本發明涉及仿真訓練技術領域，更具體地說，特別涉及一種基于lvc仿真的虛擬訓練系統。

背景技術：

目前，在對受訓者進行飛機、車輛、船舶或者其他特種工具駕駛操作培訓時，一般都是由教員在實際場景中采用“面對面”的方式進行授課，這種方式必須依賴實際設備才能夠進行，這樣極大程度地限制了授課的靈活性。

技術實現要素：

（一）技術問題

綜上所述，如何對現有的授課方式進行改進從而提高授課的靈活性，成為了本領域技術人員亟待解決的問題。

（二）技術方案

本發明提供了一種基于lvc仿真的虛擬訓練系統，該系統由編輯平臺、管理平臺以及訓練平臺組成；

所述編輯平臺基于lvc仿真訓練系統提供有對象數據庫、控制臺數據庫以及外部環境模型數據庫，通過對所述對象數據庫、所述控制臺數據庫以及所述外部環境模型數據庫中模型進行調取配置構成模擬訓練場景；

所述管理平臺配置有系統資源管端口、用戶權限管理端口以及訓練管理計劃端口，通過上述三個端口對系統資源、用戶權限以及學員訓練進行管理；

所述訓練平臺根據由編輯平臺所構成模擬訓練場景向受訓人員和/或組織者開放培訓功能，基于訓練平臺向受訓人員以及組織者開放訓練窗口，通過訓練窗口實現受訓人員以及組織者之間的在線教學通信。

優選地，所述外部環境模型數據庫提供有陸地場景模型、水面場景模型和空中場景模型，并提供有氣象信息以及時令信息渲染特效；

所述對象數據庫提供有車輛、船舶、飛機模型；

所述控制臺數據庫根據所述對象數據庫內置的模型提供有與車輛、船舶或者飛機模型相對應的控制臺模型。

優選地，所述編輯平臺提供有模型編輯、操作臺編輯、想定編輯以及邏輯腳本編輯功能；

其中，所述模型編輯由對象編輯器、控制臺編輯器、外部模型編輯器構成；

由對象編輯器對實體對象或者模型進行編輯，由對象編輯器提供三維模型創建、編輯和管理的直觀環境；

由控制臺編輯器以圖形工具方式在仿真環境中運行，實現快速創建所需控制臺功能、即時創建和編輯任何控制臺組件并提供儀表盤、顯示部件；

由外部模型編輯器通過綁定屬性到模型的不同子部件的方法實現外部模型的編輯。

優選地，由訓練平臺提供多個訓練窗口，訓練窗口之間通過dmt通信方式實現多窗口通信。

優選地，本發明還包括有開發平臺，所述開放平臺由快速工具開發包構成，采用msvisualstudioc++；

通過開發平臺進行仿真組件的開發、對現有組件的重復利用、對模型進行組件增加以及創建新的仿真實體或修改現有的仿真實體。

優選地，本發明還包括有智能體平臺，所述智能體平臺由包括虛擬教官以及大腦；

所述虛擬教官用于在受訓者培訓期間的介紹課程、提供看門狗警告、在學生發生錯誤時發出糾正指令；

所述大腦用于對一個或者一組實體的控制。

優選地，所述編輯平臺包括有與所述智能體平臺對應的智能體編輯器，通過所述智能體編輯器根據訓練需求設置模型參數、模擬現實世界中完成某任務時可能遇到的情況和困難、與仿真引擎進行交互、判斷錯誤、評判操作與決策。

優選地，由所述想定編輯器構建仿真訓練場景，將一個或多個仿真對象部署到特定地形中，設置運動路徑和行為動作，進行仿真預演；

通過所述想定編輯器將實體布置到地形的指定區域，為每個實體定義個性化和初始參數；然后設置實體運動路徑并繪制路徑，設置仿真環境，如時間、云層覆蓋和能見度等；之后編輯智能體并將其配屬到實體，并進行實體編隊組織編輯；測試想定的實體、路徑、屏幕布局和環境設置是否滿足用戶需求。

（三）有益效果

在本發明中，該系統基于lvc仿真虛擬系統可提供高度真實感的訓練場景，在該場景中，其是受訓者獲得較好體驗的基礎，系統實現了高度逼真的陸地場景、水面場景和空中場景。本發明支持高分辨率的地形，支持高分辨率的三維模型，支持天氣和時令相關特效繪制。系統充分利用先進圖形引擎的渲染能力，綜合全面地實現邏輯模型、三維模型和控制面板動作細節，能給用戶帶來十分逼真的體驗。實現了訓練教室與操訓場之間的無縫對接。本發明采用分布式訓練環境。分布式訓練環境是進行協同訓練的技術基礎。通過dmt模塊，可以將不同角色用戶連接到統一的會話進程中，從而解決空間距離阻隔和條件保障等多種難題，實現協同訓練和聯合訓練等復雜課題。

