专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
申请号 | CN202510295031.2 | 申请日 | 2025-03-13 |
公开(公告)号 | CN119808437A | 公开(公告)日 | 2025-04-11 |
申请人 | 北京西岐网络科技有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 杜征; 王帅; | 第一发明人 | 杜征 |
权利人 | 北京西岐网络科技有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 北京西岐网络科技有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份:北京市 | 城市 | 当前专利权人所在城市:北京市通州区 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:北京市通州区北皇木厂街1号院1号楼6层606 | 邮编 | 当前专利权人邮编:101100 |
主IPC国际分类 | G06F30/20 | 所有IPC国际分类 | G06F30/20 ; G05D1/622 ; G05D1/00 ; G06T17/05 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 无锡风创知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 刘永凡; |
摘要 | 本 发明 公开了一种基于 人工智能 与 大数据 的军事训练系统,涉及无人机自动化技术领域,解决无人机缺乏自动执行任务的能 力 和在丢失 信号 自主飞行中遇到障碍时无法及时进行调整的问题,包括训练建模模 块 、模拟训练模块、障碍 感知 模块、真实训练模块、目标识别模块,训练建模模块用于将初始区域的三维地理数据转换为三维模型,模拟训练模块用于对无人机模型进行模拟训练,障碍感知模块用于在无人机飞行的过程中对飞行路径内的障碍进行识别并躲避,路径规划模块依据路径更新指令和障碍坐标对无人机的飞行路径进行更新,真实训练模块用于对无人机的载重进行调整,目标识别模块用于无人机自动识别待投放区域内的识别目标,本发明基于模拟训练实现军事无人机的智能训练。 | ||
权利要求 | 1.一种基于人工智能与大数据的军事训练系统,其特征在于,包括: |
||
说明书全文 | 一种基于人工智能与大数据的军事训练系统技术领域[0001] 本发明属于无人机自动化技术领域,具体是一种基于人工智能与大数据的军事训练系统。 背景技术[0002] 军事训练系统中的无人机自动化训练是利用无人机模拟系统和相关设备,在虚拟环境中自动执行各种军事训练任务的过程。这种训练方式通过预设的程序和算法,使无人机能够自主完成起飞、飞行、侦察、打击等任务,从而有效提高训练效率和安全性,降低训练成本和风险。它可以帮助训练人员熟悉无人机操作,提升作战技能,增强应对复杂战场环境的能力。 [0003] 在现有技术中,无人机往往由无人机飞手进行操控,缺乏自动执行任务的能力,导致无人机在丢失信号自主飞行中遇到障碍时无法及时进行调整,且现有载重无人机缺少实际数据与环境相联系,导致无人机的环境感知能力较弱;为此,本发明提出一种基于人工智能与大数据的军事训练系统。 发明内容[0004] 本发明的目的在于:提出一种基于人工智能与大数据的军事训练系统,以解决上述背景技术中提出的问题。 [0005] 本发明所要解决的技术问题为:如何基于模拟训练实现军事无人机的智能训练。 [0006] 为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:一种基于人工智能与大数据的军事训练系统,包括: 数据库模块,用于存储初始区域内所有建筑的建筑名称、所有道路的道路名称和区域中心的经纬度; 数据采集模块,用于采集初始区域的三维地理数据并发送至训练建模模块; 训练建模模块,用于将初始区域的三维地理数据转换为三维模型,并将初始区域的三维模型发送至路径规划模块; 路径规划模块,用于规划无人机从初始坐标飞行至初始区域的飞行路径,并将无人机模型的飞行路径发送至模拟训练模块、障碍感知模块、真实训练模块和目标识别模块; 数据库模块,还用于存储无人机模型的允许飞行数据; 模拟训练模块,用于对无人机模型进行模拟训练,得到无人机模型的模拟飞行数据并发送至真实训练模块; 障碍感知模块,用于在无人机飞行的过程中对飞行路径内的障碍进行识别并躲避,生成路径更新指令或得到障碍坐标发送至路径规划模块; 路径规划模块,用于依据路径更新指令和障碍坐标对无人机的飞行路径进行更新; 数据采集模块,还用于采集初始区域的实时风速和实时温度并发送至真实训练模块; 真实训练模块,用于对无人机的载重进行调整,生成模拟训练指令发送至模拟训练模块; 数据采集模块,还用于采集待投放区域内的第一检测目标和第二检测目标并发送至目标识别模块; 目标识别模块,用于无人机自动识别待投放区域内的识别目标,得到物资投放指令发送至物资投放模块; 物资投放模块,用于将物资投放至第一检测目标中心或目标投放区域边缘。 [0007] 进一步地,初始区域为以初始区域的区域中心为圆点和第一长度为半径所构成的圆形区域;初始区域的三维地理数据包括初始区域内的道路宽度、建筑高度、建筑占地面积和建筑外部结构。 [0008] 进一步地,所述训练建模模块的工作过程具体如下:将初始区域内区域中心的经纬度作为三维直角坐标系的原点O,以正东方向作为X轴正方向,以正北方向作为Y轴正方向,以垂直于地面的方向作为Z轴正方向,建立三维直角坐标系OXYZ; 对初始区域的三维地理数据进行预处理,而后将预处理完成的三维地理数据转换为三维网格数据; 预处理步骤具体为:将初始区域的三维地理数据进行去噪处理,并将去噪的三维地理数据中的空白值进行填补;将预处理完成的三维地理数据进行网格化,得到初始区域的三维网格数据; 将初始区域的三维网格数据在三维直角坐标系中逐一构建,而后将初始区域内所有建筑的建筑名称与三维直角坐标系内的建筑进行匹配,同时将所有道路的道路名称与三维直角坐标系内的道路进行匹配,构建得到初始区域的三维模型。 [0009] 进一步地,所述路径规划模块的规划过程具体如下:在初始区域的三维模型中构建无人机模型,获取无人机模型在三维直角坐标系内的初始坐标,同时设定无人机模型的目标坐标; 其中,无人机模型的初始坐标属于初始区域; 构建无人机模型的飞行路径; 设置无人机模型的载重量为零,而后向无人机模型发送飞行指令,无人机模型依据飞行路径进行飞行; 其中,飞行指令为命令无人机模型从初始坐标沿飞行路径飞行至目标坐标,在目标坐标停留预设时长后沿飞行路径自动返航。 [0010] 进一步地,允许飞行数据包括无人机模型的最大允许起飞温度、最小允许起飞温度、标准允许起飞风速、最大允许起飞风速和最小允许起飞风速,以最小允许起飞温度为左端点,以最大允许起飞温度为右端点,从而得到无人机模型的标准允许起飞温度区间,同理,可得到标准允许起飞风速区间。 [0011] 进一步地,所述模拟训练模块的训练过程如下:步骤S1,将无人机模型的载重量设置为零,在标准允许起飞温度区间和风速为零的情况下对无人机模型进行第一测试,获取无人机模型返航时的剩余电量,若无人机模型返航时的剩余电量小于电量阈值或无法返航,则停止测试,并判定无人机模型训练失败;若无人机模型返航时的剩余电量大于等于电量阈值,则以固定载重量向上增加,直至无人机模型返航时的剩余电量为零,并将对应的载重量记为理想最大载重量;其中,取标准允许起飞温度区间的中间值进行第一测试; 步骤S2,获取无人机模型的最大允许起飞温度、最小允许起飞温度、标准允许起飞风速、最大允许起飞风速和最小允许起飞风速,将初始区域的三维模型对应温度设置为最小允许起飞温度,将初始区域的三维模型对应风速设置为最小允许起飞风速,无人机模型的载重量设置为零,对无人机模型进行第二测试; 步骤S3,若无人机模型返航时的剩余电量小于电量阈值或无法返航,则停止测试,并判定无人机模型训练失败。 [0012] 进一步地,所述模拟训练模块的训练过程还包括:步骤S4,若无人机模型返航时的剩余电量大于等于电量阈值,则设置初始区域的三维模型对应温度和风速不变,并以固定载重量向上增加无人机模型的载重量直至达到理想最大载重量,当测试得到无人机模型返航时的剩余电量小于电量阈值或无法返航,则将对应载重量记为无人机模型的最大载重量; 在得到无人机在当前温度和风速的最大载重量后,以风速为变量,温度为定量,测试无人机模型在固定温度和不同风速下的最大载重量; 同理,再以温度为变量,风速为定量,测试无人机模型在不同温度和固定风速下的最大载重量; 如此操作,得到无人机模型在不同风速和不同温度下的最大载重量; 步骤S5,将无人机模型的理想最大载重量、以及无人机模型在不同风速和不同温度下的最大载重量作为无人机模型的模拟飞行数据。 [0013] 进一步地,所述障碍感知模块的工作过程具体如下:构建无人机的障碍感知区域,具体为: 以无人机的几何中心作为圆心,以无人机内感知传感器的极限感知长度作为半径,将构建得到的球形区域作为无人机的障碍感知区域; 设置无人机的载重量为零,向无人机发送飞行指令,当无人机沿飞行路径飞行时障碍感知区域发出报警,无人机停止飞行,并通过障碍感知区域绘制障碍模型; 若障碍模型为无人机无法通过的障碍,则无人机立即返航,并生成路径更新指令; 若障碍模型为无人机可通过的障碍,则无人机记录障碍模型对应障碍坐标。 [0014] 进一步地,所述真实训练模块的工作过程为;获取无人机模型的模拟飞行数据,基于初始区域的实时风速和实时温度为无人机配置载重量; 以无人机模型的模拟飞行数据中固定百分比的载重量作为无人机的初始载重量,获取无人机以初始载重量沿飞行路径返航后的剩余电量; 若无人机的剩余电量大于零,判定无人机模型的模拟飞行数据准确,并继续进行训练; 若无人机的剩余电量等于零或无法返航,判定无人机模型的模拟飞行数据不准确,生成优化模拟训练指令; 以固定载重量向上增加,记录无人机返航时剩余电量为零时对应的实际载重量,与当前风速和温度对应的最大载重量进行比较,若实际载重量大于等于最大载重量,判定无人机模型的模拟飞行数据准确,将无人机模型的模拟飞行数据保存至数据库;若实际载重量小于最大载重量,判定无人机模型的模拟飞行数据不准确,生成优化模拟训练指令。 [0015] 进一步地,所述目标识别模块的工作过程具体如下:以初始区域的区域中心为圆点,第二长度为半径,构建待投放区域; 当无人机沿飞行路径到达待投放区域边缘时,启动目标识别; 当无人机通过目标识别检测到第一检测目标时,无人机飞行至第一检测目标中心的正上方,并生成物资投放指令; 其中,第一检测目标为待投放区域内地面上的特殊图案或特殊形状物体,特殊图案或特殊物体为事先输入至无人机的图像识别模型进行训练的图案或物体,无人机在本地即可进行图像识别; 当无人机通过目标识别未检测到第一检测目标时,开始检测第二检测目标,若检测到第二检测目标,则以第二检测目标为圆心,第三长度为半径构建目标投放区域,同时无人机获取目标投放区域的投放区域边缘,并飞行至投放区域边缘正上方,生成物资投放指令; 若未检测到第二检测目标,无人机立即返航; 具体的,第二检测目标为待投放区域内身穿特殊颜色的人员或有特殊颜色的物体,无人机通过捕捉待投放区域内的特殊颜色,与本地预设颜色进行比对; 若本地预设颜色与特殊颜色相同,则判定带有特殊颜色的人员或有特殊颜色的物体为第二检测目标; 若本地预设颜色与特殊颜色不相同,则不进行任何操作; 其中,第一长度大于第二长度,第二长度大于第三长度,第三长度大于零。 [0016] 综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:1、本发明首先通过训练建模模块将初始区域的三维地理数据转换为三维模型,并将初始区域的三维模型发送至路径规划模块,路径规划模块规划无人机从初始坐标飞行至初始区域的飞行路径,并将无人机模型的飞行路径发送至模拟训练模块、障碍感知模块、真实训练模块和目标识别模块,而后通过模拟训练模块对无人机模型进行模拟训练,得到无人机模型的模拟飞行数据,并将无人机模型的模拟飞行数据发送至真实训练模块,同时还利用障碍感知模块对在无人机飞行的过程中对飞行路径内的障碍进行识别并躲避,实际训练时,通过真实训练模块对无人机的载重进行调整,生成模拟训练指令发送至模拟训练模块,本发明结合基于模拟训练实现军事无人机的智能训练; 2、本发明还采集待投放区域内的第一检测目标和第二检测目标,并通过目标识别模块对无人机自动识别待投放区域内的识别目标,得到物资投放指令发送至物资投放模块,利用物资投放模块将物资投放至第一检测目标中心或目标投放区域边缘。 附图说明 [0017] 为了便于本领域技术人员理解,下面结合附图对本发明作进一步的说明。 [0018] 图1为本发明的整体系统框图;图2为本发明中初始区域对应三维模型的俯视图; 图3为本发明中无人机模型的温度‑最大载重量示例图; 图4为本发明中无人机模型的风速‑最大载重量示例图; 图5为本发明中无人机的障碍感知区域俯视图; 图6为待投放区域内第一检测目标和第二检测目标示例图。 具体实施方式[0019] 下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。 [0020] 实施例一:请参阅图1‑图6所示,本发明提供的技术方案为:一种基于人工智能与大数据的军事训练系统,主要用于在信号较弱的区域使无人机可严格按照预设指令完成任务,包括数据采集模块、训练建模模块、路径规划模块、模拟训练模块、障碍感知模块、真实训练模块、目标识别模块、物资投放模块和数据库模块,所述数据库模块连接有训练建模模块、模拟训练模块和目标识别模块;所述数据库模块用于存储初始区域内所有建筑的建筑名称、所有道路的道路名称和区域中心的经纬度; 需要具体说明的是,初始区域为以初始区域的区域中心为圆点和第一长度为半径所构成的圆形区域; 所述数据采集模块用于采集初始区域的三维地理数据,并发送至训练建模模块; 其中,初始区域的三维地理数据包括初始区域内的道路宽度、建筑高度、建筑占地面积和建筑外部结构等。 [0021] 所述训练建模模块用于将初始区域的三维地理数据转换为三维模型;如图2所示,在本实施例中,训练建模模块的工作过程具体如下: 将初始区域内区域中心的经纬度作为三维直角坐标系的原点O,以正东方向作为X轴正方向,以正北方向作为Y轴正方向,以垂直于地面的方向作为Z轴正方向,建立三维直角坐标系OXYZ; 对初始区域的三维地理数据进行预处理,而后将预处理完成的三维地理数据转换为三维网格数据; 预处理步骤具体为:将初始区域的三维地理数据进行去噪处理,并将去噪的三维地理数据中的空白值进行填补;将预处理完成的三维地理数据进行网格化,得到初始区域的三维网格数据; 将初始区域的三维网格数据在三维直角坐标系中逐一构建,而后将初始区域内所有建筑的建筑名称与三维直角坐标系内的建筑进行匹配,同时将所有道路的道路名称与三维直角坐标系内的道路进行匹配,构建得到初始区域的三维模型; 需要具体说明的是,后续对无人机的模拟训练均在初始区域的三维模型中进行训练,并非在真实环境中进行训练; 所述训练建模模块将初始区域的三维模型发送至路径规划模块。 [0022] 在本实施例中,所述路径规划模块用于规划无人机从初始坐标飞行至初始区域的飞行路径;在本实施例中,路径规划模块的规划过程具体如下: 在初始区域的三维模型中构建无人机模型,获取无人机模型在三维直角坐标系内的初始坐标,同时设定无人机模型的目标坐标; 其中,无人机模型的初始坐标属于初始区域; 在具体实施时,无人机模型的目标坐标可以为初始区域内任一一点的坐标,在本实施例中,无人机模型的目标坐标为初始区域的区域中心对应坐标; 构建无人机模型的飞行路径;其中,构建无人机模型的飞行路径为现有技术,通常使用A‑Star算法、快速随机树算法或蚁群算法等; 设置无人机模型的载重量为零,而后向无人机模型发送飞行指令,无人机模型依据飞行路径进行飞行; 其中,飞行指令为命令无人机模型从初始坐标沿飞行路径飞行至目标坐标,在目标坐标停留预设时长后沿飞行路径自动返航。 [0023] 所述路径规划模块将无人机模型的飞行路径发送至模拟训练模块、障碍感知模块、真实训练模块和目标识别模块。 [0024] 所述数据库模块还用于存储无人机模型的允许飞行数据,允许飞行数据为无人机模型的最大允许起飞温度、最小允许起飞温度、标准允许起飞风速、最大允许起飞风速和最小允许起飞风速,以最小允许起飞温度为左端点,以最大允许起飞温度为右端点,从而得到无人机模型的标准允许起飞温度区间,同理,可得到标准允许起飞风速区间;所述模拟训练模块用于对无人机模型进行模拟训练,得到无人机模型的模拟飞行数据; 如图2‑图4所示,在本实施例中,模拟训练模块的训练过程具体如下: 步骤S1,将无人机模型的载重量设置为零,在标准允许起飞温度区间和风速为零的情况下对无人机模型进行第一测试,获取无人机模型返航时的剩余电量,若无人机模型返航时的剩余电量小于电量阈值或无法返航,则停止测试,并判定无人机模型训练失败;若无人机模型返航时的剩余电量大于等于电量阈值,则以固定载重量向上增加,直至无人机模型返航时的剩余电量为零,并将对应的载重量记为理想最大载重量;其中,取标准允许起飞温度区间的中间值进行第一测试; 步骤S2,获取无人机模型的最大允许起飞温度、最小允许起飞温度、标准允许起飞风速、最大允许起飞风速和最小允许起飞风速,将初始区域的三维模型对应温度设置为最小允许起飞温度,将初始区域的三维模型对应风速设置为最小允许起飞风速,无人机模型的载重量设置为零,对无人机模型进行第二测试; 步骤S3,若无人机模型返航时的剩余电量小于电量阈值或无法返航,则停止测试,并判定无人机模型训练失败; 步骤S4,若无人机模型返航时的剩余电量大于等于电量阈值,则设置初始区域的三维模型对应温度和风速不变,并以固定载重量向上增加无人机模型的载重量直至达到理想最大载重量,当测试得到无人机模型返航时的剩余电量小于电量阈值或无法返航,则将对应载重量记为无人机模型的最大载重量; 在得到无人机在当前温度和风速的最大载重量后,以风速为变量,温度为定量,测试无人机模型在固定温度和不同风速下的最大载重量; 同理,再以温度为变量,风速为定量,测试无人机模型在不同温度和固定风速下的最大载重量; 如此操作,得到无人机模型在不同风速和不同温度下的最大载重量; 步骤S5,将无人机模型的理想最大载重量、以及无人机模型在不同风速和不同温度下的最大载重量作为无人机模型的模拟飞行数据; 所述模拟训练模块将无人机模型的模拟飞行数据发送至真实训练模块。 [0025] 在本实施例中,所述障碍感知模块用于在无人机飞行的过程中对飞行路径内的障碍进行识别并躲避;如图5所示,在本实施例中,无人机配置有感知传感器,感知传感器包括但不限于激光雷达和红外传感器等,障碍感知模块的工作过程具体如下: 构建无人机的障碍感知区域; 具体的,以无人机的几何中心作为圆心,以无人机内感知传感器的极限感知长度作为半径,将构建得到的球形区域作为无人机的障碍感知区域; 设置无人机的载重量为零,向无人机发送飞行指令,当无人机沿飞行路径飞行时障碍感知区域发出报警,无人机停止飞行,并通过障碍感知区域绘制障碍模型; 若障碍模型为无人机无法通过的障碍,则无人机立即返航,并生成路径更新指令; 若障碍模型为无人机可通过的障碍,则无人机记录障碍模型对应障碍坐标; 所述障碍感知模块将路径更新指令或障碍坐标发送至路径规划模块,所述路径规划模块依据路径更新指令和障碍坐标对无人机的飞行路径进行更新。 [0026] 进一步地,所述数据采集模块还用于采集初始区域的实时风速和实时温度,并发送至真实训练模块;所述真实训练模块用于对无人机的载重进行调整; 具体的,获取无人机模型的模拟飞行数据,基于初始区域的实时风速和实时温度为无人机配置载重量; 进一步地,以无人机模型的模拟飞行数据中固定百分比的载重量作为无人机的初始载重量,获取无人机以初始载重量沿飞行路径返航后的剩余电量; 若无人机的剩余电量大于零,判定无人机模型的模拟飞行数据准确,并继续进行训练; 若无人机的剩余电量等于零或无法返航,判定无人机模型的模拟飞行数据不准确,生成优化模拟训练指令; 以固定载重量向上增加,记录无人机返航时剩余电量为零时对应的实际载重量,与当前风速和温度对应的最大载重量进行比较,若实际载重量大于等于最大载重量,判定无人机模型的模拟飞行数据准确,将无人机模型的模拟飞行数据保存至数据库;若实际载重量小于最大载重量,判定无人机模型的模拟飞行数据不准确,生成优化模拟训练指令; 所述真实训练模块将模拟训练指令发送至模拟训练模块。 [0027] 在本实施例中,所述数据采集模块还用于采集待投放区域内的第一检测目标和第二检测目标,并发送至目标识别模块;所述目标识别模块用于无人机自动识别待投放区域内的识别目标; 在本实施例中,无人机配置有高清摄像机,目标识别模块的工作过程具体如下: 以初始区域的区域中心为圆点,第二长度为半径,构建待投放区域; 当无人机沿飞行路径到达待投放区域边缘时,启动目标识别; 如图6所示,当无人机通过目标识别检测到第一检测目标时,无人机飞行至第一检测目标中心的正上方,并生成物资投放指令; 其中,第一检测目标为待投放区域内地面上的特殊图案或特殊形状物体,特殊图案或特殊物体为事先输入至无人机的图像识别模型进行训练的图案或物体,无人机在本地即可进行图像识别; 当无人机通过目标识别未检测到第一检测目标时,开始检测第二检测目标,若检测到第二检测目标,则以第二检测目标为圆心,第三长度为半径构建目标投放区域,同时无人机获取目标投放区域的投放区域边缘,并飞行至投放区域边缘正上方,生成物资投放指令; 若未检测到第二检测目标,无人机立即返航; 具体的,第二检测目标为待投放区域内身穿特殊颜色的人员或有特殊颜色的物体,无人机通过捕捉待投放区域内的特殊颜色,与本地预设颜色进行比对; 若本地预设颜色与特殊颜色相同,则判定带有特殊颜色的人员或有特殊颜色的物体为第二检测目标; 若本地预设颜色与特殊颜色不相同,则不进行任何操作; 其中,第一长度大于第二长度,第二长度大于第三长度,第三长度大于零; 所述目标识别模块将物资投放指令发送至物资投放模块。 [0028] 所述物资投放模块用于将物资投放至第一检测目标中心或目标投放区域边缘。 [0029] 在本申请中,若出现相应的计算公式,则上述计算公式均是去量纲取其数值计算,公式中存在的权重系数、比例系数等系数,其设置的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个结果值,关于权重系数和比例系数的大小,只要不影响参数与结果值的比例关系即可。 |