一种空间在轨服务航天员沉浸式训练系统技术方案

本发明专利技术公开了一种空间在轨服务航天员沉浸式训练系统，包括地面微重力系统、VR虚拟现实模拟系统、航天员机动操控背包、用于采集航天员视频信息的在轨操作训练视觉监控系统以及用于提供电能的电源系统，其中，地面微重力系统包括中性浮力水池及可穿戴模拟衣服，在使用时，航天员穿戴可穿戴模拟衣服及航天员机动操控背包，并处于中性浮力水池中，通过中性浮力水池中水的浮力及可穿戴模拟衣服的浮力与航天员的重力进行抵消，使得航天员处于失重环境中，VR虚拟现实模拟系统与航天员机动操控背包相连接，该系统的成本低，并且能够实现微重力效应环境的模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种空间在轨服务航天员沉浸式训练系统
本专利技术属于地面模拟仿真领域，涉及一种空间在轨服务航天员沉浸式训练系统。
技术介绍
我国提出在2020年建成长期有人参与的空间站，因此培训空间站在轨操作航天员成为日益迫切的需求。航天员在轨操作时始终处于微重力状态，为了确保航天员在轨操控任务的成功，需要构建一种可充分模拟空间环境和空间任务的模拟仿真平台，用于培训航天员在空间中的在轨操作及在轨服务。已有地面微重力环境模拟仿真平台包括吊绳、中性浮力水池、气动浮力平台、落塔等。然而均无法实现高水平、长时间、大范围、六自由度运动空间的微重力效应环境模拟。吊绳可以在单个自由度方向上保持微重力，但是无法保证六自由度微重力；气动浮力平台可以保证五个自由度运动的微重力环境，而无法保证在Z轴方向运动的微重力环境；落塔和失重飞机可以模拟空间微重力效应，但是无法保持长时间的微重力水平。另外，航天员在轨操作需要空间任务环境的模拟，已有方法包括在中性浮力水池中布置类似于国际空间站的缩比模型，采用这种方法的成本比较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种空间在轨服务航天员沉浸式训练系统，该系统的成本低，并且能够实现微重力效应环境的模拟。为达到上述目的，本专利技术所述的空间在轨服务航天员沉浸式训练系统包括地面微重力系统、VR虚拟现实模拟系统、航天员机动操控背包、用于采集航天员视频信息的在轨操作训练视觉监控系统以及用于提供电能的电源系统，其中，地面微重力系统包括中性浮力水池及可穿戴模拟衣服，在使用时，航天员穿戴可穿戴模拟衣服及航天员机动操控背包，并处于中性浮力水池中，通过中性浮力水池中水的浮力及可穿戴模拟衣服的浮力与航天员的重力进行抵消，使得航天员处于失重环境中，VR虚拟现实模拟系统与航天员机动操控背包相连接。所述VR虚拟现实模拟系统包括VR头盔、VR眼镜及VR手套，在使用时，VR头盔播放VR空间任务实景训练视频，航天员通过VR眼镜观看VR空间任务实景训练视频，并利用VR手套控制航天员机动操控背包完成VR空间任务的操作。航天员机动操控背包上设置有若干用于喷水的喷口以及用于控制各喷口喷水强度的控制装置，VR手套与所述控制装置相连接。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的空间在轨服务航天员沉浸式训练系统在具体操作时，宇航员穿戴可穿戴模拟衣服、航天员机动操控背包及VR虚拟现实模拟系统，并处于中性浮力水池中，通过中性浮力水池中水的浮力及可穿戴模拟衣服的浮力与航天员的重力进行抵消，使得航天员处于失重环境中。另外，通过VR虚拟现实模拟系统播放VR空间任务实景训练视频，以模拟宇航员处于太空环境中，通过VR虚拟现实模拟系统控制航天员机动操控背包完成空间操控任务训练，同时通过在轨操作训练视觉监控系统采用航天员的视频信息，以实现高水平、长时间、大范围及六自由度运动空间的微重力效应环境模拟，并且成本较低。附图说明图1为本专利技术中航天员机动操控背包1的结构示意图。其中，1为航天员机动操控背包、2为喷口。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：如图1所示，本专利技术所述的空间在轨服务航天员沉浸式训练系统包括地面微重力系统、VR虚拟现实模拟系统、航天员机动操控背包1、用于采集航天员视频信息的在轨操作训练视觉监控系统以及用于提供电能的电源系统，其中，地面微重力系统包括中性浮力水池及可穿戴模拟衣服，在使用时，航天员穿戴可穿戴模拟衣服及航天员机动操控背包1，并处于中性浮力水池中，通过中性浮力水池中水的浮力及可穿戴模拟衣服的浮力与航天员的重力进行抵消，使得航天员处于失重环境中，VR虚拟现实模拟系统与航天员机动操控背包1相连接。所述VR虚拟现实模拟系统包括VR头盔、VR眼镜及VR手套，在使用时，VR头盔播放VR空间任务实景训练视频，航天员通过VR眼镜观看VR空间任务实景训练视频，并利用VR手套控制航天员机动操控背包1完成VR空间任务的操作；航天员机动操控背包1上设置有若干用于喷水的喷口2以及用于控制各喷口2喷水强度的控制装置，VR手套与所述控制装置相连接。通过中性浮力水池中水的浮力及可穿戴模拟衣服的浮力与航天员的重力进行抵消，使得航天员处于失重环境中，当航天员带上VR头盔及VR眼镜后，可以看到太空环境以及空间操作的实景模拟，通过视觉模拟、VR手套以及地面微重力平台的失重环境，通过VR手套控制航天员机动操控背包1上各喷口2进行喷水，其中，喷水产生的推力大小及推进时间由空间操作任务的培训内容决定，以实现航天员的空间操控任务训练，具有仿真平台逼真度高、操作简单、易于实现、成本低及试验时间不受限制等特点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间在轨服务航天员沉浸式训练系统，其特征在于，包括地面微重力系统、VR虚拟现实模拟系统、航天员机动操控背包(1)、用于采集航天员视频信息的在轨操作训练视觉监控系统以及用于提供电能的电源系统，其中，地面微重力系统包括中性浮力水池及可穿戴模拟衣服，在使用时，航天员穿戴可穿戴模拟衣服及航天员机动操控背包(1)，并处于中性浮力水池中，通过中性浮力水池中水的浮力及可穿戴模拟衣服的浮力与航天员的重力进行抵消，使得航天员处于失重环境中，VR虚拟现实模拟系统与航天员机动操控背包(1)相连接。

【技术特征摘要】
1.一种空间在轨服务航天员沉浸式训练系统，其特征在于，包括地面微重力系统、VR虚拟现实模拟系统、航天员机动操控背包(1)、用于采集航天员视频信息的在轨操作训练视觉监控系统以及用于提供电能的电源系统，其中，地面微重力系统包括中性浮力水池及可穿戴模拟衣服，在使用时，航天员穿戴可穿戴模拟衣服及航天员机动操控背包(1)，并处于中性浮力水池中，通过中性浮力水池中水的浮力及可穿戴模拟衣服的浮力与航天员的重力进行抵消，使得航天员处于失重环境中，VR虚拟现实模拟系统与航天员机动操控背包(1)相连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙冲，朱战霞，袁源，贾琪，崔尧，张博，
申请(专利权)人：西北工业大学，西北工业大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：陕西,61