一种基于5G通信的夜视模拟训练系统的制作方法

一种基于5g通信的夜视模拟训练系统
技术领域
1.本发明涉及夜视仪模拟训练技术领域，尤其涉及一种基于5g通信的夜视模拟训练系统。


背景技术：

2.目前虚拟现实技术的简称为vr，虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感，随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对vr技术的需求日益旺盛，vr技术也取得了巨大进步，并逐步成为一个新的科学技术领域。
3.但是，现在的vr技术缺乏用于夜视仪的夜间练习考核与评估，无法进行独立使用和与其它练习模拟器系统组合使用同时覆盖。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于5g通信的夜视模拟训练系统，旨在解决现有技术中的vr技术缺乏用于夜视仪的夜间练习考核与评估，无法进行独立使用和与其它练习模拟器系统组合使用同时覆盖的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的一种基于5g通信的夜视模拟训练系统，包括系统硬件和系统软件，所述系统硬件包括服务器端硬件和单兵端硬件，所述单兵端硬件包括背负式计算设备、头盔式三模摄像设备、自由曲面mr眼镜、耳机和背负式无线设备，所述背负式计算设备用于将视频处理为标准视频格式，所述头盔式三模摄像设备用于对实时场景进行拍摄，所述自由曲面mr眼镜为vr与ar相结合的智能眼镜，用于进行虚拟训练，所述耳机的设置可以用虚拟训练对音频进行收听，所述背负式无线设备，可以用于随时接收与发生实时信息。
6.通过由所述系统软件、所述服务器端硬件、所述背负式计算设备、所述头盔式三模摄像设备、所述自由曲面mr眼镜、所述耳机和所述背负式无线设备组成，根据本项目的训练需求，采用基于半实物仿真的方式来实现，并以无线局域网为基础，构建一个分布交互式的模拟训练系统，以满足成本低廉、配置灵活、施训方便、系统性强、安全性高和扩展性好的要求，利用所述头盔三模摄像头拍摄昼夜间视频通过所述背负计算设备转换成虚拟夜间视频，再利用所述自由曲面式mr眼镜提供给受训者，同时将对应的音频通过所述耳机传递给受训者，所述自由曲面式mr眼镜显示方案混合应用折/衍射混合技术、非球面技术、全息光学技术以及自由曲面显示技术，以满足头部穿戴装备对光学系统体积和重量的特殊要求，自由曲面装置可以将目镜产生的平行光进行传输和扩展出瞳，减小透镜口径，有益于减少系统结构体积，实现轻、薄、小型化设计，供穿戴者观察使用，使得可以实现双目120度的超大视场显示，以上系统的设置，可以实现受训人员真实与虚拟视频实时接入，可以对受训人员的夜间能力进行评估，可以进行独立使用和与其它练习模拟器系统组合使用同时覆盖。
7.其中，所述服务器端硬件包括第一便携式服务器、第二便携式服务器和第三便携
式服务器，所述第一便携式服务器用于部署控制类软件，所述第二便携式服务器用于部署音视频类软件，所述第三便携式服务器用于部署数据采集与训练评估类软件。
8.通过所述第一便携式服务器对控制类软件进行控制，所述第二便携式服务器对音视频类软件进行控制，所述第三便携式服务器对数据采集与训练评估类软件进行控制。
9.其中，所述系统软件包括网络端硬件、服务器端软件和单兵端软件，所述网络硬件用于对数据进行传输，所述服务器端软件用于对所述服务器端硬件进行控制，所述单兵端软件用于对所述单兵端硬件进行控制。
10.通过所述网络端硬件用于连接5g便携式移动基站，同时所述服务器端软件对所述第一便携式服务器、所述第二便携式服务器和所述第三便携式服务器进行控制，所述单兵端软件对所述单兵端硬件进行控制。
11.其中，所述网络端硬件包括便携式5g通讯设备和无线交换设备，所述便携式5g通讯设备可以增强训练环境内网络的覆盖能力，所述无线交换设备用于实现全天候、全时段的夜战夜视训练。
12.通过所述便携式5g通讯设备以非常灵活地实现容量的按需部署、合理利旧已有硬件资源及相关应用，同时使得网络的建设更加方便快捷与灵活，所述无线交换设置，可以通过无线网络对数据进行交换。
