輕武器(狙擊槍)半實物模擬模擬訓練系統

達瓦公司在2021年國防資訊化展會上展示了虛擬現實輕武器外彈道模擬系統,該系統是將輕武器外彈道演算法與虛擬現實半實物模擬道具相結合,可在虛擬顯示環境中高度模擬多型號輕武器外彈道射擊引數和特性。輕武器(狙擊槍)模擬模擬彈道校驗系統可用於軍警輕武器射擊訓練和對抗演練。

新型虛擬現實狙擊武器模擬訓練系統,採用虛擬現實半實物模擬方案。能夠較為真實地還原狙擊武器的使用方式,能夠對狙擊射擊時的氣溫、氣壓、溼度、風速、風向等諸元進行數字建模模擬。能夠對狙擊武器外彈道及終點彈道進行精確的視覺化模擬,能夠構建多種複雜作戰環境中實戰化的虛擬模擬訓練內容。

輕武器(狙擊槍)半實物模擬模擬訓練系統

系統特點

1、關鍵性技術:

⚫ 拋射物空氣阻力下墜方程的C++數學建模;

⚫ 子彈彈形相關的飛行馬赫數動態曲線的C++數學建模;

⚫ 子彈飛行過程中自旋陀螺漂移效應方程的C++數學建模;

⚫ 子彈飛行過程中橫向風偏移方程的C++數學建模;

⚫ 子彈飛行過程中馬格努斯效應偏移方程的C++數學建模;

⚫ 高模擬度彈道演算法的UE4 整合與實時視覺化;

⚫ 軍用光學儀器密位分劃的UE4 建模與實時視覺化;

⚫ 可1:1 模擬操作的光學瞄準鏡感測器軟硬體系統的研發與整合。

2、創新點:

(1) 輕武器高模擬度彈道的實時視覺化系統

傳統彈道解算軟體工具,僅能對彈道解算結果表格化或繪製曲線方進行輸出,是實習差且無法直觀展示子彈在三維空間中的飛行軌跡,透過輕武器高模擬度彈道的實時視覺化系統,透過將 C++彈道演算法實時解算的彈道飛行引數與 UE4 三維引擎相結合,可實現在虛擬三維空間中每秒高於100 次的飛行軌跡視覺化模擬模擬。

(2)虛擬現實狙擊步槍全要素全模擬系統;

製作虛擬現實光學瞄準鏡半實物模擬道具,與先前研發的虛擬現實栓動步槍半實物模擬道具相結合,並配合虛擬現實頭戴式顯示器及揹包式高效能計算機,可對現代狙擊步槍進行全操作全要素模擬。

3、軟體演算法部分研發內容有:

(1)開發輕武器高階外彈道模擬演算法,該演算法需要實現:

⚫ 能夠設定彈頭的質量;

⚫ 能夠設定彈頭的彈藥係數(G1 或G7);

⚫ 能夠設定彈頭的長度;

⚫ 能夠設定彈頭的直徑;

⚫ 能夠設定槍械的槍管長度;

⚫ 能夠設定槍械槍管的纏距;

⚫ 能夠設定槍械使用標準子彈的槍口初速;

⚫ 能夠設定槍械槍管長度對子彈槍口初速影響的數值關係;

⚫ 能夠設定彈藥一致對子彈槍口初速影響的數值關係;

⚫ 能夠模擬不同槍口部件對子彈槍口初速的影響數值關係;

⚫ 能夠模擬子彈在飛行過程中受重力產生的下墜、因空氣阻力發生的速度衰減、因陀螺自旋漂移導致的偏轉、因馬格努斯效應導致的偏轉、因受橫向風發生的偏轉、中隨飛行速度變化而變化失穩偏向力、因失穩偏向力引起的隨機散佈、在不同速度區間下的失穩偏向力影響等環境下的相關係數;

⚫ 能夠模擬子彈在不同速度區間內的散佈情況;

