一种交互式三维影像靶系统技术方案

本实用新型专利技术介绍一种交互式三维影像靶系统，本系统主要由硬件和软件两部分系统组成，硬件部分主要包括仿真枪支、无线传输型穿戴式人体姿态传感器、仿真主控计算机以及投影显示模块、扬声器等；软件部分为基于Unity3D引擎开发的仿真模拟软件，运行于仿真主控计算机，负责系统的总体控制和三维场景渲染绘制，软硬件系统构建出逼真的三维虚拟场景，实现模拟射击训练。该实用新型专利技术影像靶的使用可极大改善射击训练人员的交互体验，降低系统部署成本，安全系数较高，在警用训练以及娱乐等领域拥有较好的应用前景。

Interactive three-dimensional image target system

The utility model relates to an interactive 3D image target system, this system is mainly composed of two parts of hardware and software system. The hardware mainly includes the simulation of firearms, wireless transmission type wearable sensor, simulation of the main control computer and a projection display module, a loudspeaker and so on; the software part is the simulation software of Unity3D engine development based on the simulation running on the host computer, the general control and the 3D scene rendering system for rendering, hardware and software system to construct a vivid 3D virtual scene and achieve simulation training. The utility model has the advantages that the utility model can greatly improve the interactive experience of the shooting training personnel, reduce the deployment cost of the system, has a high safety factor, and has good application prospect in the field of police training and entertainment.

