军队超宽带定位体能训练系统,适于军事训练新大纲

2018-04-15 15:03:30

来源:联睿电子

一、背景概述

1.1应用背景

新年伊始,中央军委隆重举行2018年开训动员大会,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平向全军发布训令,号召全军贯彻落实党的十九大精神和新时代党的强军思想,全面加强实战化军事训练,全面提高打赢能力。并且新编修的首批军事训练大纲年初也正式颁发。颁布施行新大纲,是贯彻习近平强军思想的重要举措,是深入推进实战化军事训练的基础工程,是提高能打仗、打胜仗能力的重要保证,标志着构建我军特色军事训练内容体系取得重要阶段性成果,为依法治训、从严治训,提高部队军事训练实战化水平,开创新时代军事训练新局面提供了重要法规遵循。

1.2现状需求分析
1.3解决方案 

联睿电子研发的基于超宽带高精度实时定位技术打造军队体能训练应用管理方案;军队体能训练系统利用日常训练、模拟演练中定位数据的存储、统计、分析、整合等,为军队提供训练方案、单兵体能分析提供依据、作战部署方案参考。智能化考核仪器及军事系统的应用,能够精准的反映军队个人、班至军等各种级别的体能数据,针对性的训练提高体能素质,发掘士兵的优劣势,让士兵充分发挥军事技能和提供战斗力,从而合理的排兵布阵。智能化考核仪器及军事系统是提高作训能力的好帮手。
二、系统介绍
2.1应用技术

该军队体能训练方案是采用超宽带技术,它是一种传输速率高(最高可达1000Mbps以上),发射功率较低,穿透能力较强并且是基于极窄脉冲的无线技术,无载波。正是这些优点,使它在室内定位领域得到了较为精确的结果。超宽带室内定位技术常采用TDOA演示测距定位算法,就是通过信号到达的时间差,通过双曲线交叉来定位的超宽带系统包括产生、发射、接收、处理极窄脉冲信号的无线电系统。而超宽带室内定位系统则包括UWB接收器、UWB参考标签和主动UWB标签。定位过程中由UWB接收器接收标签发射的UWB信号,通过过滤电磁波传输过程中夹杂的各种噪声干扰,得到含有效信息的信号,再通过中央处理单元进行测距定位计算分析。
以超宽带高精度定位技术为主导,结合成熟的数字信息化视频监控技术,实现视频监控定位联动、全景超高清无缝拼接等前沿应用技术。
2.2系统架构


系统架构图

支撑层:

主要通过超宽带定位硬件设备、网络设备等数据采集,为数据层提供基础应用数据,包含定位位置数据、视频监控数据、个人体能数据等。
数据层:
将支撑层采集到的数据经过运解算处理,进行数据整合、分类、存储,为应用层对数据的应用、分析提供支撑。
应用层:
结合军队训练业务应用需求,实现军队训练作战业务系统应用,实现在训练过程中对单兵个人素质、技能以及联合作战等;实现军队体能训练作战系统化应用。
通过PC、ipad、手机等智能终端设备访问应用层业务功能系统,实现系统远程查看、分析及作战指挥。
2.3系统硬件组成和产品
2.3.1超宽带定位基站


超宽带定位基站

上图为防水型定位基站,它主要应用在室外或潮湿环境下,如室外、地下等定位区域。属于工业级定位产品防尘防水等级可到IP65,拥有超高性能。
安装方式:不同的产品配备有不同的安装固件,可以适应不同的安装应用环境,并支持多角度调节基站方向朝向。
定位基站分为主基站(Master)和从基站(Slave), 定位基站固定在已知位置,作为位置基准,用于接收标签发射的UWB信号,并通过网络传输层,将定位信息传至定位信息平台;主基站除具备从节点接收功能外,还向各从基站发射同步信号,使各个定位基站获得统一的时钟,以便获得标签发射的信号到达不同基站的时间差(TDOA)。
标准版定位基站的技术参数如下表所示:

技术参数 定位基站
工作频段 3.1GHz—7.0GHz
供电方式 POE或DC12V
安全性能 防浪涌,抗电磁干扰
工作温度 -40℃~85℃
存储温度 -55℃~125℃
工作湿度 小于85%
防护等级 IP65
功耗 5W
作用范围 普通型单基站覆盖范围为0m~150m
 

