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    一種基于VR的無人機海上搜救訓練系統技術方案

    技術編號:44088003 閱讀:28 留言:0更新日期:2025-01-21 12:25
    本發明專利技術公開了一種基于VR的無人機海上搜救訓練系統,涉及海上救援技術領域,包括:用于為數據資源層提供底層硬件資源環境支撐的基礎平臺層,用于為業務支撐層數據應用提供鮮活、高質量的基礎數據資源的數據資源層,用于為應用系統層提供服務調用、接口管理和安全運行基礎業務支撐服務的業務支撐層和應用系統層;其中應用系統層包括虛擬海洋環境模擬分系統、沉浸分系統、動作捕捉分系統和結果評估反饋分系統,用于使訓練者按照“訓練虛擬環境構建——訓練動作捕捉映射——訓練結果評估反饋”的流程運行該系統進行無人機海上搜救訓練。本發明專利技術可解決無人機操作員難以在短時間內具備精準操控搜救無人機,快速發現、識別海上遇險人員能力的問題。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及海上救援,具體涉及一種基于vr的無人機海上搜救訓練系統。


    技術介紹

    1、vr技術(虛擬現實技術)是計算機技術、互聯網技術和傳感器技術的有機結合,是一門多學科綜合的新型技術。

    2、無人機操作靈活、使用便捷,對于海洋環境的適應能力強,能夠在不確定遇險人員或傷員準確坐標位置的情況下,執行全天時、高密度、遠距離的海上搜救任務。不僅降低了搜救人員自身傷亡率,還進一步提升了搜救效率。將無人機用于傷員海上搜救行動已經在各級海況條件下的海上任務場景中有所嘗試,但專業搜救無人機數量較少,可以專門用于搜救訓練的無人機更少,使得搜救無人機訓練門檻較高,導致無人機操作員難以在短時間內具備精準操控搜救無人機,并在陌生復雜地域中快速發現、識別遇險人員的能力。

    3、而基于vr的無人機搜救訓練系統能為培養大批經驗豐富的搜救無人機操縱員提供更加貼近實戰的訓練手段,顯著提高訓練效率,且市場上尚未出現將vr技術與海上搜救需求相結合而研發生成的搜救訓練系統。因此,將vr技術用于海上搜救訓練具有重要價值,故本專利技術提供了一種基于vr的無人機海上搜救訓練系統,以解決上述技術問題。


    技術實現思路

    1、本專利技術的目的在于提供一種基于vr的無人機海上搜救訓練系統,以解決上述
    技術介紹
    中所提出現有存在專業搜救無人機數量較少,專門用于搜救訓練的無人機更少,使得搜救無人機訓練門檻較高,導致無人機操作員難以在短時間內具備精準操控搜救無人機,并在陌生復雜地域中快速發現、識別遇險人員的能力的技術問題。</p>

    2、為了達到上述目的,本專利技術的技術方案如下:

    3、一種基于vr的無人機海上搜救訓練系統,包括:基礎平臺層、數據資源層、業務支撐層和應用系統層;其中,

    4、所述基礎平臺層用于為數據資源層提供底層硬件資源環境支撐;

    5、所述數據資源層用于為業務支撐層數據應用提供鮮活、高質量的基礎數據資源;

    6、所述業務支撐層用于為應用系統層提供服務調用、接口管理和安全運行基礎業務支撐服務;

    7、所述應用系統層包括虛擬海洋環境模擬分系統、沉浸分系統、動作捕捉分系統和結果評估反饋分系統,用于使訓練者按照“訓練虛擬環境構建——訓練動作捕捉映射——訓練結果評估反饋”的流程運行該系統進行無人機海上搜救訓練。

    8、優選的,所述基礎平臺層包括數據庫管理系統、g?i?s系統和操作系統三個功能服務模塊;

    9、所述g?i?s系統為落水遇險人員提供精準坐標標定位置和實時顯示數據;

    10、所述數據庫管理系統用于存儲、管理、查詢和檢索無人機光學相機載荷拍攝到的落水人員位置、風速和實時海況等數據,并與所述g?i?s系統的數據進行融合匯聚;

    11、所述操作系統是用于控制和管理整個系統的硬件和軟件資源,能為受訓者提供一個友好、高效和安全的運行環境。

    12、優選的,所述數據資源層包括3d模型數據庫、地形編碼庫和評價指標庫;

    13、所述3d模型數據庫用于存儲和管理利用3d建模技術還原構建的遇險人員、船舶和無人機等各類海上搜救場景中可能出現的三維模型數據,并提供高效的檢索和查詢功能;

