CN108520667A - 一种基于虚拟现实的高铁实训教学系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于虚拟现实的高铁实训教学系统，包括服务器、VR显示设备、控制器设备，服务器搭建三维虚拟现实场景并控制数据传输，用户应用VR显示设备及控制器设备，根据VR显示场景应用控制器实现实训操作。基于该系统及方法，用户能够针对不同的紧急情况进行实训模拟，实现容易可重复应用。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，更具体地，涉及一种基于虚拟现实技术的高铁实训系统及方法。
背景技术
中国的高铁已经成为世界前列，随之而来的高铁乘务人才缺口首当其冲，培养高铁乘务人才过程中应用真实环境进行实训操作有利于提高学生职业技能素质。然而，现有的培训系统存在以下问题：
1没有真车，无法实现现场实训；
2有真车，但对于事故或故障等特殊情境难以重复再现，学生很难真实地应对这些特殊情境，致使人员体验不足；
3有真车，仍然无法使每位学生都能充分在真实环境中进行实训操作，难以跟踪监控每位学生的操作过程，使得学生掌握实践知识的速度和强度。
基于上述问题，导致现有的乘务人才培训教学模式单一、实训体验差、学习效率低下等系列缺陷。
发明内容
本发明针对现有技术不足和缺陷，提供一种应用VR设备的高铁实训系统及方法，以实现更人性化、更真实、教学模式多样化提高教学质量的目的。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于虚拟现实的高铁实训教学系统，包括服务器、VR显示设备、控制器设备；
服务器，用于搭建三维全景的高铁应急虚拟场景，所述的高铁应急虚拟场景包括车厢火灾应急场景、乘客突发病情场景，所述的车厢火灾应急场景包括背景环境、消防道具、若干起火点及各起火点的火势，所述的乘客突发病情场景包括背景环境、乘客模型；在本实施例中虚拟场景模块中通过Unity 3D游戏引擎与3D Max三维建模软件共同搭建渲染虚拟场景中的物体；
VR显示设备，用于显示三维全景的高铁应急虚拟场景，并同步显示虚拟用户模型的移动画面及执行动作画面；
控制器设备，用于用户选择菜单以及用户控制虚拟场景中用户模型的移动、动作执行。
进一步的，所述服务器还包括存储单元、评分单元，存储单元用于记录存储用户操作数据，评分单元用于评判用户操作过程。
进一步的，所述的VR显示设备包括VR眼镜或者VR头盔，控制器设备包括手持式控制器或者数据手套。
一种基于虚拟现实的高铁实训教学方法，所述方法具体包括以下步骤：
S1在服务器端仿真生成多种三维全景虚拟现实的高铁应急虚拟场景，所述的高铁应急虚拟场景包括车厢火灾应急场景、乘客突发病情场景；
S2用户触发控制器设备在主菜单上选取高铁应急虚拟场景，根据用户选择进入一种高铁应急虚拟场景，通过VR显示设备展示对应预设的三维场景；
S3获取用户的操作指令，根据所述的操作指令控制虚拟用户模型移动、执行动作；
S4检测用户实施动作的次数调整高铁应急虚拟场景中的情境变化，模拟真实环境下应急操作。
进一步的，如果S2步骤中选取进入车厢火灾应急场景，展示预设的车厢火灾三维场景，所述的车厢火灾三维场景中包括：背景环境、消防道具、若干起火点及各起火点的火势；控制用户模型移动至消防道具的预设位置，获取用户的消防道具使用指令，控制用户模型携带消防道具移动至对应的起火点，控制用户模型实施灭火操作；根据灭火操作调整起火点的火势情境；所述的灭火操作包括拔灭火器保险销动作、翻转灭火器动作以及按压灭火器压把动作。
进一步的，如果S2步骤中如果选取进入乘客突发病情场景，展示预设的乘客突发病情场景，所述的乘客突发病情场景包括：背景环境、乘客模型；控制用户模型移动至突发病情乘客的预设位置，控制用户模型实施抢救操作，根据抢救操作调整乘客的病情状态；所述的抢救操作包括询问检查动作、胸外按压动作、人工呼吸动作；所述的病情状态通过心跳曲线体现。
