一种基于VR的无人机海上搜救训练系统技术方案

技术编号：44088003 阅读：3 留言：0更新日期：2025-01-21 12:25

本发明专利技术公开了一种基于VR的无人机海上搜救训练系统，涉及海上救援技术领域，包括：用于为数据资源层提供底层硬件资源环境支撑的基础平台层，用于为业务支撑层数据应用提供鲜活、高质量的基础数据资源的数据资源层，用于为应用系统层提供服务调用、接口管理和安全运行基础业务支撑服务的业务支撑层和应用系统层；其中应用系统层包括虚拟海洋环境模拟分系统、沉浸分系统、动作捕捉分系统和结果评估反馈分系统，用于使训练者按照“训练虚拟环境构建——训练动作捕捉映射——训练结果评估反馈”的流程运行该系统进行无人机海上搜救训练。本发明专利技术可解决无人机操作员难以在短时间内具备精准操控搜救无人机，快速发现、识别海上遇险人员能力的问题。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海上救援，具体涉及一种基于vr的无人机海上搜救训练系统。

技术介绍

1、vr技术(虚拟现实技术)是计算机技术、互联网技术和传感器技术的有机结合，是一门多学科综合的新型技术。

2、无人机操作灵活、使用便捷，对于海洋环境的适应能力强，能够在不确定遇险人员或伤员准确坐标位置的情况下，执行全天时、高密度、远距离的海上搜救任务。不仅降低了搜救人员自身伤亡率，还进一步提升了搜救效率。将无人机用于伤员海上搜救行动已经在各级海况条件下的海上任务场景中有所尝试，但专业搜救无人机数量较少，可以专门用于搜救训练的无人机更少，使得搜救无人机训练门槛较高，导致无人机操作员难以在短时间内具备精准操控搜救无人机，并在陌生复杂地域中快速发现、识别遇险人员的能力。

3、而基于vr的无人机搜救训练系统能为培养大批经验丰富的搜救无人机操纵员提供更加贴近实战的训练手段，显著提高训练效率，且市场上尚未出现将vr技术与海上搜救需求相结合而研发生成的搜救训练系统。因此，将vr技术用于海上搜救训练具有重要价值，故本专利技术提供了一种基于vr的无人机海上搜救训练系统，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种基于vr的无人机海上搜救训练系统，以解决上述
技术介绍
中所提出现有存在专业搜救无人机数量较少，专门用于搜救训练的无人机更少，使得搜救无人机训练门槛较高，导致无人机操作员难以在短时间内具备精准操控搜救无人机，并在陌生复杂地域中快速发现、识别遇险人员的能力的技术问题。</p>

2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：

3、一种基于vr的无人机海上搜救训练系统，包括：基础平台层、数据资源层、业务支撑层和应用系统层；其中，

4、所述基础平台层用于为数据资源层提供底层硬件资源环境支撑；

5、所述数据资源层用于为业务支撑层数据应用提供鲜活、高质量的基础数据资源；

6、所述业务支撑层用于为应用系统层提供服务调用、接口管理和安全运行基础业务支撑服务；

7、所述应用系统层包括虚拟海洋环境模拟分系统、沉浸分系统、动作捕捉分系统和结果评估反馈分系统，用于使训练者按照“训练虚拟环境构建——训练动作捕捉映射——训练结果评估反馈”的流程运行该系统进行无人机海上搜救训练。

8、优选的，所述基础平台层包括数据库管理系统、g i s系统和操作系统三个功能服务模块；

9、所述g i s系统为落水遇险人员提供精准坐标标定位置和实时显示数据；

10、所述数据库管理系统用于存储、管理、查询和检索无人机光学相机载荷拍摄到的落水人员位置、风速和实时海况等数据，并与所述g i s系统的数据进行融合汇聚；

11、所述操作系统是用于控制和管理整个系统的硬件和软件资源，能为受训者提供一个友好、高效和安全的运行环境。

12、优选的，所述数据资源层包括3d模型数据库、地形编码库和评价指标库；

13、所述3d模型数据库用于存储和管理利用3d建模技术还原构建的遇险人员、船舶和无人机等各类海上搜救场景中可能出现的三维模型数据，并提供高效的检索和查询功能；

14、所述地形编码库用于对海洋状况、海洋气象条件和海上地理环境等数据进行统一数字编码，实现海上地形数据的有效管理和组织，确保海上地形数据的一致性和标准化，便于地形数据的存储、检索和使用；

