，血压测量仪以及心率检测仪实时收集飞行员当前的心率值以及血压值，并对上述心率值以及血压值进行分析，得出当前飞行员心理状态，将上述心理状态作为评价飞行员心理素质的参数依据，以提高飞行员心理状态检测结果的准确性。本实用新型实施例的技术方案采用VR技术，构建高仿真、沉浸式、交互性及想象性心理训练系统，一方面提高飞行员在高应激环境中保持沉着、冷静、理智的品质，以及在高应激环境中保持有效的操作技能，从而有利于未来作战；另一方面准确分析飞行心理素质检测结果的准确性。

实施例2

在上述实施例1的基础上，本实施例更为具体的对本方案做描述。

在一种具体实施方式中，请参见图2，所述心率测量仪5与所述血压测量仪分别设置在一个手表7上，所述手表7包括表壳8、显示屏幕9、表带10、传感器主控板12；所述表带10固定在所述表壳8上，所述表带10用于将所述表壳8固定在用户手腕上，所述显示屏幕9设置在所述表壳8的一个面上，所述心率测量仪 5、所述血压测量仪均设置在所述表壳8的另一面上，所述传感器主控板12通信连接所述显示屏幕9，所述传感器主控板12分别控制连接所述心率测量仪5、所述血压测量仪6；所述传感器主控板12通过蓝牙无线连接所述控制器2。佩戴在测试者左手或者右手，用以测定佩戴者的临时血压和心率数据。将数据和应激反应场景进行匹配，得出应激反应数值。分为显示区域、表带10、充电接口、血压光电传感器和心率光电传感器几个部分。

具体的，在图2中，左侧图为手表7的正面图，在手表7的正面，设置有显示屏幕9，用于显示心率数值、高压数值以及低压数值，上述集成有血压测量仪以及心率检测仪的手表7是现有产品，在本实施例中，上述产品可以直接采购获得，例如，穆奇智能手环血压手表7心率监测量手表7或手环，可以将其直接应用至本申请中，然后利用现有的蓝牙连接方式，将其无线连接至实施例1 中的控制器2，控制器2接收手表7检测的心率值以及血压值，并控制显示器3显示上述心率值以及血压值。控制器2控制显示器3显示预定信息属于本领域常规手段，本实施例并未对其控制显示方法做出改进。

在图2中，右侧图为手表7的背面图，在手表7背面，将血压测量仪以及心率检测仪共同设置在手表7背面，集成度高，减小了设备体积，便于用户使用。

在一种具体实施方式中，血压测量仪为血压光电传感器；所述血压光电传感器通信连接所述传感器主控板12，所述血压光电传感器用于检测用户手腕部的脉搏波波形；所述显示屏幕9用于显示所述脉搏波波形。可以理解的是，上述血压光电传感器检测得到血压值后，传感器主控板12利用现有的柯式音法结合脉搏信号，获得血压信号；血压光电传感器基于光电式脉搏传感器，根据血液吸收光强的能力间接测量出脉搏信号，而基于柯式音法结合脉搏信号即可测量出血压。

飞行员状态反馈模块是在飞行员手腕上佩戴的手环，其中光电传感器安装于主体内部，确保其能够采集手腕部位的脉搏波波形，以便准确测量血压，佩戴在飞行员的左手或者右手，用以测定佩戴者的临时血压和心率数据，将数据和应激反应场景进行匹配，得出应激反应数值。

具体的，上述血压光电传感器通信连接传感器主控板12的连接方式可以是利用现有的数据传输线，将传感器主控板12与血压光电传感器连接起来，使用数据传输线连接，具有数据传输稳定的效果，上述传感器主控板12的控制电路可以是如图6显示的控制电路图，在本实施例中，图6中所示的传感器主控板12 可以是应激反应光电传感器MCU是基于Nordic公司nRF51822芯片开发，芯片集成BLE蓝牙4.0协议。传感器硬件电路设计部分，包括一颗集成了BLE功能的 MCU，和由MCU控制的各种外设：蓝牙射频电路；使用I2C接口的线性马达驱动电路；使用I2C接口的光电传感器；使用GPIO的按键输入；使用GPIO的LED 等。采用上述传感器主控板12即可实现本实施例所要实现的控制以及获取心率检测仪或血压测量仪的检测数据，以及控制心率检测仪以及血压测量仪工作的方案。

可以理解的是，通过血压光电传感器采集手腕部位的脉搏波波形，并分析脉搏波的上升斜率及波段时间等特征参数可以得到特定的计算公式，估算血压数值。比如血压高时，射血期上升波段的斜率会增加，上述特定的计算公式，本领域技术人员可以利用现有的数据试验统计手段，并结合现有的归纳手段即可得到，本实施例不对其进行具体限定，其原理可以与现有的利用统计数据建立计算模型的方法相同。

