一种基于精确位置跟踪的多人射击仿真训练系统技术方案

一种于精确位置跟踪的多人射击仿真训练系统，包括训练控制平台，模拟枪械、空间定位装置、显示装置和音箱，训练控制平台包括训练场景管理模块、训练过程管理模块、训练监控管理模块和射击效果评估模块，其中射击效果评估模块利用环境参数，结合子弹飞行模型，判定是否击中目标，空间定位装置利用多个激光定位站进行二维扫描，在模拟枪械和训练人员的关键部位上固定有定位传感装置，从而获得相应的位置和朝向，训练场景管理模块可以实现多人对抗场景的分别生成。本发明专利技术具有训练方式灵活，提供人人对抗与人机对抗双模式；定位精确，解决了多人同时射击的命中裁决问题；仿真度高，引入环境及弹道飞行过程,建设成本低和安全性高的优点。

Multi person shooting simulation training system based on accurate position tracking

A precise position tracking shooting simulation training system of many people, including the training simulation platform of control arms, space positioning device, display device and speaker training control platform includes assessment module training scene management module, training management module, training management module and the firing effect, the fire effect evaluation module using environmental parameters. Combined with the flight model to determine whether the bullet hit the target, space positioning device using multiple laser positioning station for two-dimensional scanning, a positioning sensing device fixed on the key parts of simulation firearms and training personnel, so as to obtain the corresponding position and orientation, respectively generate training scene management module can achieve more than confrontation scene. The invention has the advantages of flexible training way, provide everyone confrontation and man-machine confrontation dual mode; accurate positioning, to solve the people at the same time shooting hit Award; high degree of simulation environment and the introduction of ballistic flight process, advantages of low construction cost and high safety.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多人射击仿真训练系统，特别的，涉及一种基于精确位置跟踪的，特别是对模拟枪械以及训练人员进行精确位置跟踪的多人射击仿真训练系统。
技术介绍
传统的射击训练需要组织人员进行实弹射击，一是训练场地要求高，所需费用较高，二是训练科目单一，难以适应现代化作战对于军事训练的要求。单纯以多媒体课件的形式介绍射击训练要求，缺少训练环境的支撑，无法模拟实战，训练效果受到限制。使用虚拟现实技术，利用计算机生成虚拟训练环境及射击目标，以虚拟射击来代替实弹射击，不用再受训练场地的限制，通过设置不同的训练科目及不同的模拟枪械配置，实现训练方式灵活多样。例如，中国专利技术专利CN103644764A“警用虚拟射击仿真训练系统”公开了一种单人模式的虚拟仿真训练系统，系统由仿真激光枪、音箱和屏幕、监视器、控制台、摄像机和投影仪组成，通过监视受训人员的操作状态，使虚拟场景中的人与受训人员的操作一致，虚拟人物根据受训练人员的操作完成射击目标的攻击，根据仿真激光枪射击所产生的红外点图像位置信息，目标采集模块将它转换为虚拟场景的位置信息，并判断是否命中目标。但，该专利采取激光等光学射击仅适用于直瞄射击的武器，对于诸如迫击炮等间瞄武器无法模拟。