⚫ 能夠模擬子彈在跨音速時阻力和穩定性發生劇烈變化的情況;

⚫ 能夠模擬槍彈系統在不同距離上的散佈精度。

(2)開發輕武器終點彈道模擬演算法,該演算法需要實現:

⚫ 能夠計算子彈在擊中物體表面時的接觸角度、接觸速度與接觸動能;

⚫ 能夠模擬子彈在擊中不同種類物體表面後發生侵徹、偏移、彈跳的情形與彈道;

⚫ 能夠模擬不同型別戰鬥部子彈對不同種類物體表面的侵徹深度的關係;

⚫ 能夠模擬特殊戰鬥部子彈擊中物體表面後的毀傷後效情況。

(3)虛擬彈道計算器,能夠根據輸入的槍、彈、目標、環境的變數精確計算子彈下墜、偏轉量;

(4)虛擬光學瞄具,能夠透過調節旋鈕精確的調節分劃線的垂直和水平偏移量,能夠透過變倍環精確的調節瞄具的放大倍率。

4、硬體感測部分內容有:

(1)虛擬現實專用狙擊步槍武模擬道具,可透過內建在道具內的感測器獲取槍型道具上各個活動功能元件的感測資料,用於驅動虛擬現實內容中的虛擬狙擊步槍上各個活動功能元件的運動,實現在虛擬現實環境中1:1 還原狙擊步槍操作;

(2)虛擬現實專用光學瞄準鏡模擬道具,可透過內建在道具內的感測器獲取光學瞄準鏡模擬道具上各個調節手輪的轉動感測數;

a)

使用 三維引擎開發製作三維模擬戰場環境和各種程式視覺化功能。

輕武器(狙擊槍)半實物模擬模擬訓練系統

b)

對栓動步槍道具進行數字化改造,透過加裝多種感測器,製作成為虛擬現實專用槍械模擬道具。透過操作模擬道具上各個可活動功能部件,感測器即可捕獲相應的資料並匯入 UE4 引擎,用於驅動虛擬的栓動狙擊步槍各個活動部件及程式功能邏輯。

輕武器(狙擊槍)半實物模擬模擬訓練系統

c)

透過在模擬光學瞄準鏡道具外殼內加裝多種感測器,制使用先進虛擬現實定位裝置,對槍械模擬道具及光學瞄準鏡模擬道具進行毫米級空間定位。

輕武器(狙擊槍)半實物模擬模擬訓練系統

技術引數

1、改裝槍型:

M2010/原型設計參照 M40a5,國產高精狙。

2、數值可調整引數:

(1)距離:0-3 公里 (基本屬於狙擊最遠射程)

(2)全域性氣象模組

①風速範圍 0-20 米;

②氣象範圍 0-360°;

③溫度-40°~60°;

④大氣壓 0 到正無窮,地表常規氣壓都可調控 。

3、演算法引數:

(1)輕武器外彈道演算法與國外某知名彈藥廠研製的彈道計算器對相同引數的子彈進行理想外彈道解算,在子彈有效射程內,兩者對彈道下墜與風偏的解算結果相差不超過一個密位;

(2)輕武器外彈道演算法與 國外某知名彈藥廠研製的彈道計算器對相同引數的子彈進行隨機氣象條件下的外彈道解算,在子彈有效射程內,兩者對彈道下墜與風偏的解算結果相差不超過一個密位;

(3) 引擎中輕武器高模擬度外彈道演算法視覺化程式對彈道解算速度不小於 100 次/秒。

結語:

新型虛擬現實狙擊武器模擬訓練系統,部署方便、維護簡單,對訓練場地要求低,無彈藥消耗,無武器損耗,對參訓人員絕對安全。可普遍用於部隊的狙擊武器射擊基礎理論教學訓練和常規化訓練,有助於狙擊武器系統使用的軍事技能在部隊中快速普及。

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