在一种具体实施方式中，请参见图4，还包括主体外壳15，所述心率测量仪5包括光学传感器13、发光二极管14；所述传感器主控板12镶嵌在所述主体外壳15上，所述光学传感器13设置在所述传感器主控板12上，所述发光二极管 14设置在所述光学传感器13中部；所述传感器主控板12控制连接所述光学传感器13；所述传感器主控板12控制连接所述发光二极管14；所述血压光电传感器设置在所述传感器主控板12。

具体的，利用光电透射测量法，心率光电传感器会发出一束光打在皮肤上，测量反射/透射的光。因为血液对特定波长的光有吸收作用，每次心脏泵血时，该波长都会被大量吸收，以此确定心跳心率。在实际应用中，采用发光元件(发光二极管14)对准血管，接收反射光的强度，根据血管收缩引起反射光周期性强度变化测量血管收缩频率即为心率。

在一种具体实施方式中，所述VR生成装置4包括：场景构建单元16、显示单元17；所述构建单元用于构建训练场景以及控制场景；所述显示单元17用于显示所述训练场景以及所述控制场景。

在一种具体实施方式中，所述训练场景包括战场场景、伤亡场景、险情场景、坠毁场景中的任一种；所述控制场景包括：飞行仪表盘、飞行控制系统、座舱窗、指示器、速度、飞行高度。

在一种具体实施方式中，与所述控制连接的有存储器18，所述存储器18用于存储所述心率值以及所述血压值。

在一种具体实施方式中，还包括数据处理模块11，所述数据处理模块11集成在所述控制器2上，所述数据处理模块11用于将所述心率值以及所述血压值转换成数字信号，并将所述数字信号传输至显示器3，所述显示器3显示所述数字信号。

具体的，本实用新型实施例提供了一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，相较于现有模式，本实用新型的技术方案针对的是飞行员在面对军事飞行实战场景时，血压测量仪以及心率检测仪实时收集飞行员当前的心率值以及血压值，并对上述心率值以及血压值进行分析，得出当前飞行员心理状态，将上述心理状态作为评价飞行员心理素质的参数依据，以提高飞行员心理状态检测结果的准确性。本实用新型实施例的技术方案采用VR技术，构建高仿真、沉浸式、交互性及想象性心理训练系统，一方面提高飞行员在高应激环境中保持沉着、冷静、理智的品质，以及在高应激环境中保持有效的操作技能，从而有利于未来作战；另一方面准确分析飞行心理素质检测结果的准确性。

实施例3

在上述实施例1、实施例2的基础上，本实施例对本方案做进一步描述。

请参见图3，图7，飞行员在通过VR头显实现飞行场景仿真内容的同时，佩戴的心率和血压的实时数据反馈到系统，通过显示器3输出应激反应数据，同时存储到数据库。在实际操作过程中，飞行员操作操作杆1，此时，心率测量仪5以及血压测量仪6同时工作，将其检测的心率值以及血压值实时传输至数据处理模块11，数据处理模块11将上述心率值以及血压值转换为电信号，并发送至显示器3进行显示，同时，将上述心率值以及电压值的电信号存储在存储器18中，飞行员通过操作杆1控制VR生成装置4中的画面，在结合上述监测过程，即可以获取到飞行员在不同场景下的心率值以及血压值，进而可以获得随时间变化，飞行员在不同时间点的心率值以及血压值，以为检测人员提供可靠真实的数据。

实施例4

在上述实施例1-3的基础上，本实施例对VR场景构建做出进一步详细描述。

在开发与构建基于VR技术的军事飞行员心理应激训练系统时，包括：训练场景、场景元素构建、实时VR生成和显示构建；

进一步的，上述训练场景包括：战场VR场景构建、伤亡VR场景构建、暴力VR场景构建、空中险情VR场景构建、坠毁事故VR场景构建；

需要说明的是，战场VR场景构建包括：战场上出现的爆炸场景、枪战场景、枪击场景，群体性的人员伤亡场景，群体性的人员伤亡场景中，不特写某个伤亡者的局部情况；

伤亡VR场景构建包括：战场中单独个体的死伤场景，可精确查看死伤场景的细节；

暴力VR场景构建包括：包括使用非正常手段伤害个体或建筑物的场景；

空中险情VR场景构建包括：战斗机正常飞行中突然出现的失速，并从高空急剧下降、战斗机正常飞行中被雷电击中导致控制系统失灵、飞行员驾驶战斗机钻桥洞或建筑物狭缝、双机对头或双机危险接近以及空战中出现的敌机逼近、战斗机被导弹锁定或击中等危险情境。

