CN105336241A - 一种危情生存模拟训练系统及其建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种危情生存模拟训练系统及其建立方法，该系统包括：表现层，提供用户与系统互动的人机交互界面；应用层，集中该系统的核心应用功能；驱动层，集成了Unity3D服务引擎和若干常用组件；集成层，为底层数据与服务的整合层，把下位的资源层的程序与数据转换为上位的驱动层可以操作的服务组件；资源层，提供上层调用所需的基本数据与服务组件，即数据资源和控制资源，本发明利用计算机仿真技术、虚拟现实与动漫多媒体技术实现了危情生存的模拟训练。

Description

一种危情生存模拟训练系统及其建立方法

技术领域

本发明涉及危情生存、计算机仿真技术、虚拟现实与动漫多媒体技术，特别是涉及一种危情生存模拟训练系统及其建立方法。

背景技术

危情生存就是生活中可能会遇到的危险情况及在此情况下的生存技能与对策。由于很多生存技能实训项目危险性大、成本高、管理难度大等问题，使得真实场景的实训不切实际，而随着计算机仿真技术、虚拟现实与动漫多媒体技术以及3D技术的发展，实有必要提出一种危情生存模拟训练系统及其建构方法，以利用计算机仿真技术、虚拟现实与动漫多媒体技术实现危情生存的模拟训练，解决现有危情生存真实场景实训不切实际的问题。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种危情生存模拟训练系统及其建立方法，其利用计算机仿真技术、虚拟现实与动漫多媒体技术实现了危情生存的模拟训练，解决了现有危情生存真实场景实训不切实际的问题。

为达上述及其它目的，本发明提出一种危情生存模拟训练系统，包括：

表现层，提供用户与系统互动的人机交互界面；

应用层，集中该系统的核心应用功能；

驱动层，集成了Unity3D服务引擎和若干常用组件；

集成层，为底层数据与服务的整合层，把下位的资源层的程序与数据转换为上位的驱动层可以操作的服务组件；

资源层，提供上层调用所需的基本数据与服务组件，即数据资源和控制资源。

进一步地，所述表现层通过底层的业务构件的支持，基于构件的混聚来构建新的业务流程，实现该系统的可视化建构。

进一步地，所述应用层包括理论学习区、基础培训区、3D模拟实训区、在线考试区。

进一步地，所述驱动层集成了ActiveX组件、通信报文组件、任务流组件和控制流组件。

进一步地，所述驱动层将常用业务模块封装成专门处理特定信息的服务组件或构件。

进一步地，所述数据资源包括：二维数据资源、三维数据资源、日志文件以及配置文件。

进一步地，所述控制资源为学习、实训、管理、评价组件及其属性信息。

为达到上述目的，本发明还提供一种危情生存模拟训练系统的建立方法，包括如下步骤：

步骤一，基于3DStudioMax设计系统的环境与场景模型，根据类似现实事件的地形及影像数据，通过人工加工与处理，以危商知识模型数据为控制流来制作；

步骤二，将特定场景的三维模型数据导入到Unity3D引擎中，然后导入二维场景模型数据库，添加碰撞检测设置、训练模型操作，并将场景所配套的音频、视频文件进行集成，生成面向特定危情场景的互动框架；

步骤三，制作系统所需的音视频文件；

步骤四，通过编写脚本，实现危商能力素质模型所要求的面向特定场景的行为模型。

进一步地，于步骤一中，制作人物和工具模型使用渲染技术加以预处理。

进一步地，于步骤三中，基于多媒体技术的音响仿真模块、基于惯性感应器的运动仿真模块、基于计算机图形图像技术和3D技术的视景仿真模块和基于数字手套的操作仿真模块制作系统所需的音视频文件。

与现有技术相比，本发明一种危情生存模拟训练系统及其建立方法，其利用计算机仿真技术、虚拟现实与动漫多媒体技术实现了危情生存的模拟训练，解决了现有危情生存真实场景实训不切实际的问题。