而且对于自瞄射击的武器，无法模拟环境对子弹的影响，例如风速风向都会对子弹的运行产生影响，而激光射击只能模拟直线。此外，该专利仅仅只能进行单方模拟，不能进行模拟对抗，特别的，不能进行多方的模拟对抗训练，因此，其使用的效果相对于实际训练差别较大，效果不佳。因此，如何能够模拟双方多人模拟训练对抗，特别的，能够对间瞄武器进行模拟，考虑风速风向等外界因素对弹道的影响，提高模拟训练的真实度，成为现有技术亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于精确位置跟踪的多人射击仿真训练系统，以解决上述现有技术存在的缺陷。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于精确位置跟踪的多人射击仿真训练系统，包括训练控制平台，模拟枪械、空间定位装置、显示装置和音箱，其中所述训练控制平台包括训练场景管理模块、训练过程管理模块、训练监控管理模块和射击效果评估模块，其中，所述训练场景管理模块，用于生成虚拟射击训练场景，设置训练场景环境参数，设置参与训练人员的席位与枪械配置；所述训练过程管理模块，用于启动训练过程，并对训练过程记录，使用模拟枪械进行训练操作；所述空间定位装置，用于精确跟踪模拟枪械的位置，以及训练人员的位置；所述训练监控管理模块，用于训练过程的各类操作的监控管理，包括训练人员的运动信息，和模拟枪械的操作信息，并根据模拟枪械的操作信息利用射击效果评估模块综合判定是否击中的目标；所述射击效果评估模块，利用所述训练场景环境参数，结合子弹飞行模型，判定是否击中目标；所述显示装置，用于虚拟训练场景的显示；所述音箱，用于播放虚拟训练场景的各种声音效果。优选地，所述环境因素包括风力和/或风向，所述飞行弹道包括子弹飞行力学抛物线；所述射击效果评估模块建立子弹飞行的抛物线模型，考虑风力、风向和重力因素对子弹的影响，在虚拟场景中生成飞行弹道，并判定飞行过程是否遇到物体遮挡，只有子弹飞行无遮挡到达目标时，才判定为命中目标。优选地，所述训练场景管理模块，还负责对虚拟训练场景进行编辑、生成与管理，导入典型模拟射击训练场景，并进行场景编辑及射击目标设置；所述训练过程管理模块，还包括训练模式设置，负责对射击训练过程管理，并对训练过程进行记录，支持训练回看。优选地，所述空间定位装置具体为：利用多个激光定位站进行二维扫描，在模拟枪械和训练人员人体的关键部位上固定有定位传感装置，从而获得模拟枪械和训练人员的位置和朝向。优选地，所述模拟枪械的关键部位包括：枪口、瞄准器和枪托；所述训练人员的关键部位包括训练人员的头部、胸部、手部和脚部；所述空间定位装置检测的步骤为：a.激光定位站进行标定，获得各激光定位站的位置和朝向信息；b.各个激光定位站与各个定位传感装置进行时间同步；c.激光定位站以固定频率分别在X和Y方向的二维方向上扫射激光扇面，例如一个激光定位站在上下的垂直方向上扫描，一个激光定位站在左右的水平方向上扫描；d.定位传感装置上有多个光敏元件，按照一定的规律布局，当激光定位站扫射稍过光敏原件时，会触发电信号，从而可以得到该光敏原件相对于激光定位站的角度信息，由于已知激光定位站的位置与朝向，因此，经过位置坐标转换，可以获得光敏元件方位信息；e.在训练人员及模拟枪械的关键部位上安装了光敏原件传感器，根据多个光敏原件的原始相对位置，以及计算获得的方位信息，可以获得这些光敏原件的精确位置，从而定位训练人员和模拟枪械的精确位置和朝向。优选地，模拟枪械的朝向的计算方法为：在枪口、瞄准器和枪托处加装定位传感装置，利用空间定位装置对这三点进行定位检测，根据三点定位原理，通过相对位置计算，可得出模拟枪械的实际位置信息，利用无线通信技术，将这些信息传输到训练控制平台，从而得到枪械的位置信息。优选地，所述训练监控管理模块中，所述训练人员的运动信息包括下蹲、跑步，所述模拟枪械的操作信息包括扣扳机、换弹夹。优选地，所述训练人员的运动信息基于定位装置连续对人体位置状态进行采集而得到，主要方法是：a.在训练人员的关键部位装配定位传感器,b.空间定位装置实时采集人体关键部位的定位传感器位置信息,c.训练监控管理模块获取到基于时间序列的人体关键部位的定位信息，根据时间连续跟踪人体关键部位的相对位移情况，可以判定出人体所作的运动；所述模拟枪械的操作信息获取方法为：在扳机处加装触发传感器，用户扣动扳机时，通过触发传感器来得到射击操作，在弹夹处加装触发传感器，用户需要更换弹夹时，通过触发传感器得到更换操作，利用无线通信技术，将这些信息传输到训练控制平台，从而得到枪械的操作信息。优选地，所述训练过程管理模块的训练模式包含多人分组对抗，通过空间定位装置和训练监控管理模块，能够获得对抗双方的空间位置和朝向、模拟枪械的位置和朝向，对抗双方的运动信息，以及模拟枪械的操作信息，训练场景管理模块能够根据上述信息，在对抗双方的屏幕上分别生成虚拟场景，并在对抗场景的指定位置生成虚拟人员和枪械，从而进行多人分组对抗演习。