CN111210689A - 一种并发式多人跳伞模拟训练*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种并发式多人跳伞模拟训练***，包括主控服务器计算机，主控服务器计算机通过网络协同技术连接有若干客户端仿真计算机，若干客户端仿真计算机分别连接有传感器分***以及测控***；传感器分***包括数字头盔分***和深度采集传感器，数字头盔分***作为输出设备用于提供训练环境的视觉模拟显示，深度采集传感器用于信息采集并通过USB传输给客户端仿真计算机，若干客户端仿真计算机分别连接有测控***，测控***用于跳伞动作以及跳伞环境并通过多种接口协议与客户端仿真计算机进行信息交互，通过网络协同技术实现了一台主控服务器计算机可同时支持若干台客户端仿真计算机，从而同时实现若干名跳伞员进行跳伞训练。

Description

一种并发式多人跳伞模拟训练***

技术领域

本发明实施例涉及跳伞模拟训练方法技术领域，具体涉及一种并发式多人跳伞模拟训练***。

背景技术

跳伞是空降兵一项基本的作战技能，跳伞训练是新兵入伍训练、部队作战跳伞技能提高一项重要内容。然而，降落伞空中操控较为复杂，对跳伞员的心理素质训练和技能训练都有较高的要求。传统的训练手段和方法较为原始和落后，不适应现代作战训练要求。目前，普遍采用虚拟现实技术、交互式传感技术和机电***控制技术解决跳伞训练问题，但仍存在以下不足之处：

(1)基于虚拟现实跳伞训练***大多采用单机版训练模式，仅仅实现单名跳伞员的训练，无法支撑以架次为单位的跳伞员的集体训练；

(2)单机版的跳伞模拟训练器一次只能训练一名跳伞员，训练需要依次进行，不仅训练效率低，训练周期长，而且考核过程复杂且缓慢；

(3)虽然有提出将单机版进行联网改造的建议，但网络版只是单机版的物理上的堆积，没有进行结构上的优化，造成模拟训练器占地面积大，训练成本高。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种并发式多人跳伞模拟训练***，一方面通过网络协同技术实现了一台主控服务器计算机可同时支持若干台客户端仿真计算机，另一方面在总体机械设计上采用一带多的结构方式，从而同时实现若干架次的跳伞员进行跳伞训练，实现单兵以及多人协同跳伞训练，以解决现有技术中由于训练设备结构简单而导致训练周期长、训练效率低以及训练成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明的实施方式中，提供了一种并发式多人跳伞模拟训练***，包括主控服务器计算机，所述主控服务器计算机作为控制中心，所述主控服务器计算机通过网络协同技术连接有若干客户端仿真计算机，若干所述客户端仿真计算机分别连接有传感器分***以及测控***，所述传感器分***包括数字头盔分***和深度采集传感器，所述数字头盔分***作为输出设备用于提供训练环境的视觉模拟显示，所述深度采集传感器用于信息采集并通过USB传输给所述客户端仿真计算机，若干所述客户端仿真计算机分别连接有测控***，所述测控***用于跳伞动作以及跳伞环境并通过所述接口协议与所述客户端仿真计算机进行信息交互。

本发明实施例的特征还在于，所述主控服务器计算机用于三维空降训练场景的设备、空降训练科目的设备、数据存储、协同网络训练监控以及考核评估。

本发明实施例的特征还在于，所述客户端仿真计算机根据所述主控服务器计算机传输的三维空降训练场景控制风阵列风速和风向并输出跳伞时飞机轰鸣声和风声，所述客户端仿真计算机用于采集所述传感器分***传送的数据并记录跳伞员的操纵动作以及特情处置动作以数据格式通过协同网络训练监控传送给所述主控服务器计算机进行考核评估。

本发明实施例的特征还在于，所述主控服务器计算机根据所述客户端仿真计算机提供的各项参数调整训练场景和所述测控***控制参数。

本发明实施例的特征还在于，所述数字头盔分***用于输出连续动态大视角空降环境以及捕捉头部动作运动传感器的作用，所述深度采集传感器用于采集受训者的姿态信息、位置信息和状态信息。

本发明实施例的特征还在于，所述测控***包括训练席位控制分***以及受训者的感知设备，所述训练席位控制分***用于测量受训者对降落伞的操纵量并通过所述接口协议传送给所述客户端仿真计算机，所述感知设备包括若干阵列的风扇，所述感知设备用于调节风扇阵列的转速和风向来模拟跳伞员在空中感受的空中风。