坠毁事故VR场景构建包括：战斗机与其他飞行器相撞；驾驶员驾驶战斗机撞向高层建筑、山脉、居民区导致发生爆炸、驾驶员驾驶战斗机落水或解体等造成重大伤亡的飞行事故的场景。

进一步的，场景元素构建包括：飞行器设备场景构建、HUD虚拟参数面板场景构建、空中场景构建、特效场景构建、敌军场景构建、地面场景构建、驾驶员第一视角场景构建。

需要说明的是，飞行器设备场景构建包括：开发用于飞行模拟训练机场景，例如歼7、歼8、歼10或苏27。在非涉密的状况下，根据真实的状况来制作战斗机驾驶舱模拟实景内容。包括飞行仪表盘显示系统、飞行控制系统、飞行座椅、飞行头盔(内视角)和座舱窗等，通过3DMax技术进行战斗机的建模，包括对战斗机内舱的精准建模、制作材质贴图等工作以完成战斗机的建模。

HUD虚拟参数面板场景构建包括：在VR显示装置中全息显示飞行仪表盘数据，飞行仪表盘数据包括：飞行高度、速度、姿态、飞行指引仪指示器、速度计等参数。在VR显示装置中全息显示飞行仪表盘数据有利于协助飞行训练人员快速了解飞行信息，并根据飞行信息做出与飞行信息对应的决策。

空中场景构建包括：利用虚拟引擎模拟航空场景，开发虚拟粒子特效，模拟大气中的可视环境，包含大气场景、光照场景、云层场景。

特效场景构建包括：利用粒子光影技术制作飞行训练中所产生的特效，例如云层、凝结尾迹、太阳光照辉光、爆炸和摩擦碎片。

敌军场景构建包括：地面的模拟敌军或空中的模拟敌军。包括敌方战斗机，运输机、轰炸机、军舰、对空导弹或其他地面作战单位。

地面场景构建包括：地形、环境、建筑设施。地面的场景开发有山地、农田、城市、道路、海洋以及地面作战单位。

驾驶员第一视角场景构建包括：飞行员坐在机舱中进行应激训练时，在VR 显示装置中不显示驾驶员驾驶的战斗机的整个轮廓，显示敌机轮廓，VR显示装置采用座舱内视角，并悬空产生全息HUD虚拟参数，以方便训练人员实时获取飞行数据。

进一步的，实时VR生成和显示构建包括：消隐技术、细节层次技术、实例技术、单元分割技术、粒子技术、飞行碰撞检测技术、Unity3D实现VR技术；

需要说明的是，消隐技术：虚拟世界中的物体经建模、光照、阴影等处理之后，还要确定虚拟物体的哪些边和面是可见的，以便最后产生的图形只显示那些可见的边和面。消隐就是要运用某种算法把物体上看不见的线或而从画面中消去或者用虚线画出。为消去隐藏面，要把每一个组成物体的而与每一个不透明面进行遮蔽判断，把可见的或部分可见的与不可见的或部分不可见的区别开来，最后绘出那些可见面或面的可见部分，这样就可得到经过消隐处理的立体图；

细节层次技术：细节层次模型是指对同一个场景或场景中的物体，使用具有不同细节的描述方法得到一组模型，供绘制时选择使用。为三维场景库模型设立多细节层次描述并利用视点与物体的距离及屏幕覆盖的区域来控不同细节层次的切换是降低场景复杂度的一个十分有效的方法；

实例技术：当三维复杂场景中具有多个几何形状相同但位置不同的物体时，可采用实例技术，例如场景中许多树，之间差别仅限于位置、大小、方向不同，如果把每棵树放入内存，将造成极大的资源浪费。所以，可以采用内存实例的方法，相同的树木只在内存中存放一份实例，将一个树进行平移、旋转、缩放之后得到所有相同结构的树木，因而大大节约了内存空间；

单元分割技术：将仿真环境模型分割成较小的环境模型单元称为模型单元分割，分割后，只有在当前模型中的环境模型对象被渲染，可极大减少模型复杂程度。如对对大地形模型和建筑模型分割。对于某些规整的模型，分割容易自动实现。而对于那些完成后一般不再轻易变化的建筑模型，分割能在预先计算阶段离线完成。