本专利技术还公开了一种利用上述基于精确位置跟踪的多人射击仿真训练系统进行分组对抗训练的方法，包括如下步骤：步骤1：训练控制平台的训练场景管理模块完成训练各要素的准备工作，主要包括：(1)生成虚拟训练场景，并设置训练场景的环境参数；(2)指定训练人员席位，包括反恐人员和恐怖分子的席位设置及所配备的模拟枪械管理；(3)初始化系统，根据训练想定生成虚拟训练场景，并在虚拟场景的指定位置生成虚拟人员及枪械；步骤2：训练控制平台的训练过程管理模块启动训练过程，为反恐人员和恐怖分子分别提供统一的虚拟训练场景，根据角色的不同，展现的训练场景视角，反恐人员和恐怖分子均参与到训练对抗中，在虚拟场景中，双方均以虚拟作战人员的方式参与到训练对抗；步骤3：训练控制平台的训练监控管理模块对训练人员的状态进行监控，虚拟人员会根据训练人员的操作指令做出相应的操作，一旦检测到射击操作，射击效果评估模块会分析是否命中目标，如果是虚拟反恐人员被恐怖分子射击，系统会将对应的反恐人员退出训练模式，同样，虚拟恐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于精确位置跟踪的多人射击仿真训练系统，包括训练控制平台，模拟枪械、空间定位装置、显示装置和音箱，其中所述训练控制平台包括训练场景管理模块、训练过程管理模块、训练监控管理模块和射击效果评估模块，其中，所述训练场景管理模块，用于生成虚拟射击训练场景，设置训练场景环境参数，设置参与训练人员的席位与枪械配置；所述训练过程管理模块，用于启动训练过程，并对训练过程记录，使用模拟枪械进行训练操作；所述空间定位装置，用于精确跟踪模拟枪械的位置，以及训练人员的位置；所述训练监控管理模块，用于训练过程的各类操作的监控管理，包括训练人员的运动信息，和模拟枪械的操作信息，并根据模拟枪械的操作信息利用射击效果评估模块综合判定是否击中的目标；所述射击效果评估模块，利用所述训练场景环境参数，结合子弹飞行模型，判定是否击中目标；所述显示装置，用于虚拟训练场景的显示；所述音箱，用于播放虚拟训练场景的各种声音效果。

【技术特征摘要】
1.一种基于精确位置跟踪的多人射击仿真训练系统，包括训练控制平台，模拟枪械、空间定位装置、显示装置和音箱，其中所述训练控制平台包括训练场景管理模块、训练过程管理模块、训练监控管理模块和射击效果评估模块，其中，所述训练场景管理模块，用于生成虚拟射击训练场景，设置训练场景环境参数，设置参与训练人员的席位与枪械配置；所述训练过程管理模块，用于启动训练过程，并对训练过程记录，使用模拟枪械进行训练操作；所述空间定位装置，用于精确跟踪模拟枪械的位置，以及训练人员的位置；所述训练监控管理模块，用于训练过程的各类操作的监控管理，包括训练人员的运动信息，和模拟枪械的操作信息，并根据模拟枪械的操作信息利用射击效果评估模块综合判定是否击中的目标；所述射击效果评估模块，利用所述训练场景环境参数，结合子弹飞行模型，判定是否击中目标；所述显示装置，用于虚拟训练场景的显示；所述音箱，用于播放虚拟训练场景的各种声音效果。2.根据权利要求1所述的基于精确位置跟踪的多人射击仿真训练系统，其特征在于：所述环境因素包括风力和/或风向，所述飞行弹道包括子弹飞行力学抛物线；所述射击效果评估模块建立子弹飞行的抛物线模型，考虑风力、风向和重力因素对子弹的影响，在虚拟场景中生成飞行弹道，并判定飞行过程是否遇到物体遮挡，只有子弹飞行无遮挡到达目标时，才判定为命中目标。3.根据权利要求1所述的基于精确位置跟踪的多人射击仿真训练系统，其特征在于：所述训练场景管理模块，还负责对虚拟训练场景进行编辑、生成与管理，导入典型模拟射击训练场景，并进行场景编辑及射击目标设置；所述训练过程管理模块，还包括训练模式设置，负责对射击训练过程管理，并对训练过程进行记录，支持训练回看。4.根据权利要求1所述的基于精确位置跟踪的多人射击仿真训练系统，其特征在于：所述空间定位装置具体为：利用多个激光定位站进行二维扫描，在模拟枪械和训练人员人体的关键部位上固定有定位传感装置，从而获得模拟枪械和训练人员的位置和朝向。5.根据权利要求4所述的基于精确位置跟踪的多人射击仿真训练系统，其特征在于：所述模拟枪械的关键部位包括：枪口、瞄准器和枪托；所述训练人员的关键部位包括训练人员的头部、胸部、手部和脚部；所述空间定位装置检测的步骤为：a.激光定位站进行标定，获得各激光定位站的位置和朝向信息；b.各个激光定位站与各个定位传感装置进行时间同步；c.激光定位站以固定频率分别在X和Y方向的二维方向上扫射激光扇面；d.定位传感装置上有多个光敏元件，按照一定的规律布局，当激光定位站扫射稍过光敏原件时，会触发电信号，从而可以得到该光敏原件相对于激光定位站的角度信息，由于已知激光定位站的位置与朝向，因此，经过位置坐标转换，可以获得光敏元件方位信息；e.在训练人员及模拟枪械的关键部位上安装了光敏原件传感器，根据多个光敏原件的原始相对位置，以及计算获得的方位信息，可以获得这些光敏原件的精确位置，从而定位训练人员和模拟枪械的精确位置和朝向。6.根据权利要求5所述的基于精确位置跟踪的多人射击仿真训练系...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏杰，陈彥君，邢广洲，殷维刚，
申请(专利权)人：北京华如科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11