[发明专利]一种协同装填训练教学系统及方法

说明书

本发明公开了一种协同装填训练教学辅助系统及方法，包括装填训练车缩比模型和服务器基于Unity 3D渲染引擎的装填车三维仿真模型，操作员通过操作杆和操作按钮控制装填训练车缩比模型运动，关节传感器将运动变化产生的电信号经传感器信号接收箱发送给服务器，服务器构建装填车三维仿真模型，将装填训练车缩比模型电信号解析成运动指令，驱使装填训练车三维模型同步运动。系统加入碰撞检测算法，对每一帧的模型运动进行检测，防止碰撞发生，碰撞检测更能逼真地模拟真实物理场景。系统具备高性能数据分析和计算的功能，对模型状态信息进行可视化处理，使得教员在点评过程中具备更加科学直接的辅助资料。

技术领域

本发明涉及三维模型仿真、人机交互和数字化分析与处理方法，具体涉及协同装填训练教学辅助系统。

背景技术

传统的装填训练需要操作员用操作手柄对模型部件实现一系列操作：旋转，平移，伸缩，俯仰等操作，多名操作员协同操作完成任务。这种传统的装填训练缺乏对操作员操作行为客观的分析，对操作过程很难有一种科学的点评，在装填训练过程中教练评价的主观性太强，导致训练没有一套科学的评价方法。同时，操作员无法准确记录在操作过程存在的错误和不规范操作，难以对训练过程中出现的问题进行总结和归纳，极不利于操作员在训练中提升自身，增强自己的作战技能。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种协同装填训练教学辅助系统，该系统为操作员提供了良好的教学辅助平台，同时可以为教练员提供科学的评教标准，方便教学。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种协同装填训练教学系统，包括：

装填训练车缩比模型，操作员通过操作杆和操作按钮控制装填训练车缩比模型运动，关节传感器将运动变化产生的电信号经传感器信号接收箱发送给服务器；

服务器，用于构建装填车三维仿真模型，将装填训练车缩比模型电信号解析成运动指令，驱使装填训练车三维模型同步运动。

本发明还提供了一种协同装填训练教学方法，包括如下步骤：

S1，根据装填训练车缩比模型运动自由度安装关节传感器，关节传感器生成一组七位字节码数据的电信号发送给服务器；

S2，服务器采用Unity 3D物理引擎构建高仿真度装填训练车三维模型，模拟装填训练车缩比模型六种自由度；

S3，服务器将关节传感器生成七位字节数据解析成运动指令，通过计算三角函数值、模型平移距离、模型旋转角度，驱使装填训练车三维模型实现和装填训练车相同关节的同步运动；

S4，根据碰撞检测算法，搭建装备模型的碰撞检测包围盒，利用包围盒碰撞原理检测当前运动是否发生碰撞；

S5，服务器保存装填训练车三维模型包括时间、速度、角速度、角加速度运动数据，并根据需求生成对应的装填训练报告。

优选的，步骤S1中，根据装填训练车的自由度安装关节传感器，包括立柱旋转、大臂俯仰、小臂俯仰、伸缩臂伸缩、吊具俯仰和吊具旋转运动状态，将传感器分别安装在立柱、大臂、小臂、伸缩臂和吊具上，用以检测状态训练车的运动状态；

关节传感器根据模型运动产生一组七位的字节码，每个字节码为1～255；数组第一位以FF开头，代表数据检验位，系统只收集以FF开头的一组数据，否则默认位无效数据；第二位到第七位数据则分别代表立柱旋转、大臂俯仰、小臂俯仰、伸缩臂伸缩、吊具俯仰和吊具旋转六个运动状态。