进一步的，用户操作过程实时记录存储至服务器端，服务器端的评分单元根据用户操作时间、动作类型选择进行综合评分。
本发明的有益效果为通过沉浸式体验高铁乘务实训方法，使得用户能够通过该系统进行实训训练，用户能够针对不同的应急情况进行对应的模拟训练，提高用户对于高铁中出现突发性情况的应对能力及快速反应能力；避免真实道具的破损与浪费、节约成本；并且通过记录存储用户操作过程方便用户总结学习也利于教师进行针对性的指导。
附图说明
图1为实施中的基于虚拟现实的高铁实训教学系统的工作流程；
图2为实施例中的火灾应急场景；
图3为实施例中的乘客突发病情场景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本实施例公开了一种基于虚拟现实的高铁实训教学系统，如图1所示，包括服务器、VR显示设备、控制器设备；
服务器，用于搭建三维全景的高铁应急虚拟场景，所述的高铁应急虚拟场景包括车厢火灾应急场景、乘客突发病情场景，所述的车厢火灾应急场景包括背景环境、消防道具、若干起火点及各起火点的火势，所述的乘客突发病情场景包括背景环境、乘客模型；在本实施例中虚拟场景模块中通过Unity 3D游戏引擎与3D Max三维建模软件共同搭建渲染虚拟场景中的物体，本实施例中搭建的火灾应急场景如图2所示，乘客突发病情场景如图3所示。
VR显示设备，用于显示三维全景的高铁应急虚拟场景，并同步显示虚拟用户模型的移动画面及执行动作画面；在本实施例中应用HTC穿戴式头盔。
控制器设备，用于用户选择菜单以及用户控制虚拟场景中用户模型的移动、动作执行；在本实施例中应用HTC Vive的VR手柄，该手柄包含触控板、扳机键、握持键、菜单键、系统键；触控板用于用户角色移动，将拇指放在右手手柄触控板上，按下可进行360°的角色移动；按下的位置越靠近触控板边缘，角色移动速度越快；扳机键用于选取或确认目标，使用食指按下扳机键将会发出射线，确定需要选取的目标，按下扳机键发出射线到目标上进行选取或确认；握持键用于手柄的抓握，在该模块中用于按压灭火器进行喷射；菜单键点击菜单键，将会弹出道具环形列表；拇指触碰在触控板上进行滑动，当滑动到具体某个道具时，按下触控板即可选定该道具，若无需选择道具，则再次点击菜单键关闭环形道具列表；点击系统键将会跳转至HTC主界面，再按一下则回到VR场景。
一种基于虚拟现实的高铁实训教学方法，所述方法具体包括以下步骤：
S1在服务器端仿真生成多种三维全景虚拟现实的高铁应急虚拟场景，所述的高铁应急虚拟场景包括车厢火灾应急场景、乘客突发病情场景；
S2用户触发控制器设备在主菜单上选取高铁应急虚拟场景，根据用户选择进入一种高铁应急虚拟场景，通过VR显示设备展示对应预设的三维场景；
S3获取用户的操作指令，根据所述的操作指令控制虚拟用户模型移动、执行动作；
S4检测用户实施动作的次数调整高铁应急虚拟场景中的情境变化，模拟真实环境下应急操作。
如果S2步骤中选取进入车厢火灾应急场景，具体操作情况如下：
用户以第一视角进入预设位置，其他乘务员走到用户角色前面进行剧情对白：告知用户角色后车厢失火位置；并要求用户角色赶紧前往车厢内进行灭火操作；用户操作手柄上的触控板移动寻找消防道具，操作手柄上的扳机键发出射线，再次按下扳机键拾取消防道具；操作手柄上的触控板移动至火灾位置，向用户在第一视角上展示预设的车厢火灾三维场景，车厢火灾三维场景中包括：车厢背景环境、若干起火点及起火点的火势情况；用户操作握持键进行灭火器保险销动作、翻转灭火器动作以及按压灭火器压把动作，灭火器进行喷雾，并根据灭火操作调整起火点的火势情境。
如果S2步骤中选取进入乘客突发病情场景，具体操作情况如下：