    14、所述地形編碼庫用于對海洋狀況、海洋氣象條件和海上地理環境等數據進行統一數字編碼,實現海上地形數據的有效管理和組織,確保海上地形數據的一致性和標準化,便于地形數據的存儲、檢索和使用;

    15、所述評價指標庫用于存儲和管理無人機海上搜救訓練相關的各級各類評估標準參數,如遇險目標識別準確率、無人機操縱精準度、單詞訓練完成度和單次全流程訓練時間等,通過精準的訓練效果評估反饋,幫助受訓者及時完善訓練方案,提高訓練效率。

    16、優選的,所述多源數據融合平臺用于處理和整合來自不同數據庫的且數據格式各異的3d模型數據、海上地形數據和評價指標數據,經過數據匯聚、整合、清洗、轉換和處理,滿足系統對于多源異構數據的全面整合和高效利用需求;

    17、五個所述服務支持模塊分別為業務服務支持模塊、g?i?s服務支持模塊、安全服務支持模塊、消息服務支持模塊和接口服務支持模塊;

    18、所述業務服務模塊用于響應和管理訓練系統對于各種數據的查詢、調用需求,實現訓練態勢加載、訓練方案選擇、訓練過程回放和訓練效果評估等各類業務流程的有序運用和優化集成;

    19、所述g?i?s服務支持模塊用于編輯與管理各類海上地理信息數據,按需要轉換各種標準的海上矢量格式和柵格格式數據,具備地圖投影轉換,以及空間聚類分析、路徑分析、距離測量等各類海上地理空間環境分析功能;

    20、所述安全服務支持模塊用于提供系統級的安全防護措施,實施嚴格的系統訪問控制策略,確保只有授權用戶才能訪問訓練系統及其資源;記錄系統用戶行為和系統操作日志,為安全審計提供依據;對系統敏感數據進行加密處理,保護用戶隱私和訓練數據的安全性;

    21、所述消息服務支持模塊用于實現系統內各組件、用戶或模塊之間的消息隊列管理、消息狀態監控和消息實時傳遞,確保系統信息交互的及時性和準確性;

    22、所述接口服務支持模塊用于定義訓練系統對外提供的接口規范,包括接口名稱、參數、返回值等,并對這些接口進行管理,確保接口的可用性和一致性;對各類接口的訪問進行權限控制,確保只有授權用戶或外部系統才能訪問訓練系統特定接口,保障訓練系統的安全形性。

    23、優選的,所述虛擬海洋環境模擬分系統以真實海洋環境為模擬場景,首先使用3dmax建立模型數據庫,然后根據模型在場景內的布局設置要求,使用un?ity?3d引擎對模型的細節部分進行處理,最后進行全面整和渲染,將虛擬海洋環境盡可能逼真地呈現出來。

    24、優選的,所述沉浸分系統包括視覺沉浸子系統和聽覺沉浸子系統兩部分。

    25、優選的,所述視覺沉浸子系統能夠自主生成前景、中景和背景,使用高分辨率海洋g?i?s數據制作海洋環境盒子,使用3d?max軟件制作場景中各種三維模型,其中前景和中景采用三維模型,背景使用海洋環境盒子,然后導入un?ity?3d引擎進行打光烘焙制作,優化場景中的物件比例,確保受訓者擁有較好的沉浸式視覺體驗。

    26、優選的,所述聽覺沉浸子系統能夠基于聲音方向選擇濾波器,利用un?ity?3d對海洋環境中的海浪聲、風聲、艦船馬達聲和人員呼救聲等進行渲染加工,使其接近人耳可以接收到的聽感效果,通過耳機重放的方式,加強受訓者的聽覺體驗沉浸感。

    27、優選的,所述動作捕捉分系統采用微軟開發的ki?nect模塊,綜合了計算機視覺、機器自主學習、語音識別、面部表情識別和數字信號處理等技術,使受訓者無需穿戴其它控制設備,就能實現對受訓者的精確骨架跟蹤,對受訓者關節和肢體活動進行映射,把從臀部到背部、再到手指的一系列動作識別出來,形成數據傳輸至計算機;然后與計算機預設的內容進行比對,選擇與之相匹配的指令,對虛擬海洋環境中的落水人員實施搜救后自主生成新的任務場景。

    28、優選的本文檔來自技高網...