附图说明

图1为本发明一种危情生存模拟训练系统的总体逻辑架构图；

图2为本发明一种危情生存模拟训练系统的建立方法的步骤流程图；

图3为本发明较佳实施例中步骤203的示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种危情生存模拟训练系统的总体逻辑架构图。如图1所示，本发明一种危情生存模拟训练系统，包括：表现层10、应用层20、驱动层30、集成层40以及资源层50。

其中，表现层10为用户与系统互动的人机交互界面，也是系统的入口，通过底层的业务构件的支持，基于构件的混聚(mash-up)来构建新的业务流程，实现模型的可视化建构。

应用层20，集中了系统的核心应用功能，包括理论学习区、基础培训区、3D模拟实训区、在线考试区等系列应用。

驱动层30为系统的核心技术层，也称为服务层，它集成了Unity3D服务引擎和一系列常用组件，比如：ActiveX组件、通信报文组件、任务流组件和控制流组件等。将常用业务模块封装成专门处理特定信息的服务组件或构件。

集成层40是底层数据与服务的整合层，它把下位的资源层的程序与数据转换为上位的驱动层可以操作的服务组件。

资源层50提供上层调用所需的基本数据与服务组件，即数据资源和控制资源。数据资源包括：二维数据资源(*.png、*.jpg、*.bmp文件)，三维数据资源(*.dts文件)，日志文件(*.log文件)，配置文件(*.ini、*.xml文件)等。控制资源是学习、实训、管理、评价等组件及其属性信息等。

具体地，应用层20主要实现以下四部分功能：理论学习、应用基础实训、在线模拟训练和在线考试，依照实训内容的要求，通过软件实现相应的实训功能模块，主要包括：

(1)理论学习模块。进入理论学习模块，首先通过选择教材、篇章和小节，确定需要学习的知识；随即就可看到各种实训场景，并通过对话、视频、图片等方式进行个人安全基本知识的学习。

(2)应用基础实训模块。在应用基础实训模块中，首先需要选择学习的内容和场景；在实训时，还需要选择个人防护装备、外部环境等；实训内容还包括日常习惯与安全意识、危情处置流程学习、实际操作演练等。最后，对于本次实训学习，会有一个综合的考评。

(3)在线模拟训练模块。系统以三维仿真技术为基础平台，搭载定制化开发的立体显示设备，让用户佩戴立体眼镜即可在任意环境下呈现不同的日常生活画面。模拟教学系统包含两种学习模式：顺序模式和自由模式。分别为初级学习和强化训练提供人性化的学习方式。顺序模式可以根据危情正确处理流程进行逐步学习，在每项任务开始前会弹出提示框，提示下一步应该执行哪项任务，这样可以帮助学员快速了解相关应急处置流程。自由模式可按照学员自身需求，有针对性的对某项任务进行深入学习，而不需要每次都从新开始学习整个流程。

(4)在线考试模块。在线考试是对实训的一次综合考核过程。学员可自己选择模拟场景，参加模拟考试，考试结束后可立即查询考试成绩。

图2为本发明一种危情生存模拟训练系统的建立方法的步骤流程图。如图2所示，本发明一种危情生存模拟训练系统的建立方法，包括如下步骤：

步骤201，基于3DStudioMax设计系统原型，即系统的环境与场景模型，是模拟现实互动过程的模型，根据类似现实事件的地形及影像数据，通过人工加工与处理，以危商知识模型数据为控制流来制作，较佳地，制作人物和工具模型并使用渲染技术加以预处理。

步骤202，将特定场景的三维模型数据导入到Unity3D引擎中，然后导入二维场景模型数据库，添加碰撞检测设置、训练模型等操作，并将场景所配套的音频、视频文件进行集成，生成面向特定危情场景的互动框架。较佳地，本发明开发过程中大量地运用到公告板(billboard)渲染技术，大大减少了场景渲染计算量，提高了系统的流畅度，降低了对开发环境配置的要求，它主要是用于没有固定表面效果的物体的快速展现，如烟雾、火焰、爆炸、云彩、树木等等，公告板技术和纹理的Alpha混合一起使用的，能够以极低的系统资源实现丰富的绘制效果。

