模拟雷场、雷场声效模拟系统及方法与流程

本发明涉及模拟雷场、雷场声效模拟系统及方法。

背景技术：

1、目前实兵对抗训练朝着智能化的方向在发展，直瞄武器通常以激光代替弹药进行实兵对抗训练，具体方法是在武器上加装激光发射机，在人员或装备上安装激光解码装置；对抗训练时武器发射编码激光束，人员或装备上安装的激光解码装置如果接收到编码激光束，则被判为被命中。间瞄武器通常采用打数据的方式进行实兵对抗训练，控制中心根据火炮的射击诸元数据计算炮弹的落点，对毁伤范围内的人员或装备进行裁决。

2、在实战中，还经常会通过火炮火箭布雷、飞机布雷、车辆布雷等方式构设大面积的雷场，对敌方的步兵、车辆装备进行迟滞和阻隔。但是通过火炮火箭或飞机从空中抛洒实体模拟地雷，存在极大的安全风险，一方面高空抛物可能会造成地面人员受伤，另一方面火炮火箭的弹体可能会对地面人员和车辆造成严重伤害；此外实体模拟地雷回收困难、使用成本高。因此在训练中经常采用划定一个区域作为虚拟雷场，计算机根据人员或装备的地理坐标位置和虚拟雷场的位置关系，对进入虚拟雷场的人员或装备进行毁伤裁决。这种虚拟雷场的模拟方法存在以下严重缺陷：人员或装备进入虚拟雷场后，虽然人员或装备上的训练装置提示已经被毁伤，却不知道是被地雷毁伤还是受到敌方直瞄武器或间瞄武器攻击造成的毁伤，指挥员无法及时组织开展排雷行动，部队可能会继续深入雷场造成更加严重的损失，这与实际战场严重不符。实际战场中，人员或装备进入雷区被地雷炸伤时，周围人员都能够听到和看到地雷爆炸，从而判断附近存在雷区，需组织工兵排雷后再继续行进。

3、在实战中，有时还会采用人工布雷的方式构设雷场。人工布雷时，为了防止被敌方发现，通常将地雷埋入地下，隐蔽布设绊发线等触发装置。在对抗训练中模拟人工布雷通常使用实体模拟地雷，和实际布雷一样，战士将实体模拟地雷埋入地下。实体模拟地雷被人员或装备压发或绊发引爆时，存在与虚拟雷场一样的缺陷：人员或装备被毁伤时同样不知道受到何种方式攻击造成的毁伤，同样无法及时组织开展排雷行动，部队可能会继续深入雷场造成更加严重的损失，与实际战场严重不符。

技术实现思路

1、发明目的：本发明目的在于解决现有实兵对抗训练中人员或装备触发虚拟地雷或实体模拟地雷时无法及时感知受到何种攻击造成毁伤的问题。

2、为了实现本发明目的，本发明公开了模拟雷场，包括虚拟雷场、虚拟地雷、实体模拟地雷三种形式中的任意一种或任意两种或三种；

3、所述虚拟雷场为训练场地上具有边界的封闭区域在计算机上的映射，区域内无实体地雷，且无地雷个体的位置信息；

4、所述虚拟雷场的应用方法为：

5、计算机通过通信设备实时接收人员或装备的地理坐标信息，并与虚拟雷场的边界地理坐标进行比较，当人员或装备进入虚拟雷场时，由计算机按照预定的规则判断是否引爆地雷；

6、如果地雷被引爆，引爆地雷的人员或装备的地理坐标为引爆点地理坐标，由计算机通过通信设备发送信息对引爆地雷的人员或装备进行毁伤裁决，并通过通信设备发送引爆点地理坐标；