本发明实施例的特征还在于，所述训练席位控制分***包括固定地面上的支撑立柱，所述支撑立柱远离地面的一端安装有支撑导轨，所述支撑立柱靠近地面的一端设置有伺服电机，所述支撑导轨上通过滑轮组支撑安装有背带***以及操纵棒，所述支撑导轨上安装有拉线传感器，所述操纵棒绕过所述滑轮组与所述拉线传感器相连接，所述背带***的背带绕过所述滑轮组与所述伺服电机的输出轴相连接。

本发明实施例的特征还在于，所述伺服电机、支撑立柱、滑轮组、支撑导轨、背带***组成能够支持一套伺服***驱动多人共同训练的机械结构。

本发明实施例的特征还在于，所述支撑导轨呈工字结构，所述支撑导轨上通过若干组滑轮组安装有若干背带***以及操纵棒。

本发明实施例的特征还在于，所述拉线传感器将信息以数据方式传递给所述客户端仿真计算机。

本发明的实施方式具有如下优点：

(1)本发明针对跳伞训练需求，采用三维可视化建模、交互式模拟操纵、人体姿态检测、动作理解等手段，研究和开发一套基于虚拟现实的跳伞模拟训练平台，模拟真实跳伞环境提高训练效果，减少跳伞员真实跳伞的不适，提高跳伞员跳伞水平；

(2)本发明的机电***通过工字型支撑导轨结合多组滑轮组，实现在一个训练单元上多组训练席位同时进行虚拟跳伞训练，从而有效节省设备的占地空间，有效的减少了训练成本，提升了训练效益；

(3)本发明基于网络协同技术实现了一台服务器计算机可同时支持若干台客户端仿真计算机，同时实现若干个架次的飞行员专业跳伞训练，开展单兵以及多人协同跳伞训练，从而提高训练效率，缩短训练周期，降低训练成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例的***结构框图；

图2为本发明实施例的***构成图；

图中：

1-主控服务器计算机；2-客户端仿真计算机；3-数字头盔分***；4-深度采集传感器；5-测控***；6-伺服电机；7-支撑立柱；8-滑轮组；9-支撑导轨；10-背带***；11-操纵棒；12-拉线传感器。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种并发式多人跳伞模拟训练***，包括主控服务器计算机1，主控服务器计算机1作为控制中心，主控服务器计算机1通过网络协同技术连接有若干客户端仿真计算机2，若干客户端仿真计算机2分别连接有传感器分***以及测控***5，传感器分***包括数字头盔分***3和深度采集传感器4，数字头盔分***3作为输出设备用于提供训练环境的视觉模拟显示，深度采集传感器4用于信息采集并通过USB传输给客户端仿真计算机2，若干客户端仿真计算机2分别连接有测控***5，测控***5用于跳伞动作以及跳伞环境并通过所述接口协议(包括TCP/IP、UDP网络协议、无线网络协议、串口协议、USB协议等)与客户端仿真计算机2进行信息交互。

主控服务器计算机1是空中模拟训练单元的中枢，是整个***运行控制中心，主要负责三维空降训练场景的设置、空降训练科目的设备、数据存储、协同网络训练监控以及考核评估，三维空降训练场景的设备包括三维虚拟场景的设置；山地、平原和沙漠典型空降场地形模拟；空降场天候模拟；空降场跳伞高度空中风的模拟。空降训练科目的设置包括离机训练、空中操纵训练、空中特情处置训练和着陆训练。

客户端仿真计算机2配置于测控***5的训练席位，负责采集传感器分***传送的数据，并根据主控服务器计算机1传输来的空降训练设置场景控制风阵列风速和风向，输出跳伞时飞机轰鸣声和风声，记录跳伞员的操纵动作以及特情处置动作并以一定的数据格式通过协同训练网络传送给主控服务器计算机1考核评估***。

数字头盔分***3是空降兵跳伞模拟训练***的主要输出设备，是空降训练视觉模拟的关键设备。主要为受训人员提供连续动态的大视角三维空降环境显示，同时兼做捕捉头部运动动作传感器的作用。