13.其中，所述服务器端软件包括导控软件模块、音频监控软件模块、视频监控软件模块、数据采集软件模块和训练评估模块，所述导控软件模块对训练方案脚本、训练指令和战术目标进行发送，所述音频监控软件模块对所述耳机进行控制，所述视频监控软件模块对所述自由曲面mr眼镜进行控制，所述数据采集软件模块对所述头盔式三模摄像设备进行控制，所述训练评估模块可以对单兵评分进行估评。
14.通过所述导控软件模块对训练方案脚本、训练指令和战术目标进行发送，所述音频监控软件模块对所述耳机进行控制，将实时音频传输给受训者，所述视频监控软件模块对所述自由曲面mr眼镜进行控制，将实时视频传输给受训者，所述数据采集软件模块对所述头盔式三模摄像设备进行控制，所述训练评估模块可以对受训者的得分进行估评。
15.其中，所述单兵端软件包括视频输入输出模块、视频转换模块、音频转换模块和数据收发模块，所述视频输入输出模块对视频进行传输，所述视频转换模块对视频格式进行转换，所述音频转换模块对音频格式进行转换，所述数据收发模块可以对转换后的视频数据进行传输。
16.通过所述自由曲面mr眼镜摄取的视频信息经所述输入输出模块将视频进行接收，并处理成标准视频格式后，由所述视频转换模块将数据按训练模式转换成夜间视频(或微光视频、红外视频)，由所述数据收发模块将转换后的视频数据通过两路发送：一路是经系统的无线局域网通过tcp/ip发送至控制模块，由控制模块发送至所述视频监控模块，并存储至相应数据库内；另一路，将控制模块根据训练方案发送的战术目标等信息由数据转换模块进行叠加后，由所述视频输入输出模块发送到所述自由曲面mr眼镜呈现给受训者，所述音频转换模块与所述视频转换模块类似，对音频进行转换处理。
17.本发明的一种基于5g通信的夜视模拟训练系统，通过由所述系统软件、所述服务器端硬件、所述背负式计算设备、所述头盔式三模摄像设备、所述自由曲面mr眼镜、所述耳机和所述背负式无线设备组成，根据本项目的训练需求，采用基于半实物仿真的方式来实
现，并以无线局域网为基础，构建一个分布交互式的模拟训练系统，以满足成本低廉、配置灵活、施训方便、系统性强、安全性高和扩展性好的要求，利用所述头盔三模摄像头拍摄昼夜间视频通过所述背负计算设备转换成虚拟夜间视频，再利用所述自由曲面式mr眼镜提供给受训者，同时将对应的音频通过所述耳机传递给受训者，所述自由曲面式mr眼镜显示方案混合应用折/衍射混合技术、非球面技术、全息光学技术以及自由曲面显示技术，以满足头部穿戴装备对光学系统体积和重量的特殊要求，自由曲面装置可以将目镜产生的平行光进行传输和扩展出瞳，减小透镜口径，有益于减少系统结构体积，实现轻、薄、小型化设计，供穿戴者观察使用，使得可以实现双目120度的超大视场显示，以上系统的设置，可以实现受训人员真实与虚拟视频实时接入，可以对受训人员的夜间能力进行评估，可以进行独立使用和与其它练习模拟器系统组合使用同时覆盖。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明的一种基于5g通信的夜视模拟训练系统的结构示意图。
20.图2是本发明的单兵子系统工作图。
21.1-系统硬件、2-系统软件、3-服务器端硬件、4-单兵端硬件、5-背负式计算设备、6-头盔式三模摄像设备、7-自由曲面mr眼镜、8-耳机、9-背负式无线设备、10-第一便携式服务器、11-第二便携式服务器、12-第三便携式服务器、13-网络端硬件、14-服务器端软件、15-单兵端软件、16-携式5g通讯设备、17-无线交换设备、18-导控软件模块、19-音频监控软件模块、20-视频监控软件模块、21-数据采集软件模块、22-训练评估模块、23-视频输入输出模块、24-视频转换模块、25-音频转换模块、26-数据收发模块。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.请参阅图1至图2，本发明提供了一种基于5g通信的夜视模拟训练系统，包括系统硬件1和系统软件2，所述系统硬件1包括服务器端硬件3和单兵端硬件4，所述单兵端硬件4包括背负式计算设备5、头盔式三模摄像设备6、自由曲面mr眼镜7、耳机8和背负式无线设备9，所述背负式计算设备5用于将视频处理为标准视频格式，所述头盔式三模摄像设备6用于对实时场景进行拍摄，所述自由曲面mr眼镜7为vr与ar相结合的智能眼镜，用于进行虚拟训
练，所述耳机8的设置可以用虚拟训练对音频进行收听，所述背负式无线设备9，可以用于随时接收与发生实时信息。
