一种大型复杂装备联机协同虚拟训练方法技术

本发明专利技术公开了一种大型复杂装备联机协同虚拟训练方法，包括步骤：一、建立大型复杂装备联机协同虚拟训练系统；二、大型复杂装备及其零部件的三维结构模型的建模；三、建立大型复杂装备虚拟拆装的层次结构和约束关系；四、确定大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列；五、向各分控计算机分发大型复杂装备及其零部件的三维结构模型和大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列；六、大型复杂装备联机协同虚拟训练初始化；七、确定的各分机训练单元进行联机协同虚拟训练。本发明专利技术利用主控计算机确定大型复杂装备虚拟拆装的层次结构、约束关系和过程规划序列，并分发至分控计算机，集中指挥各个操作号手，满足不同规模的大型复杂装备联机协同训练的技术需求。同训练的技术需求。同训练的技术需求。

【技术实现步骤摘要】
一种大型复杂装备联机协同虚拟训练方法


[0001]本专利技术属于联机协同虚拟训练
，具体涉及一种大型复杂装备联机协同虚拟训练方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着计算机技术地不断发展，虚拟现实技术已经在诸多领域得到了广泛应用。特别是在军事训练领域，虚拟现实系统可使操作号手在实际操作装备前，在虚拟环境中进行操作训练，从而使其能够熟练掌握装备和操作技术，可使维修人员在虚拟维修环境中开展维修技能训练，从而有效提高维修效率和维修培训水平。
[0003]目前，军事大型复杂装备虚拟训练系统通常都是单机版的，而其实际拆装维修及操作训练往往需要数名操作号手协同配合完成，现有大型复杂装备虚拟训练系统难以满足多名号手协同配合的实际训练需要。因此，如何基于军事内部安全网络进行大型复杂装备联机协同训练是一个亟待解决的难题。目前，HLA技术是进行联机分布式仿真的技术方案，并已在大型分布式军事仿真中有着良好的表现，但由于其开发技术、软件平台使用权限限制等实际问题，利用HLA技术进行大型复杂装备联机协同仿真，存在技术成本过高、开发周期较长、安装调试困难等难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种大型复杂装备联机协同虚拟训练方法，利用主控计算机确定大型复杂装备虚拟拆装的层次结构、约束关系和过程规划序列，并分发至分控计算机，主控计算机集中控制指挥各个操作号手，可扩展性强，技术成本低、开发周期短、易于安装调试，系统交互的实时性强，效率高，满足不同规模的大型复杂装备联机协同训练的技术需求，便于推广使用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种大型复杂装备联机协同虚拟训练方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0006]步骤一、建立大型复杂装备联机协同虚拟训练系统：组建大型复杂装备联机协同虚拟训练系统，所述大型复杂装备联机协同虚拟训练系统包括多个分机训练单元和用于协调多个分机训练单元进行工作的主控计算机，所述主控计算机上连接有第一语音交互模块和主显示屏；
[0007]所述分机训练单元包括分控计算机以及均与分控计算机连接用于在虚拟训练场景中进行操作的虚拟现实外设、用于采集操作号手的操作动作的摄像采集模块和用于与第一语音交互模块配合的第二语音交互模块；
[0008]步骤二、大型复杂装备及其零部件的三维结构模型的建模：利用主控计算机对大型复杂装备及其零部件的三维结构模型进行建模；
[0009]步骤三、建立大型复杂装备虚拟拆装的层次结构和约束关系：利用主控计算机建立大型复杂装备虚拟拆装的层次结构和约束关系；
[0010]步骤四、确定大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列，过程如下：
[0011]步骤401、主控计算机根据大型复杂装备虚拟拆装的层次结构和约束关系构建大型复杂装备中第i层层次结构的邻接矩阵其中，i为层次结构的层次编号且i＝1,2,...,I，I为大型复杂装备虚拟拆装的结构层数；j为层次结构中零部件间通路的长度且j＝1,2,...,J，J为层次结构中零部件间通路的最大长度；
[0012]步骤402、根据公式计算大型复杂装备第i层层次结构的可达矩阵P
i
；
[0013]步骤403、根据大型复杂装备第i层层次结构的可达矩阵P
i
，计算可达矩阵P
i
中零部件因素Λ
iq
的可达集K(Λ
iq
)和前因集H(Λ
iq
)，其中，q为可达矩阵P
i
中零部件因素编号且q＝1,2,...,Q，Q为可达矩阵P
i
中零部件因素总数；
[0014]步骤404、根据公式计算大型复杂装备第i层层次结构中最先虚拟拆装的零部件其中，Λ为大型复杂装备的所有虚拟拆装零部件集合；
[0015]步骤405、去除大型复杂装备第i层层次结构中已经虚拟拆装的零部件，利用大型复杂装备第i层层次结构的可达矩阵P
i
，重新计算可达矩阵P
i
中零部件因素Λ
iq
剩余的可达集K'(Λ
iq
)和前因集H'(Λ
iq
)；
[0016]步骤406、根据公式计算大型复杂装备第i层层次结构中第p个虚拟拆装的零部件
[0017]步骤407、多次重复步骤405和步骤406，获得大型复杂装备第i层层次结构的虚拟拆装过程的规划序列；
[0018]步骤408、多次重复步骤401和步骤407，获得大型复杂装备每层层次结构的虚拟拆装过程的规划序列；
[0019]步骤五、主控计算机向各分控计算机分发大型复杂装备及其零部件的三维结构模型和大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列，过程如下：
[0020]步骤501、根据大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列，确定所需操作号手的数目以及不同操作号手的操作步骤；