深度采集传感器4是人体动作捕捉信息采集装置，负责采集受训者的姿态信息、位置信息、状态信息，并通过USB传回客户端仿真计算机2，实现伞兵训练动作状态的实时感知，为考核评估和回放分析提供信息源。本***主要采用人体姿态深度数据视频采集方案。该***无须穿戴和定标，只要将视频采集摄像头保持与受训者一定的测量距离，就可以感知人体动作，非常适合在室内训练场合使用。

测控***5分为两个部分，一部分是训练席位控制分***，用来测量受训者对降落伞的操纵量，通过所述接口协议传入到客户端仿真计算机2，并实时反映到三维视景当中，实现“人在回路”交互式模拟训练；第二部分是受训者的感知设备，包括若干阵列的风扇，主要通过计算机所述接口协议调节风扇阵列的转速和风向来模拟跳伞员在空中感受的空中风。

如图2所示，本发明的训练席位控制分***包括固定地面上的支撑立柱7，支撑立柱7远离地面的一端安装有支撑导轨9，支撑立柱7靠近地面的一端设置有伺服电机6，支撑导轨9上通过滑轮组8支撑安装有背带***10以及操纵棒11，支撑导轨9上安装有拉线传感器12，操纵棒11绕过滑轮组8与拉线传感器12相连接，背带***10的背带绕过滑轮组8与伺服电机6的输出轴相连接。

其中支撑立柱7为固定于地面的钢结构立柱；支撑导轨9支撑导轨9可以呈工字结构或米字结构，用于固定与支撑立柱7的钢结构导轨，其目的是按照训练席位位置固定滑轮组8，为背带***10和操纵棒11提供位置节点，在支撑导轨9上的通过若干组滑轮组8安装有若干背带***10以及操纵棒11，便于一套机械结构支持多人进行训练，实现单兵以及多人协同跳伞训练。

滑轮组8用于改变背带***10和操纵棒11的运动方向，提供真实跳伞训练的运动和操纵路径；伺服***6提供了跳伞员从离机到着陆时的空中位置变换，拉线传感器12将信息以数据方式传递给客户端仿真计算机2，使跳伞员空中位置达到按照操纵量进行对应的调整。

操纵棒11与拉线传感器12连接，调整跳伞员空中姿态，真实模拟空中实跳降落伞的操纵棒，背带***10还原的跳伞的背带***，便于跳伞员了解真实跳伞的过程。

如图1和图2所示，在主控服务器计算机1的主控服务程序中可以对机型、机速、伞型、空中风速、跳伞高度、空中能见度、空降场类型、仿真步长等各项***参数进行设置。根据***设置参数，主控程序自动进行各项数据准备，生成相应的训练场景。然后主控服务器计算机1的主控服务程序分发到各个客户端仿真计算机2进行仿真同步，同时启动监听服务，监听客户端仿真计算机2的登陆状况。

客户端仿真计算机2程序启动运行后，将数据传输到数字头盔分***3，使得数字头盔分***3实时显示各项训练场景，为受训人员提供大视角逼真的三维机舱/空中/地面视觉模拟。同时测控***5中的训练席位控制分***与感知设备激活，伺服电机6启动，通过滑轮组8同时为各组受训人员提供人机交互，进行降落伞模拟操纵，并将操纵量数据传回客户端仿真计算机2。本发明针对跳伞训练需求，采用三维可视化建模、交互式模拟操纵、人体姿态检测、动作理解等手段，研究和开发一套基于虚拟现实的跳伞模拟训练平台，模拟真实跳伞环境提高训练效果，减少跳伞员真实跳伞的不适，提高跳伞员跳伞水平，其中测控***5通过工字型支撑导轨结合多组滑轮组，实现在一个训练单元上多组训练席位同时进行虚拟跳伞训练，从而有效节省设备的占地空间，有效的减少了训练成本，提升了训练效益。

其中人体姿态深度数据视频采集***即深度采集传感器4，实时探测受训人员的各项训练动作的完成情况和完成质量，并实时将采集的数据传输回客户端仿真计算机2进行数据处理，客户端仿真计算机2将手机的信息以数据格式通过协同训练网络传送给主控服务器计算机1考核评估***，从而方便指导员对跳伞员进行指导评估，提高评估效率。

主控服务器计算机1的主控程序接收并记录客户端仿真计算机2通过网络传输回的各项参数；根据受训人员训练动作完成情况和完成质量，计算或修正模拟训练场景和各项机电控制参数，重新刷新数字头盔分***3显示的三维训练场景，并分发到各个客户端仿真计算机2更新，从而形成模拟训练闭环控制，模拟真实跳伞环境，提高跳伞人员的操作水平。