2.3.2超宽带定位标签


超宽带定位标签


上图是工业级腕带定位标签,具有IP65防护等级;将标签表带去掉可以将主标签固定在军帽或肩上。实际应用中工作人员可以选用不同的佩戴方式,携带定位标签进入定位区域内即可进行定位。
该标签具有防尘防水、长续航、易佩戴等优势;续航方面每天24小时工作可续航3个月;并且在此基础上我们给标签加入了震动传感器,标签若长时间静止可自动进入休眠模式来降低功耗从而提高续航。标签上我们还加入了一键“SOS”求救按钮,训练场上发生紧急情况可以通过按下按钮通知作战中心,在系统中可以查看人员的位置、求救信号、时间等信息。
工作模式:休眠模式、激活模式;
休眠模式——在目标长时间静止或无需定位时保持休眠,节省电量;
激活模式——在需要定位时对目标进行实时定位。
标准版定位标签的技术参数如下表所示:

技术参数 定位标签
工作频段 3.1GHz—7GHz
供电方式 锂电池
工作温度 -20℃~55℃
存储温度 -20℃~60℃
工作湿度 小于85%
续航能力 1Hz刷新频率3个月
功耗 0.6mW(1Hz刷新频率)
 

2.3.3定位摄像机    


定位摄像机

高清(300万像素)超宽动态防爆定位半球网络摄像机,型号:"DH-IPC-HDB7331E-0185B-UWB"  改款产品其主要优势是超高成像能,内部集成了超宽带定位模块,在满足视频监控前提下也可实现超宽带定位功能。
三、软件应用功能
3.1个人信息录入管理


个人数据录入查看

单兵跟人数据录入,包括军人姓名、性别、年龄、职位号码等信息,录入完成后在单兵数据库内将形成单兵数据库,在访问端可以通过终端设备访问单兵数据库查看;
在单兵个人体能数据表中,可以查看个人的日常训练情况、作战训练情况等数据分析出单兵个人体能素质,从各个全方位数据分析单兵的个人能力。
3.2实时精准定位


高精度实时定位

在定位地图上可以精准定位出人员实时位置及运动轨迹;定位标签与士兵信息绑定,在定位应用平台上可以看到人员名称;通过鼠标点击标签可以查看对应人员的姓名、编组、联系电话等相应信息。
系统实时统计当前在线作战人员数量,各类型作战人员分类统计数据;通过全局热图分析,查看作战部署兵力薄弱情况及战局发展趋势,可以为下一步作战布局提前做出预判。
3.3单兵体能分析


体能数据分析查看

实时监测单兵体能状态,有效的单兵个人体能素质进行分析查看;通过日训练中单兵体能数据的统计分析,跟踪单兵身体状态,针对性合理制定训练计划;通过作战中单兵体能数据的统计分析,实时监测单兵体能状态,优化战场阵容及单兵部署。
3.4技战术分析


作战数据分析

技战术分析可以帮助教官实时掌握军队技战术运用情况;实时呈现训练场上单兵作战的位置、运动轨迹,有效捕捉单兵训练的各类有效数据,分析单兵作战表现;精准统计并解析涵盖作战比赛中双方作战配合、协作等多样式数据指标,分析作战双方强弱优势点的竞技水平。
3.5训练数据报告
军事训练后自动生成报告,形成各信息数据分析报表,多维度分析战队作战情况、队员运动表现。
l  通过在训练作战中队形部署变化、个人体能与作战攻击等多个维度解析作战训练。
l  通过数据报告解析队员的运动表现,分析队员在作战、训练中的技战术运用情况。
l  除标准数据报告外,还可根据用户需求提供个人、团队、作战区域等多维度数据分析报告,方便提供给用户多方面、多维度的了解军队个人体能、军队作战实力。
3.6军人心理测评分析
由于军事生活高度统一,组织纪律严格,并随时可能执行应急军事任务,是心理障碍、心理疾病的高危人群。因此,及时地对军人进行心理健康教育和指导十分重要。随着军队改革转型的深入推进,现代信息化战争的突然性和强大破坏力,对军人整体心理素质提出了更高要求。
在单兵体能数据库中,包含个人作战的心理素质数据,在训练体能的同时也应更加关注士兵个人的心理承受能力;训练中根据单兵单场训练表现与数据库以往数据作对比,若存在数据表现出入较大,将需及时对士兵进行心理疏导健康教育,确保士兵在作战场上发挥真实的个人体能。
3.7摄像机视频监控
3.7.1定位摄像机产品集成