粒子技术：是一组分散的微小物体集合，其中这些微小物体按照某种算法运动，实际应用包括模拟火焰、烟雾、爆炸、流水、树木、旋转星系和其它的一些自然现象。在利用粒子系统方法进行模拟的过程中，对于粒子经过相同的算法处理自然会产生规律性的结果，为了解决这个问题，避免过分的规则性，在绝大多数建模和粒子处理过程中要引进“随机处理方法”。在计算每一帧时，一般要进行以下的处理步骤：(a)在这一帧期间产生一定数量的新粒子；(b) 为每一个新诞生的粒子分配初始特性(如颜色、位置、初始速度、大小等)；(c)遍历粒子，将所有到达生命周期的粒子除去；(d)对保留的粒子根据运动规则进行运动计算；(e)渲染粒子。

Unity3D实现VR技术：(a)搭建场景：创建一个可视化、可交互、脚本驱动的虚拟现实环境；(b)立体渲染：用两个相机渲染场景分别表示用户的左右眼，然后通过虚拟现实头显的透镜，这两幅图片被重合在一起，从而形成清晰且具有深度视觉的场景；(c)头部追踪：通过捕获虚拟现实头显的位置和转向来改变虚拟世界中相机的位置和转向。其中的重要参数指标为：三维坐标系统，网格、多边形、顶点模型，转换矩阵，相机、透视图、视口、投影，立体渲染，偏振式3D成像。

飞行碰撞检测技术：碰撞检测算法的效率直接影响到各类应用的实时性，特别是在大场景中的应用，由于周围场景的物体和运动的物体比较多，需要反复地进行大量物体间的碰撞检测，快速的碰撞检测算法是实现这种应用的一个非常重要的关键技术。由于飞机在实际飞行中必然存在碰撞问题，在虚拟现实仿真系统中就不可避免地要增加碰撞检测功能，避免虚拟环境中飞机穿透地形飞行等非正常情况的发生，使虚拟现实系统具有更高的真实感。在进行大规模虚拟环境仿真时，碰撞检测的时间开销很大，为了不影响虚拟环境的实时性，引入了一个判断，可以根据所引入的DEM数据的最大高程值来判断飞机飞行到某一指定高度时开始进行碰撞检测，避免计算机进行不必要的计算开销。由于飞机的形体复杂，在传统的算法中融入边界限定思想，只对飞机的几个边界点进行检测，既减小了计算误差又保证了一定的精度。

本实用新型实施例提供了一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，相较于现有模式，本实施例中提供的飞行员VR心理应激训练系统通过更加逼真的与飞行员职业相关的真实场景(例如“模拟战争场面”、“模拟残酷画面”、“模拟飞行险情”等)的方式，以系统脱敏疗法为依据，结合有效放松训练，提高飞行员的心理应激能力，培养飞行员在高应激环境中保持沉着、冷静、理智的品质，以及在高应激环境中保持有效的操作技能，从而有利于未来作战。因此，利用VR技术沉浸性、交互性及想象性的特点，创建一个心理训练需要的、逼近真实的、现实中难以实现或者无法实现的环境，让飞行员沉浸于其中进行心理应激训练，是提升飞行员心理应激能力、心理承受能力以及心理自我调节、控制和康复能力的有效途径。

实施例5

本实施例对本方案做进一步补充。

在实际应用中，请参见图8，本方案提供了一种电源管理子模块，电源管理子模块包括电池接口J1、储能子单元、升压单元以及输出单元；电池接口J1 用于提供输入电压；储能单元用于存储输入电压；升压单元用于将所述存储的输入电压进行升压后，获得升压电压；输出单元用于将升压电压输出，获得输出电压。

在本实施例中，如图8所示，电池接口J1提供输入电压，一般可以是采用纽扣电池等体积小的储能设备，在本实施例中，采用1.5V的纽扣电池供电，电池接口J1的两端并联有用于稳压的第一电容C1，经过稳压的输入电压进入储能子模块中，储能子模块包括第一电感L1以及与第一电感L1并联的第三电容C3、第二二极管D2以及第五电阻，在第三电容C3上还并联有电源指示灯LED。

经过储能子模块转换后，获得了稳定的储能电压，该储能电压输入至升压子模块中进行升压。

进一步的，升压单元包括升压芯片U1以及与所述升压芯片U1连接的一组调压电阻，一组调压电阻包括第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3，第一电阻R1与第四电容并联后连接在升压芯片U1的FB端，第二电阻R2连接在升压芯片U1的FB端，第三电阻R3与升压芯片U1的VDD端连接。

