一种光电经纬仪全景仿真训练系统技术方案

本发明专利技术涉及模拟系统领域，涉及一种光电经纬仪全景仿真训练系统。系统包括模拟训练硬件设备和模拟训练系统两大部分；所述模拟训练硬件设备包括主机和数据采集设备；所述主机包括图形工作站和服务器；所述数据采集设备包括单杆和数据采集卡；所述模拟训练系统采用C/S模式的体系结构，所述模拟训练系统包括教练席模拟训练单元和训练席模拟训练单元。本发明专利技术采用“真实背景叠加真实目标”的模式，实景还原光电经纬仪的跟踪过程，有效地评价训练者的能力水平。平。平。

【技术实现步骤摘要】
一种光电经纬仪全景仿真训练系统


[0001]本专利技术涉及模拟系统领域，具体涉及光学测量设备跟踪测量模拟训练领域。

技术介绍

[0002]光电经纬仪在光学测量工作中发挥着重要作用。在光电经纬仪的使用过程中主要采用电视目标自动提取与操作手人工识别相结合的目标捕获跟踪方式，操作手对目标的捕获跟踪水平、心理素质事关测量任务的成败。
[0003]为使操作手训练达到较高水平，需要依靠足够数量的反复练习。但从实际出发，在有限的任务安排及经费条件下，单纯依靠真实任务来进行操作手的训练成本过高，因此需要创建一种贴近于实际跟踪测量，并且便于组织和开展的，经济合理的训练模式，以节约训练成本，提高训练效率。
[0004]目前针对光电经纬仪的仿真训练系统均采用仿真方法实现，即建立目标仿真模型，并且在模拟环境下进行训练。
[0005]李欣阳等在长春理工大学学报发表了《光电经纬仪模拟训练仿真系统设计》，该模拟训练系统主要是基于Vega Prime设计的，其中实现了目标运动轨迹模拟、摄像机相关参数及特效模拟等功能，并且设计了跟踪结果的基于统计学的客观评价方法。该种训练模式仍然与真实环境有所差别，考核模式及评价方法与实际使用结合得不够紧密。
[0006]姚学斌发表了硕士毕业论文《某型光电经纬仪模拟训练软件的设计及功能实现》，其设计实现的模拟训练系统分为总控服务器、组控服务器以及客户端。客户端在连接服务器后协同服务端提供设备操作环境，进而达到训练目的。该系统通过Photoshop和DirectX3D软件建立仿真环境数据库的方式实现视景仿真。仅利用网络实现了任务的下发及多客户的并发训练，缺乏统一的考核机制及评价方法。利用仿真方式实现模拟，与真实环境有所差别。