25.在本实施方式中，由所述系统软件2、所述服务器端硬件3、所述背负式计算设备5、所述头盔式三模摄像设备6、所述自由曲面mr眼镜7、所述耳机8和所述背负式无线设备9组成，根据本项目的训练需求，采用基于半实物仿真的方式来实现，并以无线局域网为基础，构建一个分布交互式的模拟训练系统，以满足成本低廉、配置灵活、施训方便、系统性强、安全性高和扩展性好的要求，利用所述头盔三模摄像头拍摄昼夜间视频通过所述背负计算设备转换成虚拟夜间视频，再利用所述自由曲面式mr眼镜提供给受训者，同时将对应的音频通过所述耳机8传递给受训者，所述自由曲面式mr眼镜显示方案混合应用折/衍射混合技术、非球面技术、全息光学技术以及自由曲面显示技术，以满足头部穿戴装备对光学系统体积和重量的特殊要求，自由曲面装置可以将目镜产生的平行光进行传输和扩展出瞳，减小透镜口径，有益于减少系统结构体积，实现轻、薄、小型化设计，供穿戴者观察使用，使得可以实现双目120度的超大视场显示，以上系统的设置，可以实现受训人员真实与虚拟视频实时接入，可以对受训人员的夜间能力进行评估，可以进行独立使用和与其它练习模拟器系统组合使用同时覆盖。
26.进一步地，所述服务器端硬件3包括第一便携式服务器10、第二便携式服务器11和第三便携式服务器12，所述第一便携式服务器10用于部署控制类软件，所述第二便携式服务器11用于部署音视频类软件，所述第三便携式服务器12用于部署数据采集与训练评估类软件。
27.在本实施方式中，所述第一便携式服务器10对控制类软件进行控制，所述第二便携式服务器11对音视频类软件进行控制，所述第三便携式服务器12对数据采集与训练评估类软件进行控制。
28.进一步地，所述系统软件2包括网络端硬件13、服务器端软件14和单兵端软件15，所述网络硬件用于对数据进行传输，所述服务器端软件14用于对所述服务器端硬件3进行控制，所述单兵端软件15用于对所述单兵端硬件4进行控制。
29.在本实施方式中，所述网络端硬件13用于连接5g便携式移动基站，同时所述服务器端软件14对所述第一便携式服务器10、所述第二便携式服务器11和所述第三便携式服务器12进行控制，所述单兵端软件15对所述单兵端硬件4进行控制。
30.进一步地，所述网络端硬件13包括便携式5g通讯设备16和无线交换设备17，所述便携式5g通讯设备16可以增强训练环境内网络的覆盖能力，所述无线交换设备17用于实现全天候、全时段的夜战夜视训练。
31.在本实施方式中，所述便携式5g通讯设备16以非常灵活地实现容量的按需部署、合理利旧已有硬件资源及相关应用，同时使得网络的建设更加方便快捷与灵活，所述无线交换设置，可以通过无线网络对数据进行交换。
32.进一步地，所述服务器端软件14包括导控软件模块18、音频监控软件模块19、视频监控软件模块20、数据采集软件模块21和训练评估模块22，所述导控软件模块18对训练方案脚本、训练指令和战术目标进行发送，所述音频监控软件模块19对所述耳机8进行控制，所述视频监控软件模块20对所述自由曲面mr眼镜7进行控制，所述数据采集软件模块21对所述头盔式三模摄像设备6进行控制，所述训练评估模块22可以对单兵评分进行估评。
33.在本实施方式中，所述导控软件模块18对训练方案脚本、训练指令和战术目标进行发送，所述音频监控软件模块19对所述耳机8进行控制，将实时音频传输给受训者，所述视频监控软件模块20对所述自由曲面mr眼镜7进行控制，将实时视频传输给受训者，所述数据采集软件模块21对所述头盔式三模摄像设备6进行控制，所述训练评估模块22可以对受训者的得分进行估评。
34.进一步地，所述单兵端软件15包括视频输入输出模块23、视频转换模块24、音频转换模块25和数据收发模块26，所述视频输入输出模块23对视频进行传输，所述视频转换模块24对视频格式进行转换，所述音频转换模块25对音频格式进行转换，所述数据收发模块26可以对转换后的视频数据进行传输。
35.在本实施方式中，通过所述自由曲面mr眼镜7摄取的视频信息经所述输入输出模块将视频进行接收，并处理成标准视频格式后，由所述视频转换模块24将数据按训练模式转换成夜间视频(或微光视频、红外视频)，由所述数据收发模块26将转换后的视频数据通过两路发送：一路是经系统的无线局域网通过tcp/ip发送至控制模块，由控制模块发送至所述视频监控模块，并存储至相应数据库内；另一路，将控制模块根据训练方案发送的战术目标等信息由数据转换模块进行叠加后，由所述视频输入输出模块23发送到所述自由曲面mr眼镜7呈现给受训者，所述音频转换模块25与所述视频转换模块24类似，对音频进行转换处理。
