CN217213988U

CN217213988U - 一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统

Info

Publication number: CN217213988U
Application number: CN202122820330.3U
Authority: CN
Inventors: 秦凯; 魏巍; 王冠霖; 杜晓阳; 叶瑞; 郝杰; 黎威业; 霍常春; 余聪; 王麟
Original assignee: Inner Mongolia First Machinery Group Hongyuan Electrical Appliance Co ltd
Current assignee: Inner Mongolia First Machinery Group Hongyuan Electrical Appliance Co ltd
Priority date: 2021-11-17
Filing date: 2021-11-17
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2031-11-17

Abstract

本实用新型公开了一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统，主要由驾驶模拟舱、通用视景舱、炮塔模拟舱、六自由度仿真运动平台、六自由度旋转式仿真运动平台、电控系统、计算网络系统、图形计算系统、综合控制系统、操作信息处理系统组成；本实用新型整合了坦克驾驶操作训练、炮长操作训练、车长操作训练以及整车协同训练多个分训练系统，并且完全依照实车的驾驶系统、炮长系统以及车长系统进行仿真设计，为受训人员提供与实车相同的操作环境，所有操作部件均能够实现与实车一致的功能、操作流程及力感体感，结合仿真系统，为受训人员提供了更加真实和全面的训练场景，具备更高的仿真度，相较于现役的类似装备有所突破。

Description

一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统

技术领域

本实用新型属于特种车辆模拟训练技术领域，具体涉及一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统。

背景技术

目前，部队在日常训练过程中由于实装坦克重火力的属性、在动力能源消耗、弹药消耗等方面开销巨大，并且存在安全隐患。为实现基础训练、适时训练、单兵训练、作战训练、节约成本以及避免不必要的安全隐患，本实用新型可在日常训练中代替实车进行训练，减少对实车训练的依赖和实装装备的损耗，降低训练成本，本实用新型在操作过程中的操作体感、视觉感观、等方面的体验与实车一致，可使乘员迅速熟悉实装装备的人机工程结构与原理，熟练操作和使用方法。本着节约训练成本的初衷，完成基础技能、协同战术等日常训练，提升训练效益，帮助操作者快速了解掌握实车驾驶、射击以及通信指挥的基本使用要领，形成肌肉记忆训练成效，从容面对各种环境情况，提升装甲部队战斗力。

目前，随着部队对于模拟训练器材能够满足日常训练、提升战斗素养的需求日益迫切，现行的坦克综合训练模拟器也应该在仿真度和真实视觉感官、体感体验方面达到更高、更真实的水准。对于模拟训练器来说，更大的观察视场、更真实的动态建模、与实车保持一致外形外观、使用方法、功能特性、空间布局的操作部件，以及可以带动炮塔进行360°自由旋转的六自由度运动平台，都可以是模拟训练器材在现有阶段进行突破发展的方向。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统，具备与实装装备相同使用环境、相同操作方法及流程、相同操作体感及视感的全面型、综合性，实现对乘员(车长、炮长、驾驶)进行专业技能训练和单车专业技术合练。

为了解决以上技术问题，本实用新型提供了一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统，其特征在于：主要由驾驶模拟舱、通用视景舱、炮塔模拟舱、六自由度仿真运动平台、六自由度旋转式仿真运动平台、电控系统、计算网络系统、图形计算系统、综合控制系统、操作信息处理系统组成；其中六自由度仿真运动平台装载通用视景舱，六自由度旋转式仿真运动平台装载炮塔模拟舱，驾驶模拟舱嵌入到通用视景舱里；电控系统用于完成各训练舱操作部件动作信息采集，将乘员的操作状态上报信号采集计算机，并将训练的控制信息反馈给训练乘员；计算网络系统用于各系统之间的信息交互，操控信息处理系统用于采集来自驾驶模拟舱和炮塔模拟舱的信号，并把硬件信号数据分发给图形计算系统、综合控制系统，图形计算系统再把产生的驱动信号，再通过操控信息处理系统反馈给训练舱内的信号采集设备进而驱动相关硬件。

有益效果：本实用新型整合了坦克驾驶操作训练、炮长操作训练、车长操作训练以及整车协同训练多个分训练系统，并且完全依照实车的驾驶系统、炮长系统以及车长系统进行仿真设计，为受训人员提供与实车相同的操作环境，所有操作部件均能够实现与实车一致的功能、操作流程及力感体感，结合仿真系统，为受训人员提供了更加真实和全面的训练场景，具备更高的仿真度，相较于现役的类似装备有所突破。