[0021]步骤502、根据所需操作号手的数目确定分机训练单元数目，主控计算机将大型复杂装备及其零部件的三维结构模型整体分发至确定的分机训练单元对应的分控计算机中；
[0022]步骤503、根据不同操作号手的操作步骤，将不同操作号手的操作步骤分发至对应的分控计算机中；
[0023]步骤六、大型复杂装备联机协同虚拟训练初始化：主控计算机对大型复杂装备虚拟拆装训练项目初始化，并向对应的分控计算机提供IP地址，各分控计算机分别加入该虚拟拆装项目，直至确定的分机训练单元对应的分控计算机全部加入该虚拟拆装项目；
[0024]步骤七、确定的各分机训练单元进行联机协同虚拟训练，过程如下：
[0025]步骤701、主控计算机宣布联机协同虚拟训练操作开始；
[0026]步骤702、主控计算机按照大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列指挥第w步对应
的分控计算机，提示其准备操作，其中，w为大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列的步数编号且w＝1,2，
…
，W，W为大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列的总步数；
[0027]步骤703、大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列指挥第w步对应的操作号手通过虚拟现实外设进行拆装操作；
[0028]步骤704、大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列指挥第w步对应的操作号手进行虚拟拆装操作时，其对应的分控计算机实时将操作结果反馈给主控计算机，主控计算机通过碰撞检测模块进行碰撞检测；
[0029]步骤705、主控计算机通过信息时钟同步模块将当前时刻大型复杂装备三维结构传送至所有分控计算机进行同步显示；
[0030]步骤706、大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列指挥第w步对应的操作号手操作完成后，其对应的分控计算机调用当前虚拟拆装的操作步骤文件，判断其虚拟操作是否正确，并给出相应评判和提示；
[0031]直至所有操作号手完成所有的操作步骤，大型复杂装备联机协同虚拟训练操作结束。
[0032]上述的一种大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型复杂装备联机协同虚拟训练方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、建立大型复杂装备联机协同虚拟训练系统：组建大型复杂装备联机协同虚拟训练系统，所述大型复杂装备联机协同虚拟训练系统包括多个分机训练单元(4)和用于协调多个分机训练单元(4)进行工作的主控计算机(1)，所述主控计算机(1)上连接有第一语音交互模块(2)和主显示屏(3)；所述分机训练单元(4)包括分控计算机(5)以及均与分控计算机(5)连接用于在虚拟训练场景中进行操作的虚拟现实外设(6)、用于采集操作号手的操作动作的摄像采集模块(7)和用于与第一语音交互模块(2)配合的第二语音交互模块(8)；步骤二、大型复杂装备及其零部件的三维结构模型的建模：利用主控计算机(1)对大型复杂装备及其零部件的三维结构模型进行建模；步骤三、建立大型复杂装备虚拟拆装的层次结构和约束关系：利用主控计算机(1)建立大型复杂装备虚拟拆装的层次结构和约束关系；步骤四、确定大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列，过程如下：步骤401、主控计算机(1)根据大型复杂装备虚拟拆装的层次结构和约束关系构建大型复杂装备中第i层层次结构的邻接矩阵其中，i为层次结构的层次编号且i＝1,2,...,I，I为大型复杂装备虚拟拆装的结构层数；j为层次结构中零部件间通路的长度且j＝1,2,...,J，J为层次结构中零部件间通路的最大长度；步骤402、根据公式计算大型复杂装备第i层层次结构的可达矩阵P
i
；步骤403、根据大型复杂装备第i层层次结构的可达矩阵P
i
，计算可达矩阵P
i
中零部件因素Λ
iq
的可达集K(Λ
iq
)和前因集H(Λ
iq
)，其中，q为可达矩阵P
i
中零部件因素编号且q＝1,2,...,Q，Q为可达矩阵P
i
中零部件因素总数；步骤404、根据公式计算大型复杂装备第i层层次结构中最先虚拟拆装的零部件其中，Λ为大型复杂装备的所有虚拟拆装零部件集合；步骤405、去除大型复杂装备第i层层次结构中已经虚拟拆装的零部件，利用大型复杂装备第i层层次结构的可达矩阵P
i
，重新计算可达矩阵P
i
中零部件因素Λ
iq
剩余的可达集K'(Λ
iq
)和前因集H'(Λ
iq
)；步骤406、根据公式计算大型复杂装备第i层层次结构中第p个虚拟拆装的零部件步骤407、多次重复步骤405和步骤406，获得大型复杂装备第i层层次结构的虚拟拆装过程的规划序列；步骤408、多次重复步骤401和步骤407，获得大型复杂装备每层层次结构的虚拟拆装过程的规划序列；步骤五、主控计算机向各分控计算机分发大型复杂装备及其零部件的三维结构模型和大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列，过程如下：步骤501、根据大型复杂装备虚拟拆装过程的规划序列，确定所需操作号手的数目以及
不同操作号手的操作步骤；步骤502、根据所需操作号手的数目确定分机训练单元(4)数目，主控计算机(1)将大型复杂装备及其零部件的三维结构模型整体分发至确定的分机训练单元(4)对应的分控计算机(5)中；步骤503、根据不同操作号手的操作步骤，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，崔智高，曹继平，姜柯，苏延召，李庆辉，韩德帅，蔡艳平，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：