36.进一步地，所述自由曲面mr眼镜7包括可见光摄像头、微光摄像头和热成像光摄像头，所述可见光摄像头为两个，所述微光摄像头与所述热成像光摄像头分别为一个。
37.在本实施方式中，通过所述见光摄像头、所述微光摄像头和所述热成像光摄像头可以使得所述自由曲面mr眼镜7呈现对应的夜间视频、微光视频和红外视频。
38.进一步地，所述自由曲面mr眼镜7还包括红外探测器、低照度探测器、可见光探测器、第一信号处理电路、第二信号处理电路、第三信号处理电路、融合电路、对外通信、第一oled显示模组、第二oled显示模组、第一自由曲面目镜和第二自由曲面目镜，所述红外探测器对大气中的红外光学进行探测，所述低照度探测器对大气中的微光光学进行探测，所述可见光探测器对可见光光学进行探测，所述第一信号处理电路、所述第二信号处理电路和所述第三信号处理电路分别对对应的所述红外探测器、所述低照度探测器和所述可见光探测器进行信号处理，将探测图像通过融合电路传输至对应的所述第一oled显示模组和所述第二oled显示模组，所述第一自由曲面目镜和所述第二自由曲面目镜将处理的图像进行显示，所述对外通信用于对数据进行传输。
39.在本实施方式中，所述红外探测器与所述红外光学进行拍摄，通过所述第一信号处理电路对拍摄视频进行处理，再通过所述融合电路的接通，将处理的红外视频通过所述第一oled显示模组显示于所述第一自由曲面目镜，所述低照度探测器与所述微光光学进行拍摄，通过所述第二信号处理电路对拍摄视频进行处理，再通过所述融合电路的接通，将处理的微光视频通过所述第二oled显示模组显示于所述第二自由曲面目镜，所述可见光探测器与所述可见光光学进行拍摄，通过所述第三信号处理电路对拍摄视频进行处理，再通过所述融合电路的接通，将处理的夜间视频通过所述第二oled显示模组显示于所述第二自由曲面目镜，所述对外通信用于连接外界网络设备。
40.进一步地，所述数据库具有基础数据、训练数据、合成实时数据、环境数据和系统
信息采集与训练评估数据，所述基础数据为文本类，所述训练数据为训练信息描述，所述合成实时数据为对实体与虚拟进行合成，所述环境数据为环境实体的属性数据，所述系统信息采集与训练评估数据为受训人员的训练成绩。
41.在本实施方式中，所述基础数据主要包括：模板类、模型类、参数类3类数据，其中，模板类数据主要是训练方案格式化模板、文书格式化模板、想定脚本模板、情况脚本模板、行动脚本模板；模型类数据是各类概念、数据模型；参数类数据主要是各种装备的性能与技战术参数；
42.所述训练数据：角色设置数据、角色划分数据以及从基本数据中生成的角色初始化数据三类数据，训练方案类数据主要包括：训练描述信息、训练课目内容、重点解决问题三类数据，训练描述信息主要是训练方针、训练原则、训练目的、训练要求、战术原则、战术手段、作战对象描述性数据，训练课目内容数据是在区分人员类型基础上建立对应的训练科目和内容的描述；重点解决问题是对具体训练规定的重点解决的训练问题，可区分人员和作战阶段分别描述，训练档案数据是按照实际训练人员的类型区分而建立的训练档案，用于记录训练人员的训练成绩，为训练评价和制定训练计划提供依据，训练作业数据是按照某次训练的具体过程数据；
43.所述合成实时数据主要包括：实体类、任务类2类数据，实体类数据是以概念模型合成实体的结构化描述为依据，是双方的编组数据，完成合成实体的属性描述；任务类是以合成实体概念模型的任务结构化描述为依据，规定受训的双方合成实体所担任的任务(如进攻、防御)；
44.所述环境数据主要是作战环境类，是以环境实体概念模型结构化描述为依据，输入具体的环境实体的属性数据，完成规定的特定的气象情况、季节情况和昼夜状况；
45.所述系统信息采集与训练评估，主要采集单兵应用软件的训练作业数据和音频视频数据，系统训练评估需根据不同的训练模式和训练课目内容来进行评估，由于各训练课目的内容互不相同，因此，需采取人工判定成绩与计算机自动评估相结合的方式进行评估，由施训人员根据计算机收集的各种训练数据，以课目成绩评定标准为依据，综合判定受训人员的训练成绩，并存储进数据库的训练档案数据中。
46.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。