【技术实现步骤摘要】

本技术具体涉及一种交互式三维影像靶系统，属于电子模拟仿真

技术介绍
传统的射击训练都是由专业人员在特定的靶场进行，这种训练方式所需占用场地面积大，安全系数较低，且训练成本较高，较难满足大规模训练需求。当前主流的影像靶系统运用大屏幕投影、激光弹点采集等技术，构建虚拟影像靶射击训练系统，为射击训练提供了新的技术手段。该系统运用多通道投影机向大屏幕投影二维视频影像或三维虚拟场景,训练人员在大屏幕前手持模拟枪械对场景中的目标进行射击,系统利用红外摄像头对射击位置进行实时检测,进而判断是否击中目标，实现模拟射击训练。然而，当前市场上的主流影像靶系统在部署中主要存在两个问题。第一个问题是训练人员和虚拟场景间的交互性不足。用于训练的虚拟场景只能按照预设的固定路径进行漫游，而训练人员无法自主控制运动路径，训练人员朝向改变时场景也无法同步更新，交互性不足，导致搜查、追捕等训练科目无法实施。另一个问题是需要部署红外摄像头采集弹着点，增加了系统的架设成本。同时为准确检测弹点位置，训练前需要校准红外摄像头，增加了训练人员使用系统的复杂度。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决上述两个不足之处，本技术设计了一种新型的交互式三维影像靶系统，该系统在训练人员腿部上安装无线型姿态传感器，在仿真枪支上安装姿态传感器和运动控制摇杆，训练时系统实时采集训练人员朝向、瞄准方向与运动方向，并通过无线网络传输至运行于主控计算机的仿真模拟软件，软件根据训练人员的朝向和位置同步更新三维场景，并解算训练人员的瞄准点，判别是否击中目标。在训练过程中，训练人员通过运动控制遥感控制运动速度与运行方向，并可通过体感动作实时与场景进行交互，增强了射击训练的真实性。本系统具有交互性强、沉浸感高、部署方便等优点，在警用射击培训以及娱乐等领域有很高的应用前景。技术方案：一种交互式三维影像靶系统，主要包括了仿真主控计算机5，仿真枪支2，穿戴式无线型人体姿态传感器6与投影显示模块7。仿真主控计算机是整个系统的运算与控制中心，运行基于Unity3D引擎开发仿真模拟软件1，该软件主要功能包括系统总体控制、绘制场景、解算枪支朝向与人物姿态，仿真逻辑控制等，软件根据训练人员的位置和朝向更新视景，检测训练人员是否扣发扳机、判断是否击中目标。仿真枪支模块在扳机处安装SRD-05VDC-SL-C型号的继电器，用于检测扳机状态、枪械顶部安装InterSenseInertiaCube3型号的方向传感器，精准追踪枪支瞄准的三轴向角度，确定枪支瞄准方向。枪械前端安装有WDJ22D-HP型号的摇杆电位器，控制训练人员在三维场景中的位移方向。枪栓处安装枪栓传感器等状态传感器，检测训练人员是否拉动枪栓。枪械上并安装有NRF24L01型号的无线通信模块与Lpc2220型号的微型处理器，微型处理器统一管理检测到的状态数据，并由无线通信模块发送至主控计算机。穿戴式无线型人体姿态传感器型号为InterSenseInertiaCube3Wireless，穿戴于训练人员的腿部，监测训练人员的朝向与姿态，并由仿真枪支的无线通信模块传输至仿真主控计算机，判别训练人员的朝向与姿态。训练人员在投影屏幕置前执行机动、瞄准、射击等操作，系统将各传感器的状态信号通过无线网络传输至仿真主控计算机，驱动更新仿真软件中虚拟士兵的位置、朝向与姿态，检测瞄准方向，判别是否击中目标，实现模拟训练。有益效果本系统中训练人员可以使用摇杆自主控制运动方向，并由模拟枪的朝向变化驱动场景中的瞄准点移动，无需红外摄像头的部署与校准过程，有效提升了训练人员交互体验，并降低了系统部署成本，提供了一种交互性强、沉浸感高、部署方便的三维影像靶系统，在警用训练以及娱乐等领域有较好的应用前景。附图说明图1为本技术系统架构框图。图2为本实用新仿真枪支元器件安装位置分布图。图1，1为仿真模拟软件，2为仿真枪支，3为安装于仿真枪支的主要元器件，包括扳机触发传感器、枪支朝向传感器、枪栓状态传感器等,4为无线通信模块，5是仿真主控计算机，6为穿戴式无线型人体姿态传感器，7为投影显示模块。图2中的仿真枪支各元器件具体名称是:扳机触发传感器1、枪支朝向传感器2、摇杆控制模块3、枪栓状态传感器4、无线通信模块5.具体实施方式下面将结合具体实施例和附图对本技术进行进一步详细说明。一种交互式三维影像靶系统，其结构如附图1所示,具体包括基于Unity3D引擎的仿真模拟软件1、仿真枪支2，仿真枪支分别在扳机处安装扳机触发传感器、枪支前端安装摇杆控制模块、枪支顶部安装枪支朝向传感器、枪栓处安装枪栓传感器等状态传感器3以及内置无线通信模块4、仿真主控计算机5、穿戴式无线型人体姿态传感器6、投影显示模块7等。本技术具体实施过程如下：1、制作仿真枪支模型，模型的尺寸大小均与各型号枪支(如95自动步枪，M4卡宾枪等)的实际尺寸相对应，且制作材料均使用钢铁。2、在枪支模型中各个对应部位装配，如上所述的检测枪支各种状态的传感器(扳机、朝向、枪栓、无线通信模块等)，如图2，并将其连接至无线网络。3、在仿真主控计算机上安装所需使用的模拟仿真软件，并将该仿真主控计算机和上述传感器连接至同一无线网络中。4、穿戴式无线型人体姿态传感器使用时绑定于人体膝盖部位，软件通过传感器传回的姿态数据，判断训练人员的姿态，包站立、下蹲、卧倒等姿势。5、显示方式为投影显示，将主控计算机生成的虚拟场景投影到屏幕，供训练人员观测。6、训练人员通过运动控制遥感控制运动速度与运行方向，对虚拟场景中显示的目标进行瞄准，射击，主控软件判别是否击中目标，完成模拟训练。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交互式三维影像靶系统，主要包括有：仿真主控计算机、仿真枪支与投影显示模块，其特征在于，还包括安装在训练人员腿部的无线传输型人体姿态传感器，仿真枪支在扳机处安装有继电器，在仿真枪支顶部安装有方向传感器，仿真枪支前端安装有摇杆电位器，枪栓处安装有枪栓状态传感器，枪械内部安装无线通信模块与微型处理器。

【技术特征摘要】
1.一种交互式三维影像靶系统，主要包括有：仿真主控计算机、仿真枪支与投影显示模块，其特征在于，还包括安装在训练人员腿部的无线传输型人体姿态传感器，仿真枪支在扳机处安装有继电器，在仿真枪支顶部安装有方向传感器，仿真枪支前端安装有摇杆电位器，枪栓处安装有枪栓状态传感器，枪械内部安装无线通信模块与微型处理器。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述继电器为SRD-05VDC-SL-C。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙茂庭，孙玉宝，刘青山，闫培新，朱松，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32