步骤203，制作系统所需的音视频文件，其中音频文件采用真人语音录制，音频、视频文件使用AdobePremierePro编辑与合成，动画文件使用AdobeFlashProfessional制作。本发明主要应用了基于多媒体技术的音响仿真模块、基于惯性感应器的运动仿真模块、基于计算机图形图像技术和3D技术的视景仿真模块和基于数字手套的操作仿真模块。其中，采用了环绕立体声的制作技术实现场景的音响效果，通过固定在人体特定部位的集成了加速度计、磁力计、陀螺仪等功能的惯性传感器采集人体的动作信息，通过无线传输模块与系统互动。各个传感器相互通信构成了无线传感网络，捕获人体运动信息，这些数据和数字手套捕获的手部动作数据一起，经过输入模块与控制系统互动。在输入和反馈模块中，都要对场景进行3D渲染和绘制，形成实时逼真的互动场景，如图3所示。

步骤204，通过编写脚本，实现危商能力素质模型所要求的面向特定场景的行为模型，类似于游戏通关模型。

本发明实现了训练平台的界面、场景、以及角色模型等的设计，以及角色模型、角色动画的制作，并开发了主要程序代码，经过多次调试直至控制模型基本流畅，本发明采用的Unity3D引擎中提供了高效的界面搭建功能组件，控制是利用一类被称为OnGUI()的函数，只要控制脚本以每帧调用，本发明将已经完成的Unity3D模拟训练系统发布成.exe文件格式和.apk文件格式，然后分别在PC机和Android手机上面进行真机测试，具有较好的效果。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种危情生存模拟训练系统，包括：

表现层，提供用户与系统互动的人机交互界面；

应用层，集中该系统的核心应用功能；

驱动层，集成了Unity3D服务引擎和若干常用组件；

集成层，为底层数据与服务的整合层，把下位的资源层的程序与数据转换为上位的驱动层可以操作的服务组件；

资源层，提供上层调用所需的基本数据与服务组件，即数据资源和控制资源。

2.如权利要求1所述的一种危情生存模拟训练系统，其特征在于：所述表现层通过底层的业务构件的支持，基于构件的混聚来构建新的业务流程，实现该系统的可视化建构。

3.如权利要求1所述的一种危情生存模拟训练系统，其特征在于：所述应用层包括理论学习区、基础培训区、3D模拟实训区、在线考试区。

4.如权利要求1所述的一种危情生存模拟训练系统，其特征在于：所述驱动层集成了ActiveX组件、通信报文组件、任务流组件和控制流组件。

5.如权利要求4所述的一种危情生存模拟训练系统，其特征在于：所述驱动层将常用业务模块封装成专门处理特定信息的服务组件或构件。

6.如权利要求1所述的一种危情生存模拟训练系统，其特征在于：所述数据资源包括：二维数据资源、三维数据资源、日志文件以及配置文件。

7.如权利要求1所述的一种危情生存模拟训练系统，其特征在于：所述控制资源为学习、实训、管理、评价组件及其属性信息。

8.一种危情生存模拟训练系统的建立方法，包括如下步骤：

步骤一，基于3DStudioMax设计系统的环境与场景模型，根据类似现实事件的地形及影像数据，通过人工加工与处理，以危商知识模型数据为控制流来制作；

步骤二，将特定场景的三维模型数据导入到Unity3D引擎中，然后导入二维场景模型数据库，添加碰撞检测设置、训练模型操作，并将场景所配套的音频、视频文件进行集成，生成面向特定危情场景的互动框架；

步骤三，制作系统所需的音视频文件；

步骤四，通过编写脚本，实现危商能力素质模型所要求的面向特定场景的行为模型。

9.如权利要求8所述的一种危情生存模拟训练系统的建立方法，其特征在于：于步骤一中，制作人物和工具模型使用渲染技术加以预处理。

10.如权利要求8所述的一种危情生存模拟训练系统的建立方法，其特征在于：于步骤三中，基于多媒体技术的音响仿真模块、基于惯性感应器的运动仿真模块、基于计算机图形图像技术和3D技术的视景仿真模块和基于数字手套的操作仿真模块制作系统所需的音视频文件。