一种中远距离通信的数字化实兵交战系统及其方法与流程

本发明属于实兵模拟，具体涉及一种中远距离通信的数字化实兵交战系统及其方法。

背景技术：

1、为了适应军事建设现代化、训练智能化的需要，传统的激光式实兵交战系统已逐渐往数字化发展。数字化实兵交战系统提供了更精确的弹道模拟，更智能的毁伤模型和裁决机制。因为其数字化实现，大量的数据传输必不可少，一种可靠的稳定的通信方案成为了重中之重。传统的基于4g模块搭建的数字化实兵交战系统需要架设通信基站与服务器，规模较大，系统较为复杂，且当信号不稳定时，数据流传输便会陷入崩溃，在此情况下如若采用激光模式作为备用方案，弊端也很明显，中远距离的情况下，小光斑难以命中，近距离下光斑由于其散射命中范围又很大，这显然不符合实际的射击效果。

2、再者，传统的4g通信的数字化实兵交战系统，在中小型演习规模中的环境搭建所需的成本很高，实际应用当中，需要一个低成本，通信可靠的备用方案。

技术实现思路

1、发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种中远距离通信的数字化实兵交战系统及其方法，成本低，通信可靠，适配于中远距离范围、中小规模的模拟对战。

2、技术方案：本发明所述中远距离通信的数字化实兵交战系统，包括：多组实兵终端，每组实兵终端具有彼此互联的单兵主控和武器主控；所述单兵主控安装在单兵上，其上集成有第一微处理器、rtk定位模块、第一通信模块、第二通信模块、显示模块和第一传感模块，所述rtk定位模块用于采集单兵的位置信息，所述第一传感模块用于采集单兵的状态信息；所述武器主控安装在武器上，其上集成有第二微处理器、rtk定位模块、第二通信模块和第二传感模块，所述rtk定位模块用于采集武器的位置信息，所述第二传感模块用于采集武器的状态信息，所述武器主控的第二通信模块与所述单兵主控的第二通信模块连接，所述第二微处理器用于获取武器的位置信息和状态信息并发送至所述第一微处理器；多组实兵终端的单兵主控之间通过第一通信模块进行点对点或广播形式通信，且一组实兵终端的单兵主控能够通过第一微处理器获取该组单兵和武器的位置信息、状态信息，并能够根据其他组单兵主控传输的武器位置信息、状态信息进行弹道信息解算和命中反馈；导控终端，所述导控终端通过第一通信模块与多组所述实兵主控的第一通信模块无线连接，用于获取每组实兵终端的单兵和武器的位置信息、状态信息、命中反馈，根据命中反馈对单兵主控、武器主控进行裁决。

3、进一步完善上述技术方案，所述第一通信模块为lora数传电台，所述导控终端通过lora数传电台与多个所述单兵主控的lora数传电台形成组网连接，以进行点对点通信，所述单兵主控通过lora数传电台周期性上传自身的单兵和武器位置信息、状态信息至导控终端；多个单兵主控之间通过lora数传平台连接，以进行点对点或广播形式的数据传输；所述第二通信模块为蓝牙、zigbee、wifi中任一种通信模块，所述单兵主控与所述武器主控形成短距离通信。

4、进一步地，所述第一传感模块为六轴传感器，六轴传感器用于采集单兵的姿态信息；所述第二传感模块为九轴传感器或电子罗盘，九轴传感器或电子罗盘用于采集武器的射向射角；所述单兵的状态信息包括单兵的健康状态、姿态；所述武器的状态信息包括武器的类型、子弹的类型、射向射角。

5、进一步地，所述单兵主控在接收到其他单兵主控的开火事件后，结合双方单兵和武器的位置信息、状态信息，通过第一微处理器进行弹道信息解算，判断开火方是否能够命中自己，并根据判断结果更新自身状态。

6、进一步地，所述开火事件包括开火方实兵终端的武器位置、射向射角、射程、射速、武器类型和开火时间戳。

7、进一步地，所述单兵主控在接收到开火事件后，利用harversine公式计算武器主控与自身单兵的距离，并结合双方的方位角、高度角及海拔高度判断开火方能否命中自己，包括如下步骤：