15、所述评价指标库用于存储和管理无人机海上搜救训练相关的各级各类评估标准参数，如遇险目标识别准确率、无人机操纵精准度、单词训练完成度和单次全流程训练时间等，通过精准的训练效果评估反馈，帮助受训者及时完善训练方案，提高训练效率。

16、优选的，所述多源数据融合平台用于处理和整合来自不同数据库的且数据格式各异的3d模型数据、海上地形数据和评价指标数据，经过数据汇聚、整合、清洗、转换和处理，满足系统对于多源异构数据的全面整合和高效利用需求；

17、五个所述服务支持模块分别为业务服务支持模块、g i s服务支持模块、安全服务支持模块、消息服务支持模块和接口服务支持模块；

18、所述业务服务模块用于响应和管理训练系统对于各种数据的查询、调用需求，实现训练态势加载、训练方案选择、训练过程回放和训练效果评估等各类业务流程的有序运用和优化集成；

19、所述g i s服务支持模块用于编辑与管理各类海上地理信息数据，按需要转换各种标准的海上矢量格式和栅格格式数据，具备地图投影转换，以及空间聚类分析、路径分析、距离测量等各类海上地理空间环境分析功能；

20、所述安全服务支持模块用于提供系统级的安全防护措施，实施严格的系统访问控制策略，确保只有授权用户才能访问训练系统及其资源；记录系统用户行为和系统操作日志，为安全审计提供依据；对系统敏感数据进行加密处理，保护用户隐私和训练数据的安全性；

21、所述消息服务支持模块用于实现系统内各组件、用户或模块之间的消息队列管理、消息状态监控和消息实时传递，确保系统信息交互的及时性和准确性；

22、所述接口服务支持模块用于定义训练系统对外提供的接口规范，包括接口名称、参数、返回值等，并对这些接口进行管理，确保接口的可用性和一致性；对各类接口的访问进行权限控制，确保只有授权用户或外部系统才能访问训练系统特定接口，保障训练系统的安全形性。

23、优选的，所述虚拟海洋环境模拟分系统以真实海洋环境为模拟场景，首先使用3dmax建立模型数据库，然后根据模型在场景内的布局设置要求，使用un ity 3d引擎对模型的细节部分进行处理，最后进行全面整和渲染，将虚拟海洋环境尽可能逼真地呈现出来。

24、优选的，所述沉浸分系统包括视觉沉浸子系统和听觉沉浸子系统两部分。

25、优选的，所述视觉沉浸子系统能够自主生成前景、中景和背景，使用高分辨率海洋g i s数据制作海洋环境盒子，使用3d max软件制作场景中各种三维模型，其中前景和中景采用三维模型，背景使用海洋环境盒子，然后导入un ity 3d引擎进行打光烘焙制作，优化场景中的物件比例，确保受训者拥有较好的沉浸式视觉体验。

26、优选的，所述听觉沉浸子系统能够基于声音方向选择滤波器，利用un ity 3d对海洋环境中的海浪声、风声、舰船马达声和人员呼救声等进行渲染加工，使其接近人耳可以接收到的听感效果，通过耳机重放的方式，加强受训者的听觉体验沉浸感。

27、优选的，所述动作捕捉分系统采用微软开发的ki nect模块，综合了计算机视觉、机器自主学习、语音识别、面部表情识别和数字信号处理等技术，使受训者无需穿戴其它控制设备，就能实现对受训者的精确骨架跟踪，对受训者关节和肢体活动进行映射，把从臀部到背部、再到手指的一系列动作识别出来，形成数据传输至计算机；然后与计算机预设的内容进行比对，选择与之相匹配的指令，对虚拟海洋环境中的落水人员实施搜救后自主生成新的任务场景。

28、优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于VR的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，包括：基础平台层、数据资源层、业务支撑层和应用系统层；其中，

2.如权利要求1所述的一种基于VR的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述基础平台层包括数据库管理系统、GIS系统和操作系统三个功能服务模块；