附圖說明

圖1為本發明實施例中系統功能用戶之間的映射關系圖；

圖2為本發明實施例中基于lvc仿真的虛擬訓練系統的系統組成圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不能用來限制本發明的范圍。

在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上；術語“上”、“下”、“左”、“右”、“內”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

請參考圖1和圖2，其中，圖1為本發明實施例中系統功能用戶之間的映射關系圖；圖2為本發明實施例中基于lvc仿真的虛擬訓練系統的系統組成圖。

本發明提供了一種基于lvc仿真的虛擬訓練系統，該系統采用開放式結構和模塊化技術，具有訓練課程內容制作、內容管理、組織實施和考評匯報等功能，能夠為在線虛擬訓練課程制作者、管理者、組織者和受訓者提供一站式解決方案。

通過對硬件的合理配置與軟件的選擇應用，本發明能夠提供系統可以提供講解演示、訓練指導和考評評估等服務。

對于講解演示，受訓者無需進行任務操作的情況下，由虛擬教官通過語音和文字提示的方式，伴隨虛擬場景切換和演進，向受訓者講解裝備設備結構、操作原理、面板構成、使用流程以及技術戰術要點等，在逼真的虛擬場景下，獲得初步知識和體驗。

對于指導下訓練，受訓者在虛擬教官語音和文字提示下，逐步進行虛擬操作，從而實現掌握操作流程、操作時序，把握技術戰術要點，在逼真的虛擬場景下，獲得豐富知識和完整體驗。

對于訓練時評估，受訓者按照自身掌握的知識和經驗進行操作，虛擬教官進行操作流程、操作時序的評估，并進行技術戰術運用成果統計，從而對受訓者知識、經驗、能力和虛擬訓練的成果進行評估考核。

本發明的戶類型包括如下四中：虛擬訓練課程的制作者、管理者、組織者（教官）和受訓者（學員）。

制作者：用戶業務范圍內的專業人員，負責想定制作、智能體編輯、目標設定等業務；系統研制單位技術支持人員，承擔系統對象組件功能擴展等。

管理者：用戶單位的專門人員，負責系統資源管理、用戶權限管理、訓練管理計劃等業務。

組織者（教官）：用戶單位專業課程教員，負責訓練課程組織、訓練過程指導和訓練成果考評。

受訓者（學員）：虛擬訓練的受訓主體，通過虛擬訓練獲取知識和技術，提高操作水平和決策能力。

本發明系統組成包括：開發制作工具、管理系統和運行環境。

對于開發制作工具，其包括有如下軟件：

1、對象編輯器（objecteditor）

實體對象是指可重用的系統，是仿真實體的組成部分，如建筑物、道路、飛機、車輛。對象編輯器提供三維模型創建、編輯和管理的直觀環境。對象編輯器具備以下功能：創建、刪除、復制、重命名、修改實體對象；選擇并導入實體對象三維模型；編輯效果、編隊、航路信息對象等；編輯對象組件的邏輯、輸出、智能體等；編輯修改組件對應的事件。

2、控制臺編輯器（consoleeditor）

控制臺(操控臺)是指面板、儀表、元器件等部件的三維模型構成的操控部分。控制臺編輯器以圖形工具方式在仿真環境中運行，具有以下功能:快速創建所需控制臺；即時創建和編輯任何控制臺組件,包括儀表、元件、顯示邏輯和其它屬性；提供儀表盤、顯示部件等編輯工具。

3、外部模型編輯器（externalmodeleditor）

外部模型編輯器通過綁定屬性到模型的不同子部件的方法來編輯外部模型。該編輯器允許你不需要了解或編寫動畫代碼就可將動畫應用于模型的某個局部。外部模型編輯器允許你在與仿真和地形相連的實時環境中編輯模型。

4、智能體編輯器（agenteditor）

智能體是人工智能（ai）技術中的重要組成部分，包括虛擬教官（vi）和大腦（brain）兩種類型。虛擬教官是一個監視學員表現的智能教師，虛擬教官可以介紹課程、提供看門狗警告、在學生發生錯誤時發出糾正指令等。大腦則能控制一個或一組實體(如cgf)，例如助理飛行員、控制塔信息、航線上自動飛行的飛機等。

智能體編輯器提供大腦和虛擬教官的開發工具。使用智能體編輯器可很方便地根據訓練需求設置參數，可模擬現實世界中完成某任務時可能遇到的情況和困難，與仿真引擎進行交互、判斷錯誤、評判操作與決策。

