轻武器(狙击枪)半实物模拟仿真训练系统

2021-11-02 09:54:03

来源:军桥网

达瓦公司在2021年国防信息化展会上展示了虚拟现实轻武器外弹道仿真系统,该系统是将轻武器外弹道算法与虚拟现实半实物仿真道具相结合,可在虚拟显示环境中高度仿真多型号轻武器外弹道射击参数和特性。轻武器(狙击枪)模拟仿真弹道校验系统可用于军警轻武器射击训练和对抗演练。
新型虚拟现实狙击武器仿真训练系统,采用虚拟现实半实物仿真方案。能够较为真实的还原狙击武器的使用方式,能够对狙击射击时的气温、气压、湿度、风速、风向等诸元进行数字建模仿真。能够对狙击武器外弹道及终点弹道进行精确的可视化仿真,能够构建多种复杂作战环境中实战化的虚拟仿真训练内容。

 

系统特点

1、关键性技术:
⚫ 抛射物空气阻力下坠方程的C++数学建模;
⚫ 子弹弹形相关的飞行马赫数动态曲线的C++数学建模;
⚫ 子弹飞行过程中自旋陀螺漂移效应方程的C++数学建模;
⚫ 子弹飞行过程中横向风偏移方程的C++数学建模;
⚫ 子弹飞行过程中马格努斯效应偏移方程的C++数学建模;
⚫ 高仿真度弹道算法的UE4 集成与实时可视化;
⚫ 军用光学仪器密位分划的UE4 建模与实时可视化;
⚫ 可1:1 仿真操作的光学瞄准镜传感器软硬件系统的研发与集成。

2、创新点:
(1) 轻武器高仿真度弹道的实时可视化系统
传统弹道解算软件工具,仅能对弹道解算结果表格化或绘制曲线方进行输出,是实习差且无法直观展示子弹在三维空间中的飞行轨迹,通过轻武器高仿真度弹道的实时可视化系统,通过将 C++弹道算法实时解算的弹道飞行参数与 UE4 三维引擎相结合,可实现在虚拟三维空间中每秒高于100 次的飞行轨迹可视化模拟仿真。
(2)虚拟现实狙击步枪全要素全仿真系统;
制作虚拟现实光学瞄准镜半实物仿真道具,与先前研发的虚拟现实栓动步枪半实物仿真道具相结合,并配合虚拟现实头戴式显示器及背包式高性能计算机,可对现代狙击步枪进行全操作全要素仿真。

3、软件算法部分研发内容有:
(1)开发轻武器高级外弹道模拟算法,该算法需要实现:
⚫ 能够设定弹头的质量;
⚫ 能够设定弹头的弹药系数(G1 或G7);
⚫ 能够设定弹头的长度;
⚫ 能够设定弹头的直径;
⚫ 能够设定枪械的枪管长度;
⚫ 能够设定枪械枪管的缠距;
⚫ 能够设定枪械使用标准子弹的枪口初速;
⚫ 能够设定枪械枪管长度对子弹枪口初速影响的数值关系;
⚫ 能够设定弹药一致对子弹枪口初速影响的数值关系;
⚫ 能够模拟不同枪口部件对子弹枪口初速的影响数值关系;
⚫ 能够模拟子弹在飞行过程中受重力产生的下坠、因空气阻力发生的速度衰减、因陀螺自旋漂移导致的偏转、因马格努斯效应导致的偏转、因受横向风发生的偏转、中随飞行速度变化而变化失稳偏向力、因失稳偏向力引起的随机散布、在不同速度区间下的失稳偏向力影响等环境下的相关系数;
⚫ 能够模拟子弹在不同速度区间内的散布情况;
⚫ 能够模拟子弹在跨音速时阻力和稳定性发生剧烈变化的情况;
⚫ 能够模拟枪弹系统在不同距离上的散布精度。

(2)开发轻武器终点弹道模拟算法,该算法需要实现:
⚫ 能够计算子弹在击中物体表面时的接触角度、接触速度与接触动能;
⚫ 能够模拟子弹在击中不同种类物体表面后发生侵彻、偏移、弹跳的情形与弹道;
⚫ 能够模拟不同类型战斗部子弹对不同种类物体表面的侵彻深度的关系;
⚫ 能够模拟特殊战斗部子弹击中物体表面后的毁伤后效情况。

(3)虚拟弹道计算器,能够根据输入的枪、弹、目标、环境的变量精确计算子弹下坠、偏转量;

(4)虚拟光学瞄具,能够通过调节旋钮精确的调节分划线的垂直和水平偏移量,能够通过变倍环精确的调节瞄具的放大倍率。

4、硬件传感部分内容有:
(1)虚拟现实专用狙击步枪武仿真道具,可通过内置在道具内的传感器获取枪型道具上各个活动功能组件的传感数据,用于驱动虚拟现实内容中的虚拟狙击步枪上各个活动功能组件的运动,实现在虚拟现实环境中1:1 还原狙击步枪操作;

(2)虚拟现实专用光学瞄准镜仿真道具,可通过内置在道具内的传感器获取光学瞄准镜仿真道具上各个调节手轮的转动传感数;
a) 使用 三维引擎开发制作三维仿真战场环境和各种程序可视化功能。


b) 对栓动步枪道具进行数字化改造,通过加装多种传感器,制作成为虚拟现实专用枪械仿真道具。通过操作仿真道具上各个可活动功能部件,传感器即可捕获相应的数据并导入 UE4 引擎,用于驱动虚拟的栓动狙击步枪各个活动部件及程序功能逻辑。


c) 通过在仿真光学瞄准镜道具外壳内加装多种传感器,制使用先进虚拟现实定位装置,对枪械仿真道具及光学瞄准镜仿真道具进行毫米级空间定位。

 

技术参数

1、改装枪型:
M2010/原型设计参照 M40a5,国产高精狙。

2、数值可调整参数:
(1)距离:0-3 公里 (基本属于狙击最远射程)
(2)全局气象模块
①风速范围 0-20 米;
②气象范围 0-360°;
③温度-40°~60°;
④大气压 0 到正无穷,地表常规气压都可调控 。

3、算法参数:
(1)轻武器外弹道算法与国外某知名弹药厂研制的弹道计算器对相同参数的子弹进行理想外弹道解算,在子弹有效射程内,两者对弹道下坠与风偏的解算结果相差不超过一个密位;
(2)轻武器外弹道算法与 国外某知名弹药厂研制的弹道计算器对相同参数的子弹进行随机气象条件下的外弹道解算,在子弹有效射程内,两者对弹道下坠与风偏的解算结果相差不超过一个密位;
(3) 引擎中轻武器高仿真度外弹道算法可视化程序对弹道解算速度不小于 100 次/秒。

 

结语

新型虚拟现实狙击武器仿真训练系统,部署方便、维护简单,对训练场地要求低,无弹药消耗,无武器损耗,对参训人员绝对安全。可普遍用于部队的狙击武器射击基础理论教学训练和常规化训练,有助于狙击武器系统使用的军事技能在部队中快速普及。

  • 关键词:
  • 达瓦公司
  • 国防展
  • 仿真
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