用户以第一视角进入预设位置，旅客走到用户角色前面进行剧情对白：告知用户角色车厢内有旅客晕倒；并要求用户角色赶紧过去查看操作；用户操作手柄上的触控板移动至状况车厢内，达到旅客晕倒的地点后，使用手柄控制虚拟用户模型拍旅客的肩膀并对旅客进行询问操作；询问病人之后，发现病人无反应，根据系统提示检查病人呼吸与心跳；移动VR头盔聚焦至系统特性显示出，按下握持键执行确认操作；通过检查，发现病人无呼吸和心跳；系统提示进行急救并演示胸外按压；系统播放完演示之后；由用户角色对病人进行胸外按压操作；按扳机键认操作进行胸外按压操作；胸外按压完成之后，根据系统的指引，通过移动VR头盔聚焦至系统在病人额头的特效处并按下手柄上的握持键行操作；查看病人口鼻无异物，准备进行人工呼吸；对病人进行人工呼吸的时候，需要观察病人的胸部是否有起伏；持续2分钟的高效率的CPR：以心脏按压：人工呼吸=30:2的比例进行，操作5个周期后，检查病人是否恢复心跳与呼吸。所述的病情状态通过心跳曲线体现，该曲线以及用户操作数据实时在显示界面上显示。
同时，在本实施例中用户操作过程实时记录存储至服务器端的存储单元，教师可以调用出来查看，可以对学员的学习和操作进行有效的监督服务器端的评分单元根据用户操作时间、动作类型选择进行综合评分。
Claims (7)
1.一种基于虚拟现实的高铁实训教学系统，其特征在于包括服务器、VR显示设备、控制器设备；
服务器，用于搭建三维全景的高铁应急虚拟场景，所述的高铁应急虚拟场景包括车厢火灾应急场景、乘客突发病情场景，所述的车厢火灾应急场景包括背景环境、消防道具、若干起火点及各起火点的火势，所述的乘客突发病情场景包括背景环境、乘客模型；
VR显示设备，用于显示三维全景的高铁应急虚拟场景，并同步显示虚拟用户模型的移动画面及执行动作画面；
控制器设备，用于用户选择菜单以及用户控制虚拟场景中用户模型的移动、动作执行。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的高铁实训教学系统，其特征在于：所述服务器还包括存储单元、评分单元，存储单元用于记录存储用户操作数据，评分单元用于评判用户操作过程。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的高铁实训教学系统，其特征在于：所述的VR显示设备包括VR眼镜或者VR头盔，控制器设备包括手持式控制器或者数据手套。
4.一种基于虚拟现实技术的高铁实训方法，其特征在于，包括如下步骤：
在服务器端仿真生成多种三维全景虚拟现实的高铁应急虚拟场景，所述的高铁应急虚拟场景包括车厢火灾应急场景、乘客突发病情场景；
用户触发控制器设备在主菜单上选取高铁应急虚拟场景，根据用户选择进入一种高铁应急虚拟场景，通过VR显示设备展示对应预设的三维场景；
获取用户的操作指令，根据所述的操作指令控制虚拟用户模型移动、执行动作；
检测用户实施动作的次数调整高铁应急虚拟场景中的情境变化，模拟真实环境下应急操作。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的高铁实训方法，其特征在于，如果选取进入车厢火灾应急场景，展示预设的车厢火灾三维场景，所述的车厢火灾三维场景中包括：背景环境、消防道具、若干起火点及各起火点的火势；控制用户模型移动至消防道具的预设位置，获取用户的消防道具使用指令，控制用户模型携带消防道具移动至对应的起火点，控制用户模型实施灭火操作；根据灭火操作调整起火点的火势情境；所述的灭火操作包括拔灭火器保险销动作、翻转灭火器动作以及按压灭火器压把动作。
6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的高铁实训方法，其特征在于，如果选取进入乘客突发病情场景，展示预设的乘客突发病情场景，所述的乘客突发病情场景包括：背景环境、乘客模型；控制用户模型移动至突发病情乘客的预设位置，控制用户模型实施抢救操作，根据抢救操作调整乘客的病情状态；所述的抢救操作包括询问检查动作、胸外按压动作、人工呼吸动作；所述的病情状态通过心跳曲线体现。
7.根据权利要求4至6任一项所述的一种基于虚拟现实技术的高铁实训方法，其特征在于，还包括评分步骤：用户操作过程实时记录存储至服务器端，服务器端的评分单元根据用户操作时间、动作类型选择进行综合评分。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180911 |