狙擊虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)/射擊場自動(dòng)報(bào)靶器系統(tǒng)
【智慧訓(xùn)練】狙擊虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)
功能說明
狙擊手作為可在局部戰(zhàn)場一錘定音的重要力量，近年來在歷次反恐戰(zhàn)爭、局部沖突中發(fā)揮了舉足輕重的關(guān)鍵作用。其作戰(zhàn)效能主要體現(xiàn)在：進(jìn)攻、防御、相持和特種作戰(zhàn)等不同階段。軍隊(duì)狙擊手的最大作戰(zhàn)效能是威懾，通過操控手中作戰(zhàn)系統(tǒng)或引導(dǎo)遠(yuǎn)程精確火力，出其不意、精準(zhǔn)毀傷敵方有生力量、高價(jià)值目標(biāo)，以最大程度削弱敵方士氣；警察狙擊手的最大作戰(zhàn)效能是最小附帶傷害前提下的高精準(zhǔn)殺傷。
近年來，我軍開始廣泛列裝多種型號(hào)單兵高精度狙擊武器。這類高精度、遠(yuǎn)距離狙擊武器需要士兵掌握較為復(fù)雜彈道學(xué)知識(shí)和大量的實(shí)彈射擊訓(xùn)練（上千至上萬發(fā)）才能較好的發(fā)揮武器的作戰(zhàn)效能。然而狙擊系統(tǒng)彈藥單價(jià)較高（高精度狙擊步槍專用彈價(jià)格普遍高于 40元/發(fā)）、所需射擊訓(xùn)練場地條件高、槍/炮管使用壽命有限，導(dǎo)致整體訓(xùn)練成本居高不下。不少單位常常會(huì)采取縮減訓(xùn)練頻次的方法延長武器精度壽命。大量射擊訓(xùn)練才能發(fā)揮出武器作戰(zhàn)效能的與高昂的訓(xùn)練成本構(gòu)成了明顯的現(xiàn)實(shí)矛盾。
虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)半實(shí)物仿真方案，能夠準(zhǔn)確模擬真實(shí)狙擊武器的操作使用和彈道軌跡，同時(shí)對(duì)訓(xùn)練場地和時(shí)長幾乎無限制，對(duì)武器裝備零損耗，對(duì)參訓(xùn)人員絕對(duì)安全，還能夠在虛擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)靶場射擊更貼近實(shí)戰(zhàn)化的戰(zhàn)場環(huán)境射擊模擬，可普遍用于部隊(duì)的狙擊武器射擊基礎(chǔ)理論教學(xué)訓(xùn)練和日常高頻化訓(xùn)練，協(xié)助狙擊武器使用的軍事技術(shù)在部隊(duì)中快速推廣和普及。
訓(xùn)練系統(tǒng)使用 UE4 三維引擎開發(fā)制作三維仿真戰(zhàn)場環(huán)境和各種程序可視化功能，將輕武器外彈道算法與虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)物仿真設(shè)備相結(jié)合，可在虛擬環(huán)境中高度仿真多型號(hào)輕武器外彈道射擊參數(shù)和特性?？s短狙擊手的訓(xùn)練周期。
按照傳統(tǒng)的狙擊手選拔和培養(yǎng)程序，一名經(jīng)驗(yàn)豐富的合格狙擊手成長周期通常需要 5-8年時(shí)間。采用《狙擊虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)》進(jìn)行 2-3 個(gè)月的狙擊專項(xiàng)訓(xùn)練；在實(shí)槍實(shí)彈訓(xùn)練系統(tǒng)的輔助下進(jìn)行 3-6 個(gè)月的狙擊專項(xiàng)訓(xùn)練和檢驗(yàn)考核。此過程可以快速提升狙擊手的技能水平，將傳統(tǒng)的培養(yǎng)周期最短可縮短至 6 個(gè)月。提升狙擊手的訓(xùn)練效率
虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)可在不使用實(shí)槍實(shí)彈的情況下，對(duì)狙擊手的常規(guī)訓(xùn)練進(jìn)行全仿真模擬，極大程度的解決了射擊場地距離短缺、槍彈消耗成本高等問題。 設(shè)備組成系統(tǒng)由 5 部分組成：虛擬現(xiàn)實(shí)專用狙擊槍模擬器、虛擬現(xiàn)實(shí)專用光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡傳感器、通訊集成中控、高性能計(jì)算機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡及定位系統(tǒng)。