3.如权利要求1所述的一种基于VR的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述数据资源层包括3D模型数据库、地形编码库和评价指标库；

4.如权利要求1所述的一种基于VR的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述业务支撑层包括多源数据融合平台和五个服务支持模块；

5.如权利要求1所述的一种基于VR的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述虚拟海洋环境模拟分系统以真实海洋环境为模拟场景，首先使用3D max建立模型数据库，然后根据模型在场景内的布局设置要求，使用Unity 3D引擎对模型的细节部分进行处理，最后进行全面整和渲染，将虚拟海洋环境尽可能逼真地呈现出来。

6.如权利要求1所述的一种基于VR的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述沉浸分系统包括视觉沉浸子系统和听觉沉浸子系统两部分。

7.如权利要求6所述的一种基于VR的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述视觉沉浸子系统能够自主生成前景、中景和背景，使用高分辨率海洋GI S数据制作海洋环境盒子，使用3D max软件制作场景中各种三维模型，其中前景和中景采用三维模型，背景使用海洋环境盒子，然后导入Unity 3D引擎进行打光烘焙制作，优化场景中的物件比例，确保受训者拥有较好的沉浸式视觉体验。

8.如权利要求6所述的一种基于VR的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述听觉沉浸子系统能够基于声音方向选择滤波器，利用Unity 3D对海洋环境中的海浪声、风声、舰船马达声和人员呼救声进行渲染加工，使其接近人耳可以接收到的听感效果，通过耳机重放的方式，加强受训者的听觉体验沉浸感。

9.如权利要求1所述的一种基于VR的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述动作捕捉分系统采用微软开发的Kinect模块，综合了计算机视觉、机器自主学习、语音识别、面部表情识别和数字信号处理技术，使受训者无需穿戴其它控制设备，就能实现对受训者的精确骨架跟踪，对受训者关节和肢体活动进行映射，把从臀部到背部、再到手指的一系列动作识别出来，形成数据传输至计算机；然后与计算机预设的内容进行比对，选择与之相匹配的指令，对虚拟海洋环境中的落水人员实施搜救后自主生成新的任务场景。

10.如权利要求1所述的一种基于VR的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述结果评估反馈分系统构建了三种无人机搜救训练评估反馈结果，以海洋搜救为任务背景，结合无人机搜救典型应用模式，通过将动作捕捉分系统捕捉到的受训者真实数据与结果评估反馈分系统预设的正确操作数据、落水人员数量和位置坐标想定数据进行对比，生成构建的三种无人机搜救训练评估反馈结果中的一种，并在受训者所佩戴的VR眼镜中同步展示。

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【技术特征摘要】

1.一种基于vr的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，包括：基础平台层、数据资源层、业务支撑层和应用系统层；其中，

2.如权利要求1所述的一种基于vr的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述基础平台层包括数据库管理系统、gis系统和操作系统三个功能服务模块；

3.如权利要求1所述的一种基于vr的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述数据资源层包括3d模型数据库、地形编码库和评价指标库；

4.如权利要求1所述的一种基于vr的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述业务支撑层包括多源数据融合平台和五个服务支持模块；

5.如权利要求1所述的一种基于vr的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述虚拟海洋环境模拟分系统以真实海洋环境为模拟场景，首先使用3d max建立模型数据库，然后根据模型在场景内的布局设置要求，使用unity 3d引擎对模型的细节部分进行处理，最后进行全面整和渲染，将虚拟海洋环境尽可能逼真地呈现出来。

6.如权利要求1所述的一种基于vr的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述沉浸分系统包括视觉沉浸子系统和听觉沉浸子系统两部分。

7.如权利要求6所述的一种基于vr的无人机海上搜救训练系统，其特征在于，所述视觉沉浸子系统能够自主生成前景、中景和背景，使用高分辨率海洋gi s数据制作海洋环境盒子，使用3d max软件制作场景中各种三维模型，其中前景和中景采用三维模型，背景使用海洋环境盒子，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙朋，肖军，李源，张真，潘素丽，宋蔚，
申请(专利权)人：中国人民解放军总医院，
类型：发明
国别省市：

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