技术实现思路

[0007](一)本专利技术所要解决的技术问题
[0008]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种光电经纬仪全景仿真训练系统，采用“真实背景叠加真实目标”的模式，实景还原光电经纬仪的跟踪过程，有效地评价训练者的能力水平。
[0009](二)本专利技术提供的完整技术方案
[0010]依据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种光电经纬仪全景仿真训练系统，包括模拟训练硬件设备和模拟训练系统两大部分；
[0011]所述模拟训练硬件设备包括主机和数据采集设备；所述主机包括图形工作站和服务器，所述图形工作站，作为训练终端，用于实现训练者的日差训练及考核；所述服务器，作为考核终端，用于实现训练及考核的管理及组织；所述数据采集设备包括单杆和数据采集卡；所述单杆，作为目标跟踪过程中人机交互的工具，用于实现操作手在训练和考核过程中
对目标的跟踪；所述数据采集卡，用于实现数据采集，将单杆采集到的数据转化为数字信号。
[0012]所述模拟训练系统采用C/S模式的体系结构，所述模拟训练系统包括教练席模拟训练单元和训练席模拟训练单元；
[0013]所述教练席模拟训练单元，布置在服务器上，用来组织训练者考核，并且实现对人员、试题、成绩等信息的存储、管理和分析；
[0014]所述训练席模拟训练单元，布置在客户端上，用来实现对经纬仪操作手的模拟训练与考核；通过在服务器上设置数据库，实现教练席模拟训练单元对所有使用模拟训练系统用户的个人信息的集中管理，实时检测上线用户的训练状态，组织用户进行考核；
[0015]所述服务器和多台客户端通过网络设备连接在一个局域网内；多台所述客户端通过局域网互连，可以保证在训练席模拟训练系统上同步对训练者进行考核。
[0016]进一步，所述教练席模拟训练单元包括登录验证模块、状态监测模块、组织考试模块以及数据库管理模块；
[0017]所述登录验证模块，用于登录教练席模拟训练系统过程中，验证登录人员是否具备相应的教练席权限；
[0018]所述状态检测模块，用于对各训练席上线、训练、待考等不同状态的监视，保证教练席实时掌握各训练席动态，了解训练情况，组织考试；
[0019]所述组织考试模块，用于在训练席处于待考状态时，组织训练席人员进行考试，并对考试情况实时进行监控；
[0020]所述数据库管理模块用于存储人员、训练、考核等信息，通过人机交互界面实现对目标类型、工作场景、人员信息等内容的增加、更新、修改及删除处理，便于进行信息管理。
[0021]进一步，所述训练席模拟训练单元包括登录验证模块、状态监测模块、数据采集模块、实操训练模块、评估分析模块、事后回放模块、理论学习模块；
[0022]所述登录验证模块，用于登录训练席模拟训练单元过程中，验证登录人员是否具备相应的训练席权限；
[0023]所述状态检测模块，用于对各训练席上线、训练、待考等不同状态的发送，确保教练席实时掌握训练席动态；
[0024]所述数据采集模块，用于模拟实际在对光电经纬仪设备进行操作时，利用单杆对目标进行跟踪的过程，通过实时采集单杆反馈的跟踪信息，保证操作手在无实际测试设备条件下的单杆跟踪训练；
[0025]所述实操训练模块，用于训练者在非考试状态下，针对自身薄弱环节着重进行训练；
[0026]所述评估分析模块，用于在训练结束后，对训练者目标捕获和跟踪的结果进行评估分析；
[0027]所述事后回放模块，用于在训练结束后，训练者和教练对训练过程中的每一个动作细节进行回顾；
[0028]所述理论学习模块，用于在实操训练之外促进训练者对于理论知识的学习。
[0029]进一步，实操训练模块采用用户界面层、业务处理层、数据存储层三层结构，采用“真实背景叠加真实目标”的方式对光电经纬仪的拍摄过程进行真实还原，包括参数设置模
块、图像拼接模块、目标提取模块、图像显示模块、辅助训练模块、评估分析模块；
[0030]所述参数设置模块，用于选择训练任务类型以及相应难度。由于本系统使用的背景和目标均为真实的，从经济角度考虑不可能有过多的样本量，因此通过设置不同的任务类型以及不同的训练参数，如目标运动速度、亮度、对比度等，来实现不同的训练难度，从而丰富训练者的经验，提高训练者的适应能力；
[0031]所述图像拼接模块，采用图像全景拼接方法，对利用某型光电经纬仪真实拍摄的现场背景视频进行360
°
全景拼接，将三维空间背景转化为二维平面全景图像，以便图像显示时能够还原出真实的场景；
[0032]所述目标提取模块，利用动态背景重构相减算法，将实际拍摄到的目标和相关感兴趣区域有效从背景中分割出来，与利用仿真算法建立目标模型的方法不同，将提取到的真实目标作为后续训练目标集样本，建立真实的样本库，从而确保训练时目标的真实性；