附图说明

图1:一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统组成图

图2：一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统电控系统示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、内容和优点更加清楚，下面对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。

本实用新型提出的一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统，主要由一个驾驶模拟舱、一个通用视景舱、一个炮塔模拟舱、一个训练展示导控设备、一个外置阵列式计算机组、一组外置阵列式计算机组与电源装置、一个六自由度仿真运动平台、一个六自由度旋转式仿真运动平台组成；其中六自由度仿真运动平台装载通用视景舱，六自由度旋转式仿真运动平台装载炮塔模拟舱，驾驶模拟舱嵌入到通用视景舱里；

六自由度仿真运动平台能够提供空间X、Y、Z三轴方向六自由度的位移和偏转运动，使运动模拟舱内操控人员的体感与真实情况相一致；

六自由度旋转式仿真运动平台能够提供空间X、Y、Z三轴方向六自由度的位移和偏转运动，同时具有绕Z轴360°旋转运动，实时接收并响应综合控制台发出的运动指令，使运动模拟舱内操控人员的体感与真实情况相一致。

通用视景舱由视景舱舱体和三个55寸视景显示器组成，通用视景舱主要作用为为驾驶舱提供更大范围的驾驶视场，视景舱舱体上布有驾驶六自由度平台和驾驶模拟舱的安装接口，通过高强度螺栓将驾驶模拟舱、通用视景舱和六自由度平台连接成为一个整体。

驾驶模拟舱由舱体以及各操作部件组成，操作部件包含驾驶终端、潜望镜、油门踏板、制动踏板、方向盘、换挡器、风扇、音箱、模拟车通盒、座椅、监控摄像机、信号采集设备等。驾驶模拟舱主要用于模拟实装坦克驾驶室内环境，舱内设备布局与实装坦克实际驾驶室设备布局相同，操作部件、操作力度及操作范围与实车相似，同时可满足学员升、降座驾驶需要。

炮塔模拟舱主要用于模拟实装坦克炮塔内环境，舱内设备布局与实装坦克实际炮塔内设备布局相同，操作部件、操作界面、操作力度及操作范围与实车相似；炮长可如同操纵实车一样操纵模拟火炮和并列机枪，可从瞄准镜观察到射击效果，车长具有周视观察战场的能力，可操纵高射机枪射击。炮塔模拟舱主要由舱体、观察镜、虚拟装弹机显示系统、炮塔操纵装置、任务终端、战斗显控装置、高低机、方向机、配电盒、模拟电台、音箱、模拟车通盒、座椅、监控摄像机、综合显示设备、信号采集设备等部件组成。

训练展示导控设备由台体和显示器组成。装有训练管理、训练观察、训练监控、设备监控等多台显示器，台面装有鼠标键盘等设备。

外置阵列式计算机组和电源装置中装有配电稳压设备、后备电源设备及网络图形计算设备(计算机设备)、网络交换机以及硬盘刻录机等设备。

本实用新型将能够为学员用户提供更加广阔的观察视场，和更加真实的动态建模；整套模拟训练系统采用光纤千兆网络连接交互，数据传输更加高效快速；此外可以带动炮塔进行360°自由旋转的六自由度旋转式仿真运动平台能够提供与实车炮塔一致的操作和使用体感，具备更高的仿真程度。

本实用新型还包括电控系统、计算网络系统、通信系统、图形计算系统、综合控制系统、操作信息处理系统、运动平台控制系统；电控系统作用为完成各训练舱操作部件动作信息采集，将乘员的操作状态上报信号采集计算机，并将训练的控制信息反馈给训练乘员。训练舱中的信号采集设备负责采集模拟部件的信号，并与上位机进行信息交互。

计算网络系统用于各系统之间的信息交互，分为单车计算网络系统和多车计算网络系统。单车计算网络主要由车内训练以太网和通信以太网组成，而多车计算网络是由车际以太网和信道以太网组成。操控信息处理系统采集来自驾驶模拟舱和炮塔模拟舱的信号采集设备的信号并把硬件信号数据分发给图形计算系统、综合控制系统，图形计算系统再把产生的驱动信号，再通过操控信息处理系统反馈给训练舱内的信号采集设备进而驱动相关硬件。

通信系统根据坦克车辆模拟通信指挥设备系统的功能和性能要求，结合坦克训练的实际需求，提供信息传输与处理的软硬件平台，实现与上级、友邻互联互通，车际、车内指挥与控制。车内通信系统采用以太网作为系统的通信网络，连接驾驶员模拟任务终端、车长任务终端以及超短波电台、短波电台等构成模拟通信系统。此外通信系统具备独立工作能力，可多套单车通信系统连接，形成通信组网训练的能力。

