一种垂直气流下人体姿态控制模拟训练系统及方法与流程

本发明涉及跳伞训练的，具体而言，涉及一种垂直气流下人体姿态控制模拟训练系统及方法。

背景技术：

1、高空跳伞，例如：“高跳低开”（halo，high altitude low opening）过程中，跳伞者离机后受高速水平惯性及高空横侧向气流扰动，自由落体阶段的姿态稳定性面临巨大挑战。跳伞者需通过连续调整身体姿态来维持平衡并完成预定动作，姿态控制技能直接关系到任务成败与人员安全。因此，开展身体姿态控制训练是跳伞训练的核心环节。

2、目前，跳伞姿态控制训练主要采用以下方式：

3、一、实跳训练。最为直接有效，但受天时气候复杂多变、组织保障困难、训练损伤率高等因素制约，实兵、实装、实地训练频次低，训练收益有限。

4、二、垂直风洞训练。能够模拟自由落体环境，但修建及运行维护成本高昂，国内资源稀缺，难以满足大规模训练需求。现有风洞普遍存在温控不足、噪声过大、振动传递明显等问题，进一步限制了其普及应用。

5、三、模拟训练系统。随着vr及机电技术的发展，各类伞降模拟器相继问世。但是现有的模拟训练系统仍存在姿态变化均为预设机械动作的问题，无法模拟复杂多变的真实跳伞场景。

6、因此，急需提供一种能够模拟复杂多变的真实跳伞场景的人体姿态控制模拟训练系统。

技术实现思路

1、本发明公开一种垂直气流下人体姿态控制模拟训练系统及方法，以解决相关技术中跳伞训练设备无法真实模拟跳伞过程中人体姿态控制的技术问题。

2、为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

3、本申请一些实施例提供垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法。该垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法包括：获取参训者当前动作姿态；根据当前动作姿态确定参训者在垂直气流场中的目标空中运动趋势参数；根据目标空中运动趋势参数带动参训者产生与目标空中运动趋势参数对应的物理姿态变化。

4、一些方案中，垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法还包括：根据目标空中运动趋势参数更新虚拟现实场景。

5、一些方案中，步骤根据当前动作姿态确定参训者在垂直气流场中的目标空中运动趋势参数包括：根据当前动作姿态得到当前人体骨骼模型；获取目标人体骨骼模型集合，目标人体骨骼模型集合包括至少一个标准人体骨骼模型，每个标准人体骨骼模型对应一组标准运动趋势参数，每个标准人体骨骼模型对应一组标准动作姿态；响应于固定科目训练指令，从目标人体骨骼模型集合中调取与固定科目训练指令对应的标准人体骨骼模型；根据标准人体骨骼模型与当前人体骨骼模型确定当前人体骨骼模型与标准人体骨骼模型的对比偏差；在对比偏差小于或等于预设阈值的情况下，即判定参训者的当前动作姿态符合固定科目对应的标准动作姿态的要求，将标准人体骨骼模型对应的一组标准运动趋势参数确定为参训者在垂直气流场中的目标空中运动趋势参数。

6、一些方案中，目标人体骨骼模型集合中，每个标准人体骨骼模型对应一个标准动作姿态。步骤响应于固定科目训练指令，从目标人体骨骼模型集合中调取与固定科目训练指令对应的标准人体骨骼模型之后，垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法还包括：控制虚拟现实模块300显示当前动作姿态和与标准人体骨骼模型对应的标准动作姿态的对比画面。

7、一些方案中，步骤根据当前动作姿态确定参训者在垂直气流场中的目标空中运动趋势参数包括：根据当前动作姿态得到当前人体骨骼模型；响应于开放式科目训练指令，根据当前人体骨骼模型确定参训者在垂直气流场中的目标空中运动趋势参数。

8、一些方案中，响应于开放式科目训练指令，根据当前人体骨骼模型确定参训者在垂直气流场中的目标空中运动趋势参数，包括：获取目标人体骨骼模型集合，目标人体骨骼模型集合包括多个标准人体骨骼模型，每个标准人体骨骼模型对应一组标准运动趋势参数；将当前人体骨骼模型与目标人体骨骼模型集合中的多个标准人体骨骼模型进行匹配检索；响应于目标人体骨骼模型集合中存在与当前人体骨骼模型相同的标准人体骨骼模型，提取该标准人体骨骼模型对应的标准运动趋势参数作为目标空中运动趋势参数。

