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基于虚拟现实和多自由度运动平台的特种车辆驾驶训练模拟系统
发布时间:2020-12-16 13:34

特种卡车模拟

  特种车辆基本上都是超宽或超长的,它们作用突出、价格昂贵、体积庞大的特点,对其驾驶员的驾驶技能形成以及训练周期、训练安全和训练保障等都提出了新的更高的要求,而现代信息技术的发展,使得利用先进技术手段来提高大型特种车辆驾驶训练质量成为可能。通过训练模拟系统可以较好地培养学员应对未来各种复杂驾驶环境的应变能力,大大降低实装驾驶训练带来的人多装备少、安全隐患大、事故发生率高、驾驶训练组织难度大、车辆机械磨损严重寿命降低等诸多问题。这项技术还可以推广到其他军用或民用特种车辆驾驶训练,更大限度地发挥“教为战、练为战”的效能,具有较高的经济效益和军事价值。

  传统的实车实弹训练方式在对场地和经费的要求上给特种车辆驾驶人员培养带来很大负担,一些发达国家先后研制出采用先进的计算机成像技术、数字式视频信号传输技术和计算机网络技术的新一代特种车辆驾驶训练模拟系统。

  国内基于运动平台的特种车辆驾驶训练模拟系统起步较晚,但近几年发展势头迅猛,在装甲兵、坦克等兵种训练中大多采用的还是不带运动平台或者带三自由度运动平台的特种驾驶训练模拟系统,虽然图形显示有了较大进步,投影方面仍然采用巨幅环形平面投影,这种投影对于远距离的环境和目标模拟的较为逼真,但近距离物体会产生扭曲失真,没有真实模拟实装实车训练情况,训练的沉浸感和逼真度都有较大的差距。

  为了增强训练的沉浸感,基于虚拟现实技术开发的车辆模拟器有一定的优势,但是仍然存在一些不足:比如较为成熟的VR系统,在环境模拟上更为逼真,但在使用过程中只能感知虚拟信息,无法接受外部环境实体信息,支持人体手部在虚拟场景实体化,但无法实体化其他设备或人体其他部位,在训练中操作设备极不方便;光照系统上只是在一定程度上模拟光照,和实际光照差异较大;头部运动跟踪技术不够先进;固定视角的视频与裸眼观察内容在角度和深度上存在不易消除的误差,存在不能下视、视觉受限等问题。这些问题导致人与座舱交互模拟与实际模拟情况差异较大,沉浸感质量较差,降低了车辆模拟器的实用性。

  技术实现要素:

  基于上述所述沉浸感较低的问题,南京全控提供了一种基于混合现实和多自由度运动平台的特种车辆驾驶训练模拟系统,有效解决了传统训练模拟系统近距离物体会产生扭曲失真,没有真实模拟实装实车训练情况,训练的沉浸感和逼真度都有较大的差距的问题,以及使用VR系统只有支持手部在虚拟场景实体化,无法实体化其他设备或人体其他部位,在训练中操作设备极不方便,光照和实际光照差异较大,视角上下受限,导致人与座舱交互模拟与实际模拟情况差异较大,沉浸感质量较差,降低了车辆模拟器的实用性的问题。

  技术方案是,包括驾驶仿真舱、训练控制台、音响系统、多自由度运动平台和VR眼镜或成像系统构成,还包括电动伺服系统和平台控制器,该六自由度平台包括下平台和置于下平台正上方的上平台,上下平台之间布置有电液伺服系统的六个液压缸,所述液压缸的两端分别万向铰接在上下平台上,所述驾驶仿真舱固定在上平台上,还包括虚拟现实模拟装置,所述虚拟现实模拟装置包括VR眼镜或显示器成像系统,通过自由度平台控制系统模拟,讲生成图像同步到六自由度平台上,达到同步模拟效果。

  该新型采用多自由度运动平台配合仿真驾驶舱真实模拟特种车辆在不同路面条件驾驶状态反馈,采用混合现实技术和源于实装的工况噪音系统,给驾驶员创设具有较强的视觉、听觉、触觉和加速度冲击力,加入了混合现实装置,使特种车辆驾驶训练具有逼真的代入感和沉浸感。

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关键词: 虚拟现实,多自由度运动平台,特种车辆驾驶训练模
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