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交互式单兵作战仿真系统的研究与实现

蒋毅  
【摘要】:基于虚拟现实技术的单兵作战仿真系统已经广泛应用于装备研制及作战训练中。随着“士兵系统”概念的引入,单兵作为多种装备的承载平台,携行负荷大大增加,还要求在瞬息万变的未来战场上对大量的信息做出及时的判断和响应,因此科学地评价士兵系统装备的人机性能及其对包括毁伤、指挥控制、生存、维持和机动能力在内的单兵综合作战能力的影响显得尤为重要。 针对单兵装备综合效能评估的需求,本文提出了一种战术级交互式单兵作战仿真系统实现方案:采用电磁式运动捕捉方式对全副装备的参试单兵多个关节点姿态进行实时采集、解算、拟合,采用相对转角拟合的算法,有效减少了现场环境中的电磁干扰,可用于单兵战术配合的演练及评估装备对人体运动姿态影响;开发基于USB的人机交互接口,采集系统中开关信号控制场景的转动进而模拟人体的转向运动及武器的射击模拟,利用A/D、D/A电路对控制信号进行数模、模数转换,适用于不同控制需求的系统;该接口同时提供USB转串口电路,实现多样的控制方式选择输出;应用大型自适应运动平台,模拟人体在复杂地形条件下运动的能量消耗,使试验人员获得真实的运动体验;设计了战场环境中随机事件的同步触发方式及计算机间数据传输形式;建立了战场环境中各种事件发生时刻的统计学模型;提出了巡逻、机动两种模式的计算机兵力生成、控制方式;设计了敌兵的追击算法。 该作战仿真系统营造了战术对抗的战场环境,提供灵活多样的人机交互接口,为单兵装备综合效能评估提供了新的实验手段。


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