7、所述虚拟地雷为训练场上具有位置信息的非实体地雷在计算机上的映射；一个以上的虚拟地雷构成模拟雷场。

8、所述虚拟地雷的应用方法为：

9、计算机通过通信设备实时接收人员或装备的地理坐标信息，并与虚拟地雷的地理坐标进行比较；

10、如果人员或装备的地理坐标处于虚拟地雷的触发范围内，虚拟地雷被引爆，虚拟地雷的地理坐标为引爆点地理坐标，由计算机通过通信设备发送信息对引爆地雷的人员或装备进行毁伤裁决，并由计算机通过通信设备发送引爆点地理坐标；

11、所述实体模拟地雷为模拟实装地雷的外形特征或功能特征的实体，一个以上的实体模拟地雷构成模拟雷场；

12、所述实体模拟地雷的应用方法为：所述实体模拟地雷上安装通信设备，当人员或装备进入实体模拟地雷的的触发范围内，实体模拟地雷被引爆，被触发时实体模拟地雷的地理坐标为引爆点地理坐标，通过通信设备发送信息对引爆地雷的人员或装备进行毁伤裁决，并由通信设备将该引爆点地理坐标实时发送出去。

13、所述虚拟地雷的一种生成方法为：

14、人为预先在训练场地上划定具有边界的封闭区域，或通过布雷装备模拟布雷后形成具有边界的封闭区域，并对封闭区域设定布雷数量或布雷密度。

15、计算机根据所述封闭区域的面积、所述布雷数量或布雷密度，在所述封闭区域中通过随机分布或均匀分布的方法为每颗虚拟地雷设定地理坐标。

16、所述虚拟地雷由计算机标记其引爆状态信息，如果虚拟地雷被标记为已引爆状态，则虚拟地雷无法被再次引爆。

17、所述实体模拟地雷获取地理坐标的一种方式为：人员埋设实体模拟地雷时，将人员身上安装的定位模块的定位信息通过有线通信方式或无线通信方式输出至实体模拟地雷。

18、所述实体模拟地雷获取地理坐标的一种方式为：在实体模拟地雷上安装定位模块，将实体模拟地雷放入埋设点，在用遮弊物覆盖实体模拟地雷之前触发实体模拟地雷记录定位模块当前定位信息。

19、本发明还提供了雷场声效模拟系统，包括模拟雷场、声效模拟器；

20、所述声效模拟器安装在人员身上，包括声效合成模块、引爆信息接收通信设备、人体头部姿态测量装置、人员定位模块和立体声音频播放设备；

21、所述声效合成模块分别与引爆信息接收通信设备、人体头部姿态测量装置、人员定位模块、立体声音频播放设备电性连接；

22、所述引爆信息接收通信设备用于接收模拟雷场的通信设备发送的信息；

23、所述人体头部姿态测量装置用于实时测量参训人员头部的姿态；

24、所述人员定位模块用于输出参训人员当前的地理坐标信息；

25、所述声效合成模块包括微处理器b、输入数据接口、输出数据接口；所述输入数据接口用于接收引爆信息接收通信设备、人体头部姿态测量装置、人员定位模块输入的信息；所述微处理器b根据输入数据接口接收到的信息，结合人员当前的地理坐标、头部的姿态、左耳和右耳在头部的位置，分别计算出左耳和右耳与引爆点之间的距离，再根据声音的传播速度和与距离相关的声强衰减率，将被引爆地雷的爆炸声音根据左耳和右耳距引爆点的距离分别进行延迟和音量调节，合成左声道音频流和右声道音频流，通过输出数据接口输出至立体声音频播放设备的左声道和右声道。

26、所述人体头部姿态测量装置包括微处理器a、姿态传感器；所述人体头部姿态测量装置安装在人体头部，所述姿态传感器测量出人体头部数据后将数据发送给微处理器a，所述微处理器a计算出人体头部俯仰角、横滚角和与地球正北的夹角后将数据发送给声效合成模块。