本发明基于网络协同技术实现了一台主控服务器计算机1可同时支持若干台客户端仿真计算机2，同时实现若干个架次的飞行员专业跳伞训练，开展单兵以及多人协同跳伞训练，从而提高训练效率，缩短训练周期，降低训练成本。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种并发式多人跳伞模拟训练***，其特征在于，包括主控服务器计算机(1)，所述主控服务器计算机(1)作为控制中心，所述主控服务器计算机(1)通过网络协同技术连接有若干客户端仿真计算机(2)，若干所述客户端仿真计算机(2)分别连接有传感器分***以及测控***(5)，所述传感器分***包括数字头盔分***(3)和深度采集传感器(4)，所述数字头盔分***(3)作为输出设备用于提供训练环境的视觉模拟显示，所述深度采集传感器(4)用于信息采集并通过多种接口协议传输给所述客户端仿真计算机(2)，若干所述客户端仿真计算机(2)分别连接有测控***(5)，所述测控***(5)用于跳伞动作以及跳伞环境并通过所述接口协议与所述客户端仿真计算机(2)进行信息交互。

2.根据权利要求1所述的一种并发式多人跳伞模拟训练***，其特征在于，所述主控服务器计算机(1)用于三维空降训练场景的设备、空降训练科目的设备、数据存储、协同网络训练监控以及考核评估。

3.根据权利要求1所述的一种并发式多人跳伞模拟训练***，其特征在于，所述客户端仿真计算机(2)根据所述主控服务器计算机(1)传输的三维空降训练场景控制风阵列风速和风向并输出跳伞时飞机轰鸣声和风声，所述客户端仿真计算机(2)用于采集所述传感器分***传送的数据并记录跳伞员的操纵动作以及特情处置动作以数据格式通过协同网络训练监控传送给所述主控服务器计算机(1)进行考核评估。

4.根据权利要求1所述的一种并发式多人跳伞模拟训练***，其特征在于，所述主控服务器计算机(1)根据所述客户端仿真计算机(2)提供的各项参数调整训练场景和所述测控***(5)控制参数。

5.根据权利要求1所述的一种并发式多人跳伞模拟训练***，其特征在于，所述数字头盔分***(3)用于输出连续动态大视角空降环境以及捕捉头部动作运动传感器的作用，所述深度采集传感器(4)用于采集受训者的姿态信息、位置信息和状态信息。

6.根据权利要求1所述的一种并发式多人跳伞模拟训练***，其特征在于，所述测控***(5)包括训练席位控制分***以及受训者的感知设备，所述训练席位控制分***用于测量受训者对降落伞的操纵量并通过所述接口协议传送给所述客户端仿真计算机(2)，所述感知设备包括若干阵列的风扇，所述感知设备用于调节风扇阵列的转速和风向来模拟跳伞员在空中感受的空中风。

7.根据权利要求6所述的一种并发式多人跳伞模拟训练***，其特征在于，所述训练席位机电分***包括固定地面上的支撑立柱(7)，所述支撑立柱(7)远离地面的一端安装有支撑导轨(9)，所述支撑立柱(7)靠近地面的一端设置有伺服电机(6)，所述支撑导轨(9)上通过滑轮组(8)支撑安装有背带***(10)以及操纵棒(11)，所述伺服电机(6)、支撑立柱(7)、所述滑轮组(8)、所述支撑导轨(9)、所述背带***(10)共同组成能够支持一套伺服***驱动多人共同训练的机械结构，所述支撑导轨(9)上安装有拉线传感器(12)，所述操纵棒(11)绕过所述滑轮组(8)与所述拉线传感器(12)相连接，所述背带***(10)的背带绕过所述滑轮组(8)与所述伺服电机(6)的输出轴相连接。

8.根据权利要求7所述的一种并发式多人跳伞模拟训练***，其特征在于，所述支撑导轨(9)呈工字结构，所述支撑导轨(9)上通过若干组滑轮组(8)安装有若干背带***(10)以及操纵棒(11)。

9.根据权利要求7所述的一种并发式多人跳伞模拟训练***，其特征在于，所述拉线传感器(12)将信息以数据方式传递给所述客户端仿真计算机(2)。

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