⑴虛擬現(xiàn)實(shí)專用狙擊槍模擬器。可通過內(nèi)置在道具內(nèi)的傳感器獲取槍型道具上各個(gè)活動(dòng)功能組件的傳感數(shù)據(jù)，用于驅(qū)動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容中的虛擬狙擊步槍上各個(gè)活動(dòng)功能組件的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中 1：1 還原狙擊步槍操作；
⑵虛擬現(xiàn)實(shí)專用光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡傳感器。可通過內(nèi)置在道具內(nèi)的傳感器獲取光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡仿真道具上各個(gè)調(diào)節(jié)手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感數(shù)據(jù)，用于驅(qū)動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容中的光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡上各個(gè)調(diào)節(jié)手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)值，實(shí)現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中 1：1 還原通過轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)瞄準(zhǔn)鏡上的手輪，控制瞄準(zhǔn)鏡分劃線移動(dòng)來修正彈道或其他相關(guān)功能；
⑶通訊集成中控。用于對(duì)狙擊步槍仿真道具和光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡仿真道具的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一編碼處理，并通過有線或無線傳輸模塊將傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給運(yùn)行對(duì)應(yīng)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真內(nèi)容的計(jì)算機(jī)；
⑷高性能計(jì)算機(jī)。用于呈現(xiàn)虛擬仿真訓(xùn)練內(nèi)容；
⑸虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡及定位系統(tǒng)。使用先進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)定位裝置，對(duì)槍械仿真道具及光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡仿真道具進(jìn)行毫米級(jí)空間定位并顯示仿真訓(xùn)練內(nèi)容。
技術(shù)特點(diǎn)
本系統(tǒng)的輕武器外彈道算法對(duì)相同參數(shù)的子彈進(jìn)行理想外彈道解算，在子彈有效射程內(nèi)，兩者對(duì)彈道下墜與風(fēng)偏的解算結(jié)果相差小于 0.1%；對(duì)相同參數(shù)的子彈進(jìn)行隨機(jī)氣象條件下的外彈道解算，在子彈有效射程內(nèi)，兩者對(duì)彈道下墜與風(fēng)偏的解算結(jié)果相差小于 0.5%；輕武器高仿真度外彈道算法可視化系統(tǒng)采用最先進(jìn)的 UE4 引擎開發(fā)，對(duì)彈道解算速度大于 100 次/秒。
核心技術(shù)：
⑴拋射物空氣阻力下墜方程的 C++數(shù)學(xué)建模；
⑵子彈彈形相關(guān)的飛行馬赫數(shù)動(dòng)態(tài)曲線的 C++數(shù)學(xué)建模；
⑶子彈飛行過程中自旋陀螺漂移效應(yīng)方程的 C++數(shù)學(xué)建模；
⑷子彈飛行過程中橫向風(fēng)偏移方程的 C++數(shù)學(xué)建模；
⑸子彈飛行過程中馬格努斯效應(yīng)偏移方程的 C++數(shù)學(xué)建模；
⑹高仿真度彈道算法的 UE4 集成與實(shí)時(shí)可視化；
⑺軍用光學(xué)儀器密位分劃的 UE4 建模與實(shí)時(shí)可視化；
⑻1：1 仿真操作的光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡傳感器軟硬件系統(tǒng)的研發(fā)與集成；
⑼1：1 仿真操作的狙擊槍模擬器軟硬件系統(tǒng)的研發(fā)與集成。