    【技術保護點】

    1.一種基于VR的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,包括:基礎平臺層、數據資源層、業務支撐層和應用系統層;其中,

    2.如權利要求1所述的一種基于VR的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述基礎平臺層包括數據庫管理系統、GIS系統和操作系統三個功能服務模塊;

    3.如權利要求1所述的一種基于VR的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述數據資源層包括3D模型數據庫、地形編碼庫和評價指標庫;

    4.如權利要求1所述的一種基于VR的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述業務支撐層包括多源數據融合平臺和五個服務支持模塊;

    5.如權利要求1所述的一種基于VR的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述虛擬海洋環境模擬分系統以真實海洋環境為模擬場景,首先使用3D?max建立模型數據庫,然后根據模型在場景內的布局設置要求,使用Unity?3D引擎對模型的細節部分進行處理,最后進行全面整和渲染,將虛擬海洋環境盡可能逼真地呈現出來。

    6.如權利要求1所述的一種基于VR的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述沉浸分系統包括視覺沉浸子系統和聽覺沉浸子系統兩部分。

    7.如權利要求6所述的一種基于VR的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述視覺沉浸子系統能夠自主生成前景、中景和背景,使用高分辨率海洋GI?S數據制作海洋環境盒子,使用3D?max軟件制作場景中各種三維模型,其中前景和中景采用三維模型,背景使用海洋環境盒子,然后導入Unity?3D引擎進行打光烘焙制作,優化場景中的物件比例,確保受訓者擁有較好的沉浸式視覺體驗。

    8.如權利要求6所述的一種基于VR的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述聽覺沉浸子系統能夠基于聲音方向選擇濾波器,利用Unity?3D對海洋環境中的海浪聲、風聲、艦船馬達聲和人員呼救聲進行渲染加工,使其接近人耳可以接收到的聽感效果,通過耳機重放的方式,加強受訓者的聽覺體驗沉浸感。

    9.如權利要求1所述的一種基于VR的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述動作捕捉分系統采用微軟開發的Kinect模塊,綜合了計算機視覺、機器自主學習、語音識別、面部表情識別和數字信號處理技術,使受訓者無需穿戴其它控制設備,就能實現對受訓者的精確骨架跟蹤,對受訓者關節和肢體活動進行映射,把從臀部到背部、再到手指的一系列動作識別出來,形成數據傳輸至計算機;然后與計算機預設的內容進行比對,選擇與之相匹配的指令,對虛擬海洋環境中的落水人員實施搜救后自主生成新的任務場景。

    10.如權利要求1所述的一種基于VR的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述結果評估反饋分系統構建了三種無人機搜救訓練評估反饋結果,以海洋搜救為任務背景,結合無人機搜救典型應用模式,通過將動作捕捉分系統捕捉到的受訓者真實數據與結果評估反饋分系統預設的正確操作數據、落水人員數量和位置坐標想定數據進行對比,生成構建的三種無人機搜救訓練評估反饋結果中的一種,并在受訓者所佩戴的VR眼鏡中同步展示。

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    【技術特征摘要】

    1.一種基于vr的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,包括:基礎平臺層、數據資源層、業務支撐層和應用系統層;其中,

    2.如權利要求1所述的一種基于vr的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述基礎平臺層包括數據庫管理系統、gis系統和操作系統三個功能服務模塊;

    3.如權利要求1所述的一種基于vr的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述數據資源層包括3d模型數據庫、地形編碼庫和評價指標庫;

    4.如權利要求1所述的一種基于vr的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述業務支撐層包括多源數據融合平臺和五個服務支持模塊;

    5.如權利要求1所述的一種基于vr的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述虛擬海洋環境模擬分系統以真實海洋環境為模擬場景,首先使用3d?max建立模型數據庫,然后根據模型在場景內的布局設置要求,使用unity?3d引擎對模型的細節部分進行處理,最后進行全面整和渲染,將虛擬海洋環境盡可能逼真地呈現出來。

    6.如權利要求1所述的一種基于vr的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述沉浸分系統包括視覺沉浸子系統和聽覺沉浸子系統兩部分。

    7.如權利要求6所述的一種基于vr的無人機海上搜救訓練系統,其特征在于,所述視覺沉浸子系統能夠自主生成前景、中景和背景,使用高分辨率海洋gi?s數據制作海洋環境盒子,使用3d?max軟件制作場景中各種三維模型,其中前景和中景采用三維模型,背景使用海洋環境盒子,然...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:孫朋肖軍李源張真潘素麗宋蔚
    申請(專利權)人:中國人民解放軍總醫院
    類型:發明
    國別省市:

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