图形计算系统包括视景仿真模块和模型计算模块；

视景仿真模块选用Unity3D 5.3作为视景驱动工具，利用建模工具，建立地形、坦克装甲车辆模型和目标模型。依据训练规程建立训练场地，包括平原土地、山区、沼泽地、沙漠、森林,农田、河流和乡村等典型地段。训练场地有丰富的地形地物，训练场地建立起伏路、弹坑、车辙桥、土岭等障碍，并设置各种标示牌、标志杆等训练标识。视景可生成热像、微光、烟尘、热烟幕、炸点、多层细节纹理、动态树木等视景效果，为乘员提供逼真的视景画面。

模型计算模块用于解算车辆行驶、射击、命中等多个数学模型，意在仿真车辆实际的运行及工作状态。

综合控制系统主要包括训练管理模块、训练监控模块、训练评估模块、数据传输、参数加注。综合控制系统在训练时可设定参训人员，制定训练方案，下达训练课目，汇总训练信息，显示训练态势，根据训练情况进行训练评估。

操作信息处理系统主要用于采集各个信号采集设备传输来的硬件信号，转发硬件操作信号到图形计算系统；转发图形计算系统到信号采集设备的设置状态数据；实时监控各个硬件设备的运行情况；模拟通信环境干扰信号，控制电台通信的各个节点，采集电台操作信号。

运动平台控制系统接收图形计算系统传输的车辆姿态驱动信号，计算控制各个伺服电机的运转，监控各个电机的运行状态。

本实用新型整合了坦克驾驶操作训练、炮长操作训练、车长操作训练以及整车协同训练多个分训练系统，并且完全依照实车的驾驶系统、炮长系统以及车长系统进行仿真设计，为受训人员提供与实车相同的操作环境，所有操作部件均能够实现与实车一致的功能、操作流程及力感体感，结合仿真软件系统，为受训人员提供了更加真实和全面的训练场景，具备更高的仿真度，相较于现役的类似装备有所突破。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统，其特征在于：主要由驾驶模拟舱、通用视景舱、炮塔模拟舱、六自由度仿真运动平台、六自由度旋转式仿真运动平台、电控系统、计算网络系统、图形计算系统、综合控制系统、操作信息处理系统组成；其中六自由度仿真运动平台装载通用视景舱，六自由度旋转式仿真运动平台装载炮塔模拟舱，驾驶模拟舱嵌入到通用视景舱里；电控系统用于完成各训练舱操作部件动作信息采集，将乘员的操作状态上报信号采集计算机，并将训练的控制信息反馈给训练乘员；计算网络系统用于各系统之间的信息交互，操控信息处理系统用于采集来自驾驶模拟舱和炮塔模拟舱的信号，并把硬件信号数据分发给图形计算系统、综合控制系统，图形计算系统再把产生的驱动信号，再通过操控信息处理系统反馈给训练舱内的信号采集设备进而驱动相关硬件。

2.根据权利要求1所述的一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统，其特征在于：训练舱中的信号采集设备负责采集模拟部件的信号，并与上位机进行信息交互。

3.根据权利要求1所述的一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统，其特征在于：计算网络系统分为单车计算网络系统和多车计算网络系统；单车计算网络主要由车内训练以太网和通信以太网组成，多车计算网络是由车际以太网和信道以太网组成。

4.根据权利要求1所述的一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统，其特征在于：还包括通信系统，用于实现与上级、友邻互联互通，车际、车内指挥与控制。

5.根据权利要求1所述的一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统，其特征在于：图形计算系统包括视景仿真模块和模型计算模块；视景仿真模块通过建模工具建立地形、坦克装甲车辆模型、目标模型、训练场地；模型计算模块用于仿真车辆实际的运行及工作状态。

6.根据权利要求1所述的一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统，其特征在于：操作信息处理系统主要用于采集各个信号采集设备传输来的硬件信号，转发硬件操作信号到图形计算系统；转发图形计算系统到信号采集设备的设置状态数据；实时监控各个硬件设备的运行情况；模拟通信环境干扰信号，控制电台通信的各个节点，采集电台操作信号。

7.根据权利要求1所述的一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真模拟训练系统，其特征在于：还包括运动平台控制系统，用于接收图形计算系统传输的车辆姿态驱动信号，控制各个伺服电机的运转，监控各个电机的运行状态。