27、本发明还提供了雷场声效模拟方法，所述方法基于所述雷场声效模拟系统实现，包括以下步骤：

28、步骤1、预先采集各种地雷的爆炸声音，记录采集音频时采集设备与地雷的距离rc，将采集的各种地雷的爆炸声音作为标准爆炸音源存入声效合成模块；

29、步骤2、当模拟雷场中的地雷被引爆时，计算机或实体模拟地雷通过通信设备将引爆点的地理坐标发送出去；

30、步骤3、所述声效合成模块接收到引爆点地理坐标，获取人员的实时地理坐标信息，实时计算出引爆点与人员的距离；

31、步骤4、所述声效合成模块根据人体头部姿态信息、左耳和右耳在头部的位置、人员定位模块相对于头部的位置、引爆点与人员的距离，分别实时计算出左耳与引爆点的距离rl、右耳与引爆点的距离rr；

32、步骤5、所述声效合成模块根据声音在空气中的传播速度c、左耳与引爆点的距离rl、右耳与引爆点的距离rr，实时计算出被引爆地雷的标准爆炸音源到达左耳的时间tl、标准爆炸音源到达右耳的时间tr；；

33、步骤6、真实音频采集点与引爆点的距离rc已知，左耳与引爆点的距离rl、右耳与引爆点的距离rr已知，所述声效合成模块根据声强与距离关系计算出被引爆地雷对应的标准爆炸音源到达左耳时声强的衰减值dl、被引爆地雷对应的标准爆炸音源到达右耳时声强的衰减值dr；

34、步骤7、选择与被引爆地雷对应的标准爆炸音源，将对应的标准爆炸音源根据声音到达左耳的时间tl进行延时，根据声音到达左耳时声强的衰减值dl进行音量衰减，生成左耳音频流；将对应的标准爆炸音源根据声音到达右耳的时间tr进行延时，根据声音到达右耳时声强的衰减值dr进行音量衰减，生成右耳音频流；

35、步骤8、将合成后的左耳音频流和右耳音频流分别输出至立体声音频播放设备的左声道和右声道；

36、如果同时有两颗以上地雷被引爆，按步骤1～7分别合成每颗地雷对应标准爆炸音源单独的左耳音频流和右耳音频流，将各单独的左耳音频流按时间轴合成左耳音频流，将各单独的右耳音频流按时间轴合成右耳音频流。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

38、1)人员或装备触发模拟雷场中的地雷后，附近人员能够通过地雷的爆炸声立即感知有人触雷，并根据具有空间立体感的地雷爆炸声及时判断雷场位置，停止深入雷区，并及时组织开展排雷行动，使对抗训练更加贴近实战；

39、2)通过为每颗虚拟地雷设定地理坐标、触发范围及引爆状态，使得布雷装备布设的虚拟地雷构成的雷区和实际地雷构成的雷区的效能基本一致，虚拟地雷能够和实际地雷一样，一方面可以使周围人员听到的虚拟地雷爆炸声效具有清晰的方位和距离感，另一方面虚拟地雷不会重复引爆，解决了虚拟雷区采用概率毁伤计算时可能对同一位置的不同人员造成多次引爆毁伤的问题。

40、3)由虚拟地雷组成的模拟雷场，进入的人员如果不在虚拟地雷的触发范围内，将不会引爆地雷，和实际雷场一样，参训人员存在进入并受困于雷场深处的可能性，此时需要采取合适的战术行动使受困人员脱困，使模拟训练更贴近实战。

41、4)通过在布设实体模拟地雷时对其注入地理坐标，一方面可以使周围人员听到的实体模拟地雷爆炸声效具有清晰的方位和距离感，另一方面可以解决实体模拟地雷埋入地下后无法定位造成无法确定实体模拟地雷与人员距离的问题，使实体模拟地雷对周围人员的毁伤符合距离越近、毁伤概率越大、毁伤程度越深的效果。此外，对实体模拟地雷注入地理坐标还能在训练结束后根据地雷的位置信息快速回收实体模拟地雷。

42、5)有效克服了原模拟雷场被触发时无声无息，严重脱离战场实际的缺陷。