具体地，储能电压输入至升压芯片U1的输入端VDD中，升压芯片U1的输出端LX通过第一二极管D1输出至输出子模块的VOUT+中进行输出，第一电阻 R1、第二电阻R2以及第三电阻R3用于监测输出电压反馈给升压芯片U1后实现调压功能，其中第一电阻R1与第二电阻均连接在升压芯片U1的FB端，实现采样反馈功能。

在输出子模块的VOUT+端还连接有用于滤波的滤波电容C5，以实现稳定的电压输出。升压芯片U1为AX1301型升压芯片。

在本实施例中，如图3所示的电源模块中，第一电容C1选用10uF/4V的陶瓷电容，第二电容C2选用1uF/10V的陶瓷电容，第三电容C3选用10uF/10V的陶瓷电容，第四电容C4选用10pF/10V的陶瓷电容，第五电容C5选用220uF/10V的电解电容，第一电阻R1选用1.8MΩ的贴片电阻，第二电阻R2选用530KΩ的贴片电阻，第三电阻R3选用100Ω的碳膜贴片电阻，第四电阻R4选择0.6Ω的贴片电阻，第五电阻R5选用560Ω的贴片电阻，第六电阻R6选用100Ω的电阻，第七电阻R7选用5KΩ的贴片电阻，场效应管Q1选择ST2300TA的NMOS管，第一二极管D1选用SS14肖特基二极管，第二二极管D2选用1N4148开关二极管，第一电感L1选用3.3uH/0.1Ω的电感，发光二极管14LED选用贴片0805发光二极管 14。升压芯片U1选用AX1301升压DC-DC转换器，其中VDD端为电源输入端， CE端为使能端，当其为低电平时，升压子模块关断，EXT为功率开关驱动输出端，GND为接地端，LX为输出端，FB为反馈输入端。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，其特征在于，包括：操作杆、控制器、显示器、VR生成装置、心率测量仪、血压测量仪；

所述控制器分别连接所述显示器、所述VR生成装置、所述心率测量仪、所述血压测量仪、所述操作杆；

所述心率测量仪用于感测人体的心率，所述血压测量仪用于感测人体的血压；

所述控制器用于接收所述心率测量仪感测的心率值，所述控制器用于接收所述血压测量仪感测的血压值，所述控制器将所述心率值以及所述血压值传输至所述显示器，所述显示器显示所述心率值以及所述血压值；

所述VR生成装置用于生成飞行训练的虚拟场景，并将所述虚拟场景呈现给用户；

所述操作杆用于将用户的操作动作反馈至所述VR生成装置，所述VR生成装置根据所述操作动作向用户展现与所述操作动作对应的场景。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，其特征在于，所述心率测量仪与所述血压测量仪分别设置在一个手表上，所述手表包括表壳、显示屏幕、表带、传感器主控板；所述表带固定在所述表壳上，所述表带用于将所述表壳固定在用户手腕上，所述显示屏幕设置在所述表壳的一个面上，所述心率测量仪、所述血压测量仪均设置在所述表壳的另一面上，所述传感器主控板通信连接所述显示屏幕，所述传感器主控板分别控制连接所述心率测量仪、所述血压测量仪；所述传感器主控板通过蓝牙无线连接所述控制器。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，其特征在于，血压测量仪为血压光电传感器；所述血压光电传感器通信连接所述传感器主控板，所述血压光电传感器用于检测用户手腕部的脉搏波波形；所述显示屏幕用于显示所述脉搏波波形。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，其特征在于，还包括主体外壳，所述心率测量仪包括光学传感器、发光二极管；所述传感器主控板镶嵌在所述主体外壳上，所述光学传感器设置在所述传感器主控板上，所述发光二极管设置在所述光学传感器中部；所述传感器主控板控制连接所述光学传感器；所述传感器主控板控制连接所述发光二极管

所述血压光电传感器设置在所述传感器主控板。

5.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，其特征在于，所述VR生成装置包括：场景构建单元、显示单元；

所述构建单元用于构建训练场景以及控制场景；所述显示单元用于显示所述训练场景以及所述控制场景。

6.根据权利要求5所述的基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，其特征在于，所述训练场景包括战场场景、伤亡场景、险情场景、坠毁场景中的任一种；所述控制场景包括：飞行仪表盘、飞行控制系统、座舱窗、指示器、速度、飞行高度。

7.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，其特征在于，与所述控制连接的有存储器，所述存储器用于存储所述心率值以及所述血压值。

8.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的军事飞行员应激训练系统，其特征在于，还包括数据处理模块，所述数据处理模块集成在所述控制器上，所述数据处理模块用于将所述心率值以及所述血压值转换成数字信号，并将所述数字信号传输至显示器，所述显示器显示所述数字信号。

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