[0033]所述图像显示模块，用于实时显示训练跟踪图像，在训练跟踪的任一时刻，通过训练者对单杆的操作，数据采集卡实时采集并反馈单杆的跟踪角度值，利用与图像全景拼接方法配套建立的全景图像寻址方法对该角度值在全景图像上的位置进行查找，对比该时刻训练目标样本对应的角度值在全景图像上的位置，分别以这两个角度值所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电经纬仪全景仿真训练系统，其特征在于，所述系统包括模拟训练硬件设备和模拟训练系统两大部分；所述模拟训练硬件设备包括主机和数据采集设备；所述主机包括图形工作站和服务器，所述图形工作站，作为训练终端，用于实现训练者的日差训练及考核；所述服务器，作为考核终端，用于实现训练及考核的管理及组织；所述数据采集设备包括单杆和数据采集卡；所述单杆，作为目标跟踪过程中人机交互的工具，用于实现操作手在训练和考核过程中对目标的跟踪；所述数据采集卡，用于实现数据采集，将单杆采集到的数据转化为数字信号；所述模拟训练系统采用C/S模式的体系结构，所述模拟训练系统包括教练席模拟训练单元和训练席模拟训练单元；所述教练席模拟训练单元，布置在服务器上，用来组织训练者考核，并且实现对人员、试题、成绩等信息的存储、管理和分析；所述训练席模拟训练单元，布置在客户端上，用来实现对经纬仪操作手的模拟训练与考核；通过在服务器上设置数据库，实现教练席模拟训练单元对所有使用模拟训练系统用户的个人信息的集中管理，实时检测上线用户的训练状态，组织用户进行考核；所述服务器和多台客户端通过网络设备连接在一个局域网内；多台所述客户端通过局域网互连，可以保证在训练席模拟训练系统上同步对训练者进行考核。2.如权利要求1所述的光电经纬仪全景仿真训练系统，其特征在于，所述教练席模拟训练单元包括登录验证模块、状态监测模块、组织考试模块以及数据库管理模块；所述登录验证模块，用于登录教练席模拟训练系统过程中，验证登录人员是否具备相应的教练席权限；所述状态检测模块，用于对各训练席上线、训练、待考等不同状态的监视，保证教练席实时掌握各训练席动态，了解训练情况，组织考试；所述组织考试模块，用于在训练席处于待考状态时，组织训练席人员进行考试，并对考试情况实时进行监控；所述数据库管理模块用于存储人员、训练、考核等信息，通过人机交互界面实现对目标类型、工作场景、人员信息等内容的增加、更新、修改及删除处理，便于进行信息管理。3.如权利要求1所述的光电经纬仪全景仿真训练系统，其特征在于，所述训练席模拟训练单元包括登录验证模块、状态监测模块、数据采集模块、实操训练模块、评估分析模块、事后回放模块、理论学习模块；所述登录验证模块，用于登录训练席模拟训练单元过程中，验证登录人员是否具备相应的训练席权限；所述状态检测模块，用于对各训练席上线、训练、待考等不同状态的发送，确保教练席实时掌握训练席动态；所述数据采集模块，用于模拟实际在对光电经纬仪设备进行操作时，利用单杆对目标进行跟踪的过程，通过实时采集单杆反馈的跟踪信息，保证操作手在无实际测试设备条件下的单杆跟踪训练；所述实操训练模块，用于训练者在非考试状态下，针对自身薄弱环节着重进行训练；所述评估分析模块，用于在训练结束后，对训练者目标捕获和跟踪的结果进行评估分析；所述事后回放模块，用于在训练结束后，训练者和教练对训练过程中的每一个动作细
节进行回顾；所述理论学习模块，用于在实操训练之外促进训练者对于理论知识的学习。4.如权利要求3所述的光电经纬仪全景仿真训练系统，其特征在于，实操训练模块采用用户界面层、业务处理层、数据存储层三层结构，采用“真实背景叠加真实目标”的方式对光电经纬仪的拍摄过程进行真实还原，包括参数设置模块、图像拼接模块、目标提取模块、图像显示模块、辅助训练模块、评估分析模块；所述参数设置模块，用于选择训练任务类型以及相应难度；所述图像拼接模块，采用图像全景拼接方法，对利用某型光电经纬仪真实拍摄的现场背景视频进行360
°
全景拼接，将三维空间背景转化为二维平面全景图像，以便图像显示时能够还原出真实的场景；所述目标提取模块，利用动态背景重构相减算法，将实际拍摄到的目标和相关感兴趣区域有效从背景中分割出来，将提取到的真实目标作为后续训练目标集样本，建立真实的样本库；所述图像显示模块，用于实时...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蕾，贾涛，李玲，葛超，董圆，钟坚，李福林，马国辉，刘洋，徐旭，张衍滨，朱晓兵，汪向阳，金毅，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三八六一部队，
类型：发明
国别省市：