9、一些方案中，步骤获取目标人体骨骼模型集合，目标人体骨骼模型集合包括多个标准人体骨骼模型，每个标准人体骨骼模型对应一组标准运动趋势参数，包括：获取参训者的人体骨骼模型数据，得到当前人体骨骼模型数据；获取标准人体骨骼模型集合数据库，标准人体骨骼模型集合数据库包括多个标准人体骨骼模型集合，且每个标准人体骨骼模型集合对应一组人体骨骼模型数据；将当前人体骨骼模型数据与标准人体骨骼模型集合数据库中的多个标准人体骨骼模型集合对应的人体骨骼模型数据进行匹配检索；响应于标准人体骨骼模型集合数据库中存在与当前人体骨骼模型数据相同的人体骨骼模型数据，提取与该人体骨骼模型数据对应的标准人体骨骼模型集合作为目标人体骨骼模型集合。

10、本申请还提供了一种垂直气流下人体姿态控制模拟训练系统。该垂直气流下人体姿态控制模拟训练系统能应用于本申请提供的垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法。

11、一些方案中，垂直气流下人体姿态控制模拟训练系统包括：人体姿态捕捉装置，人体姿态捕捉装置被配置为采集参训者当前动作姿态；运动学解算模块，运动学解算模块被配置为接收当前动作姿态，并根据当前动作姿态确定参训者在垂直气流场中的空中运动趋势参数；体感营造装置，体感营造装置被配置为接收运动趋势参数，并根据运动趋势参数带动参训者产生与运动趋势参数对应的物理姿态变化；虚拟现实模块，虚拟现实模块被配置为接收运动趋势参数，并根据运动趋势参数实时更新虚拟现实场景。

12、一些方案中，体感营造装置包括安装架、姿态调整装置和风速模拟装置，姿态调整装置设置于安装架，姿态调整装置用于吊挂参训者，并用于根据运动趋势参数带动参训者产生与运动趋势参数对应的物理姿态变化，风速模拟装置设置于安装架底部，风速模拟装置与姿态调整装置相对，且风速模拟装置用于模拟跳伞快速降落过程中产生风阻的环境。

13、一些方案中，虚拟现实模块包括vr（virtual reality，虚拟现实）显示组件和场景显示屏，其中，vr显示组件可用于模拟当前训练环境、显示当前训练科目的内容，场景显示屏用于显示当前参训者感知到的实时景象。

14、本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

15、本申请提供的垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法可实时响应参训者的主动动作，并及时、精确地模拟出该动作在垂直气流下所引发的空中姿态变化。该方法能让参训者能够直观、即时地感知身体微调带来的动态影响，显著提升了对空中姿态变化的态势感知能力和身体控制能力，解决了真实跳伞中因反馈滞后而难以建立正确身体意识的技术难题，使参训者在训练过程中的体验感受更接近真实场景。

1.一种垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法，其特征在于，所述垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法包括：

2.根据权利要求1所述的垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法，其特征在于，所述垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法还包括：

3.根据权利要求2所述的垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法，其特征在于，步骤根据所述当前动作姿态确定所述参训者在垂直气流场中的目标空中运动趋势参数包括：

4.根据权利要求3所述的垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法，其特征在于，步骤根据所述当前动作姿态确定所述参训者在垂直气流场中的目标空中运动趋势参数包括：

6.根据权利要求5所述的垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法，其特征在于，响应于开放式科目训练指令，根据所述当前人体骨骼模型确定为所述参训者在垂直气流场中的目标空中运动趋势参数，包括：

7.根据权利要求6所述的垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法，其特征在于，步骤获取目标人体骨骼模型集合，所述目标人体骨骼模型集合包括多个标准人体骨骼模型，每个所述标准人体骨骼模型对应一组标准运动趋势参数，包括：

8.一种垂直气流下人体姿态控制模拟训练系统，其特征在于，所述垂直气流下人体姿态控制模拟训练系统能应用于权利要求1至7中任意一项所述的垂直气流下人体姿态控制模拟训练方法，所述垂直气流下人体姿态控制模拟训练系统包括：

9.根据权利要求8所述的垂直气流下人体姿态控制模拟训练系统，其特征在于，所述体感营造装置（200）包括安装架（210）、姿态调整装置（220）和风速模拟装置（230），所述姿态调整装置（220）设置于所述安装架（210），所述姿态调整装置（220）用于吊挂所述参训者，并用于根据所述运动趋势参数带动所述参训者产生与所述运动趋势参数对应的物理姿态变化，所述风速模拟装置（230）设置于所述安装架（210）底部，所述风速模拟装置（230）与所述姿态调整装置（220）相对，且所述风速模拟装置（230）用于模拟跳伞快速降落过程中产生风阻的环境。

10.根据权利要求8所述的垂直气流下人体姿态控制模拟训练系统，其特征在于，所述虚拟现实模块（300）包括vr显示组件（310）和场景显示屏（320），其中，所述vr显示组件（310）可用于模拟当前训练环境、显示当前训练科目的内容，所述场景显示屏（320）用于显示当前参训者感知到的实时景象。