8、（1）单兵主控通过lora数传电台收到开火事件，包括：开火方的武器射程、开火方纬度值lat2、开火方经度值lon2，

9、（2）使用haversine公式计算己方与开火方之间的距离d，

10、

11、其中：r为地球半径，lat1为己方纬度值，lat2为开火方纬度值，lon1为己方经度值，lon2为开火方经度值；

12、（3）比较距离和射程，

13、将计算出的距离d与开火方传来的武器射程进行比较：若d在武器射程范围内，继续下一步， 若d 超出武器射程，则判定不能命中，结束判断；

14、（4）计算方位角yaw2，

15、计算开火方相对于己方的方位角 ，

16、

17、其中，pi为3.141592653；

18、获取己方九轴传感器采集的磁北角为yaw1，查询当地磁差并进行补偿，得到补偿后的角度 yaw3；将补偿后的角度yaw3与开火方的方位角yaw2进行比对：若两者之间的差值在允许误差范围内，继续下一步， 若不在误差范围内，则判定不能命中，结束判断；

19、获取双方的海拔高度差pitch2和采集的高度角pitch1，进行比对：若比对的差值在允许误差范围内，则判定开火方可以命中自己， 若不在误差范围内，则判定不能命中，结束判断。

20、进一步地，所述导控终端在演习过程中记录并保存所有开火事件，对收到死亡状态的单兵主控，先对其武器进行锁定裁决，使其失去交战能力。

21、进一步地，所述单兵主控还设有超声波传感器或红外光传感器，有且仅当开火方单兵主控通过超声波传感器或红外光传感器向目标单兵主控传递开火事件后，目标单兵主控才开启lora数传电台接收数据以分析开火事件。

22、由于战场上所有单兵都有被打击的可能性，每个单兵主控如果都开启接收外部的开火事件广播数据，流量太大，带宽不够，且无目标性，所以默认状态下是不接收外部数据，当开火方打击被目标单兵时，向目标单兵传递开火事件，此时目标单兵感应到自己正在被打击，从而开启数据接收，保证了开火时目标的唯一性，也减少了数据的流量压力。

23、进一步地，所述武器主控直接集成于模拟枪械内部或外挂于枪械外部，并通过第二微处理器模拟开火特效，包括后坐力、声音和火光的模拟。

24、采用上述中远距离通信的数字化实兵交战系统进行交战演习的方法，包括如下步骤：

25、s1：演习开始前，单兵主控和武器主控需要通过短距无线通信方式进行一对一绑定，确保互相通信正常；

26、s2：对武器主控上的九轴陀螺仪或电子罗盘进行校准，使其方位角精度达到使用标准；

27、s3：导控终端下发演习参数，演习开始，单兵主控收到后周期性上传自身状态，包括自身生命值、属方、姿态、时间、位置以及武器主控的类型、子弹的类型、武器的射向射角、武器位置；

28、s4：对交战开火事件进行判断，若没有发生交战开关事件，则单兵主控持续周期性上传自身状态；

29、s5：若发生交战交火事件，单兵主控向导控主控及其他单兵主控广播开火事件，

30、包括武器位置、射向射角、射程、射速、武器类型和开火时间戳；

31、s6：导控终端收到开火事件记录保存，其余单兵主控收到该事件根据事件中携带信息进行解算能否命中自己以及能否对自身造成伤害；

32、s7：若单兵主控死亡，导控终端收到其死亡状态，并对与之绑定的武器主控进行锁定裁决，使其失去交战能力；

33、s8：等待演习时间到或导控终端下发演习结束指令，演习结束。

34、有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用数字通信取代激光子弹，在传输的数据中，包括各种口径弹药的发射速度、采集的位置和射向射角等，通过这些数据计算打击方和被打击方之间的相对位置，再结合子弹的性能数据，如速度、重量等信息，微处理器开始计算弹道模拟，可模拟各种口径的弹药，轻松实现弹道的计算，使武器打击效果更加贴近实际，整体实兵演练战场更加接近实战。高精度定位和陀螺仪相结合的方式，解算弹道模型，和毁伤模型；本数字化实兵交战系统大大提高了军队作战演习时的训练效果。能够兼容各种地形环境，支持各种各样的装备，模拟真实的战斗场景，同时可以虚拟兵力，利用先进的技术手段为军人提供了一种高效、实际和安全的训练方式，有效提升军队的战斗能力、战术水平和指挥素质。