基本信息
- 项目名称：
- 基于头盔显示器和体感技术的单兵虚拟训练系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 作品采用虚拟现实的相关技术，通过佩戴在受训人员头盔显示器，使其置身于虚拟的各种战场环境中，并设计相应传感器网络完成对其动作的识别与反馈，从而构成一个人在回路中的、具有较强实时交互能力的模拟仿真训练系统。
- 详细介绍：
- 系统主要由以下四个模块构成： 1.3D头盔显示器 与系统主机通过无线连接，呈现实时的虚拟战场画面，并根据内嵌的陀螺仪所感知到的头部远动即时调整输出画面，使受训者的视野局限于虚拟场景中，不受外界环境的干扰。 2.体感技术战斗服 装有多种传感器的战斗服，以加速度传感器和陀螺仪为主，对受训人员跑动、卧倒、蹲下、跳跃等动作信号进行捕捉，并传给主系统进行模式识别，从而完成对虚拟场景的调整和控制。 3.空中定位仿真枪 将日趋成熟的空中鼠标技术应用在训练用枪上，使系统能够随时锁定受训者的枪口指向，整套系统更轻便实用。 4.系统程序及各种接口驱动 编写脚本程序，与当前成功的实战模拟类游戏进行关联，减少数据库开发成本，并使得硬件接口趋于通用化，方便搭设。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品为方便部队广泛进行实战背景下的单兵战术训练而设计，旨在进一步提高日常训练水平，通过实战环境下的经常性演练，切实培育官兵过硬军事素质，提高打赢本领。作品采用虚拟现实的相关技术，通过佩戴在受训人员头盔显示器，使其置身于虚拟的各种战场环境中，并设计相应传感器网络完成对其动作的识别与反馈，从而构成一个人在回路中的、具有较强实时交互能力的模拟仿真训练系统。 其主要创新点包括：打破了常规仿真系统中控制虚拟人物的模式，采用头盔显示器替代传统的环形屏幕，输出画面随内嵌的陀螺仪所感知头部运动即时的进行调整，让受训者处在一个相对封闭的虚拟场景中，尽量减少外界环境干扰，使其获得更多切身体验与感受。同时，自主设计的传感器网络可捕获和识别包括受训人员所做出的奔跑、慢走、跳跃、跪下、卧倒、侧身、各方向转向、持枪、瞄准、射击、扔手雷等几乎所有在真实单兵训练场景中涉及到的动作。这些都进一步拉近了平时训练与实战的距离，填补了国内单兵战术训练方面的一项空白。 涉及到的关键技术有： 逼真的环境效果构设，多种动作的精确识别与反馈，即时的人机交互能力，以及多功能、可拓展与便携性等方面的设计优化。本系统既适用于单机单兵操作，也可进行联合组网运行。通过良好的用户体验，使之达到更加贴近实战的训练效果。
科学性、先进性
- 目前，出现在市场上的各种单兵虚拟训练系统，多采用投影的方式，将环境背景呈现在受训者前方的屏幕上，此种方式简便易行，但参训人员处在一个开放的环境里，易受外界因素的干扰；并且在动作方面，仅支持简单的射击操作。 采用头盔显示器，使受训人员沉浸在一个封闭的虚拟环境中，排除了外界环境的干扰，并通过陀螺仪及相关的传感器捕获参训人员的运动姿态，进而对其视场做相应调整。此外，该系统可以对参训人员的蹲下、卧倒、起立、跃进、换枪、瞄准、射击等多种战术动作进行仿真交互，并借助一定力反馈技术，将虚拟战场中的中弹感觉表现出来，增强实战体验。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 作品样品已制作完成，达到预期设计效果，基本实现所述功能，并申请国家实用新型专利，正努力向产品转化。
技术转让方式
- 愿意转让全部专利技术
作品可展示的形式
- 样品、技术文档、照片、视频以及现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品在相关军事类游戏基础上进行外围扩展和开发，即可单机运行，又可以进行组网演练，系统架设简单，易于操作，同时，低廉的成本，更适于做大面积的推广。 该项目可作为我军信息化训练中新型单兵虚拟训练器材，合理进行功能简化和低成本化改造后可作为民用游戏娱乐设备，拥有创新性的娱乐方式，具有广阔的市场前景。
同类课题研究水平概述
- 目前在世界范围内虚拟现实模拟训练以它独有的高性价比得到广泛的认可，其相应的模拟训练器材发展也很迅猛。但当前出现在市场上的各种单兵虚拟训练系统，多采用投影的方式，将环境背景呈现在受训者前方的屏幕上，此种方式简便易行，但参训人员处在一个开放的环境里，易受外界因素的干扰；并且在动作方面，仅支持简单的射击操作，且受训人员在虚拟场景中的中弹感觉并不能得到体现，真实性大打折扣。 头盔显示器在国外军事装备中运用非常广泛。近年来头盔显示器在影音娱乐领域作为替代屏幕的设备得到广泛应用，技术已经很成熟。陀螺仪传感器广泛应用于角度测量等领域，是飞机、导弹的导航设备中的核心，近年来各种微型陀螺仪更是层出不穷。本项目中的虚拟军事场景可直接利用现有各种成功的军事模拟素材，只需开发相应的硬件传感器电路和驱动程序，将捕捉到的动作进行映射即可，可移植性极强。