智能體編輯器具有下述特征：方便直觀的創建、編輯、擴充、操作和重用智能體；在仿真預演模式下設計智能體；提供文字自動轉換為聲音的虛擬教官；集成內容管理系統提供check-in、check-out和版本控制功能。

5、想定編輯器（scenariosessioneditor）

想定編輯器用于快速構建仿真訓練場景，將一個或多個仿真對象部署到特定地形中，設置運動路徑和行為動作，進行仿真預演。想定編輯器的功能包括：1）具有實體布置和初始參數設置功能，可將實體布置到地形的指定區域，為每個實體定義個性化和初始參數；2）設置實體運動路徑并繪制路徑；3）設置仿真環境，如時間、云層覆蓋和能見度等；4）編輯“大腦”智能體并將其配屬到實體；5）實體編隊組織編輯；6）仿真預演功能，可測試想定的實體、路徑、屏幕布局和環境設置是否滿足用戶需求；7）支持較大數量的對象參與仿真；8）快速跟蹤仿真實體；9）高分辨率網格地圖顯示。

6、序列編輯器（seqenceeditor）

序列編輯器用于教學內容的組織，功能包括：1）將學習素材進行序列化，定義每個行為之間的學習順序、行為開始和結束的規則以及對目標的明確描述；2）制定教學目標，目標是進行教與學的行為目的，教員針對目標提出反饋評價和分數，學員針對目標進行訓練；3）支持word文檔、ppt、仿真會話、icbt會話、序列、外部程序等各種項目格式，進行解鎖、編輯、發布、發布內容管理、刪除等操作；4）導入和導出項目、主題和主題結構。

7、快速開發工具包（sdk）

平臺提供一個快速開發工具包，采用msvisualstudioc++，提供用戶友好的工具、代碼生成向導和教程，允許用戶快速開發仿真組件并方便地和仿真相結合。工具包功能如下：1）可方便地開發各種仿真組件，例如雷達和無線電通信；可將多個仿真組件組合為實體，如地面車輛、飛機或sam發射器；2）用戶友好圖形界面可允許開發人員在不同的平臺上重復利用現有組件，節省寶貴的開發時間，減少多余程序人員；3）開發用于控制控制臺的顯示組件，如雷達顯示器、測量表界面；4）可在不同的平臺上重復使用現有的仿真組件和仿真實體，不需要程序員技能，只需通過連接正確的邏輯和圖形組件就可以定義一個新平臺；5）使用一組用戶友好的工具就可創建新的仿真實體或修改現有的仿真實體。

對于管理系統

資源與內容管理功能主要負責課程相關的文本文檔、音視頻文件、會話想定和其它資源等管理。內容管理可分為課程科目管理、內容編輯管理和輸出管理等。科目管理用于按樹形結構管理課程，實現課程科目的增加、刪除和修改。內容編輯管理包括課程添加、課程刪除和課程修改。

輸出管理提供文件打印輸出有關的功能。包括打印樣式設置、文檔打印、文檔導出和郵件管理等功能。文檔導出格式有pdf、bmp、html等。

發布功能。在課程設計完成后，進行課程發布，參訓者可以在自身所登錄的客戶端上看到自己需要參加的訓練和課程。

課程與訓練管理主要提供在線虛擬課程的日程安排。該功能包括基本信息管理、學員信息管理、課表管理、訓練管理和資源管理等功能模塊。課程基本信息包括課程名稱、課程描述、保密等級、起止日期等信息。基本信息設置功能包括設置、修改上述信息。

學員管理功能包括課程參加者（學員）的選擇與設置，可以在學員列表中選擇參加該課程的學員或選擇相應的學員分組。可以在課程指定的參加學員中添加新的參加學員或者去掉課程設置的學員，重新添加屬于該活動的參加人員。

課表管理功能包括課程創建、資源選擇、日期設置和學員選擇。課程管理能夠創建一個具體課程表。

訓練管理功能包括訓練資源管理、訓練日期設置。訓練資源管理可以設置課程需要完成的（會話）序列、想定等。訓練日期設置是安排訓練具體的操作日期時間。

資源管理模塊管理課程需要的教師，教室，教材，教具等資源信息。

報表生成與管理

報表生成包括豐富的報告編輯與查看工具、先進的數據透視表控制裝置以及多種多樣的圖表。報告主要為數據透視表及圖表格式，為試圖完整一項帶有選定目標的任務項目的學員提供了訓練綜合評價信息。圖表列明了每位學員針對本目標所取得的對應分數。

數據透視表能夠自動地對匯總數據進行排序、計數、合計以及展示。你能夠對數據透視表進行自定義，以便通過點擊列標題對數據進行排序并通過將列標題拖至報告標題對數據進行篩選。