为了更好应用定位系统监控军队训练实际情况,我们结合全景超高清定位摄像机,将视频监控摄像机与超宽带高精度定位模块集成,实现全景超高清高精度定位摄像机。在硬件方面集成多融合监控、定位模块,使产品功能更强大应用场景更广泛,硬件产品的集成一体化更便于软件方面的接口对接功能集成。
定位摄像机的实际应用:在训练场中安装一定数量的定位摄像机,定位系统中将定位摄像机形成相应定位拓扑结构,配置相应全局定位或单小区定位即可实现超宽带高精度定位系统。在视频监控系统,将各个定位摄像机监控画面采集、整合、存储,在军队训练管理系统中即可实现超宽带高精度定位功能与视频监控系统功能的集成。
3.7.2全景超高清视频监控
在定位系统中可实现自动调取监控画面,人员到达关键作战位置点时,定位系统根据人员实时运动位置实现摄像机自动跟随。在定位系统中对关键区域绘制电子围栏设置围栏报警等级及进出士兵权限,若触发相应报警时摄像机可自动拍照存储,后期结合照片、视频查看士兵作战运动轨迹,在定位地图上可点击摄像机图标手动调取监控画面。
固定安装的全集拼接摄像机,实现以多个超高清摄像头在4K分辨率下拍摄作战场上不同角度画面,并实时自动无缝拼接成全景超高清影像。
军队训练系统监控作战时,通过系统后台鼠标操作进行攻击点、防守点、战术配合等位置进行标注,自动生成作战部署标注图片或短视频;后期可根据录制的图片、视频进行后期作战分析,也为作战培训提供更丰富的素材,使队员更直观、清晰查看作战中优劣势。
教官可变速回放查看高清视频和定位运动轨迹,自由缩放全景拍摄的画面,通过作战训练情况进行战术讲解与比赛分析。系统可实现自适应学习,在作战部署上和队员作战运动情况进行预测分析,可对作战情况作出下一步预测。
视频监控具有自动存储功能,也可与定位系统的视频联动、电子围栏报警抓拍等方式自动存储;在后期视频监控结合当时人员部署运动轨迹进行查看,可以从多维度对作战情况进行分析;也可对单个队员的作战情况、训练体能进行提取查看分析,根据个人体能素质选拔优秀作战人员。
3.8VR虚拟现实应用(略)

四、系统应用优势

技术领先,完全自有技术和知识产权。
全球首款具有高精度定位功能的视频监控摄像机,结合定位功能与视频监控的智能分析一体化应用。
UWB定位精度高与异常报警:人员和设备实时精准定位,对于越界等异常状态实时报警提醒。
地图信息服务,工作状态可视化:训练场上所有人员、设施、设备等资源在地图上进行标注,支持定位、监控调取、属性查看等。
历史事件追溯:根据定位数据可以对队员进行行为分析,也可以对单个队员进行考核。
现场情况回放:对工作现场的隐患问题,通过图像、视频进行现场记录,信息实时传输。
视频监控联动:根据个人与队友的位置信息和方位,判断附近摄像设备,对监控对象进行全称视频跟踪和关键事件的记录。
现场作战指挥:通过终端查看训练场上的实时情况及士兵的训练情况,对作战场上的士兵进行作战指挥、指令下发。
多样终端、远程管理:系统提供多样移动终端,可实现远程查询和管理,实现工作管理信息化,对于监管部门可以通过网络、手机进行远程监管。
可融入联睿电子的室内外一体化技术:有效的解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题,从而实现人员、物体等在室内空间中的实时位置监控。
      郑州联睿电子科技有限公司是广州中海达卫星导航技术股份有限公司旗下企业,是专业从事高精度定位、防丢监管等相关技术的研究和开发工作的技术创新型企业。

  • 关键词:
  • 军队体能训练
  • 超宽带定位
  • 作训系统
  • 联睿电子
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