報表機制對學員整個訓練過程中所有數據及活動作出相應報告。報表包括以下內容：公示信息；學員進展；目標評分；課件分值；時間分析；匯報注釋；以及任何運行期間所附數據（包括仿真會話回放文件以及作為教官反饋程序添加至附件的文件）。

用戶帳號管理

用戶信息編輯功能包括添加、修改和刪除用戶信息。擁有管理權限的管理員用戶可以對其它用戶的個人信息，包括用戶名稱、用戶密碼、用戶類型等信息進行編輯。用戶組信息編輯功能主要包括添加、修改和刪除用戶組。管理員用戶可以將添加（創建）或刪除用戶組，還設置用戶組名稱，添加或刪除用戶組成員。用戶可添加修改刪除用戶分組，并為不同的分組命名以及設置本軟件各模塊的使用權限。用戶可添加修改刪除用戶賬戶，為不同的賬戶設置對應的信息，角色，權限以及分組。用戶可瀏覽用戶賬戶信息界面選中的用戶詳細信息。

權限管理功能可分為模塊權限管理和文檔權限管理。

（1）模塊權限配置

模塊權限配置主要提供功能模塊調用權限，即功能模塊根據用戶或用戶組權限決定是否可以被調用或啟動。

模塊權限配置中，可以操作學員角色權限，教官角色權限，分析報告權限，課程管理權限，目錄管理權限，以及管理員角色權限進行管理。

學員角色權限為軟件使用的基礎權限，其中包括打開應用，瀏覽賬戶信息，瀏覽目錄信息，以及作為訓練者加入想定。

教官角色權限可設置教官對應權限，其中包括評價，評價格式管理，作為教官加入想定，以及發布權限。

分析報告權限中包括瀏覽報告，編輯報告權限。

課程管理權限中包括課程中心瀏覽，課程編輯，課程資源管理。

目錄管理權限，是右鍵菜單欄中可點擊項目權限。其中包括目錄編輯，目錄管理，創建活動版本庫，創建草稿庫，導入導出和保存回放。

管理員角色權限中包括用戶管理編輯，核心設置，目標管理，解鎖加鎖相關數據。

（2）文檔權限配置

主要提供文檔資料存取權限管理。

文檔權限配置用于管理文檔資料的保密級別。其中包括絕密、機密、秘密、內部和公開級別。通過文檔權限管理，低級別用戶無法查看到比高密級的文檔資料數據。

對于運行環境

教員使用教控臺引導學員遍歷一個課程，可方便地使用語音、箭頭指示器對學員進行指導，并控制其實體、儀器或攝像機。當學員進行仿真訓練時，教控臺能實時提供下述能力：監控學員的訓練操作；控制學員的仿真實體；發送聲音和文字消息；向學員他們介紹儀器控制方法；管理多顯示視圖；記錄教學過程；閱讀任務報告，回放學員操作記錄。

訓練客戶端

訓練客戶端用于教員和學員進行教學活動組織。教員通過教控臺進行教學組織，編制、發布學習資料，監控學員學習過程，查看學員反饋，指導學員進行操作訓練；學員通過登錄加入教學群，按照教員布置的序列進行學習操作，向教員請求指導，進行學習匯報系統。訓練過程中還可選擇虛擬教官進行提示指導、對學員操作過程給出評估。具體功能包括：發布功能。教員向學員和指導員發布課程，課程出現在他們的今日視圖中。反饋功能。在學員操作過程中，教員向學員提供操作反饋意見，反饋越及時，學習效率就會越高。管理功能。包括通信管理、仿真實體管理與環境設置。評估功能。包含多種報告編輯和瀏覽工具、先進的重點管控和多種多樣的圖形。

教員通過遠程站點建立分布式訓練學員群，通過網絡連接先進的模擬器技術并進行控制。它可解決距離和時間協調等多種后勤難題，并提供真實性的態勢訓練。分布式訓練還具有集中學習訓練環境所沒有的優勢，比如可選擇單獨的指導，可反復進行任務練習，在使用多種仿真的復雜想定中進行訓練。

運行環境提供記錄回放功能，在仿真開始時選擇錄制按鈕，仿真結束時保存回放文件。完成仿真后，可以依照學到的經驗，重新進行仿真，研究訓練過程中發現的問題。

運行環境提供假設評估功能，實體以不同方式執行或做出回應的話，會產生一些結果。使用該模式，查看對這些結果有邏輯的總結。可查看多個對象執行不同行為后的仿真形式，也可查看對象如何對單個實體的行為改變做出反應。選擇后開啟模式，控制輸入會影響仿真，觀察相應的變化。

本發明的實施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯而易見的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。