CN108986589A - 一种基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统及方法，其涉及虚拟现实技术领域，旨在解决现有的游艇培训方式培训成本高、安全风险大且培训效果差的问题。其技术方案要点是，包括模拟驾驶培训设备、虚拟现实眼镜、驾驶器件和语音输出装置；虚拟现实眼镜与模拟驾驶培训设备相连，用于向学员展示虚拟现实场景；驾驶器件与模拟驾驶培训设备相连，用于供学员进行驾驶操作；语音输出装置与模拟驾驶培训设备相连，用于播报操作指令；其中，模拟驾驶培训设备包括指令组合模块，指令组合模块将多个操作指令信息进行排列组合后，语音输出装置依次播报相应的操作指令，具有安全性高、培训成本低且培训效果佳的优点。

Description

一种基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统及方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，更具体地说，它涉及一种基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统及方法。

背景技术

虚拟现实技术（Virtual Reality，英文缩写VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，其综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，在多维信息空间上创建了一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感。

游艇作为一种水上娱乐用高级耐用消费品，已慢慢走入普通人们的生活中。随着游艇数量的增加，也促进了游艇的培训需求。目前，国内外尚没有专门的用于游艇驾驶学员培训的培训装置或系统，通常是直接通过游艇实操训练的方式来进行教学培训。

但是，游艇的实操训练时间较长，而且受季节和外部气象条件影响较大，实操成本较高，安全风险也相对较高，所以，为了降低培训成本和培训安全风险，且不影响培训效果，市场迫切需要一种安全性高、培训成本低且培训效果佳的虚拟现实游艇驾驶培训系统。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统，其具有安全性高、培训成本低且培训效果佳的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统，包括：

存储有多种虚拟现实场景数据和多种操作指令信息的模拟驾驶培训设备；

与所述模拟驾驶培训设备相连、用于向学员展示所述模拟驾驶培训设备内存储的虚拟现实场景的虚拟现实眼镜；

与所述模拟驾驶培训设备相连、用于供学员进行驾驶操作的驾驶器件；以及，

与所述模拟驾驶培训设备相连、用于播报所述模拟驾驶培训设备内存储的操作指令的语音输出装置；

其中，所述模拟驾驶培训设备包括指令组合模块，所述指令组合模块用于将多个所述操作指令信息进行排列组合后，控制所述语音输出装置依次播报相应的操作指令。

通过采用上述技术方案，学员戴上虚拟现实眼镜后，即可身临其境的观察到与游艇对应的虚拟现实场景。在语音输出装置输出操作指令后，学员通过驾驶器件即可进行相应的操作，具有安全性高、培训成本低的优势。由于语音输出装置是依次播报经过指令组合模块排列组合后的操作指令，增加了系统的容错率，也更利于锻炼学员的反应能力，从而使得培训效果更佳。

进一步地，所述模拟驾驶培训设备包括用于进行触控操作的人机交互系统，所述指令组合模块包括自动组合单元和手动组合单元；所述自动组合单元用于将多个所述操作指令信息进行随机的排列组合，所述手动组合单元用于供使用者通过所述人机交互系统对多个所述操作指令信息进行人为的排列组合。

通过采用上述技术方案，指令组合模块包括两个工作模式，手动模式和自动模式。在自动模式下，自动组合单元将多个操作指令信息进行随机的排列组合，在手动模式下，使用者可以通过人机交互系统对操作指令进行自主的排列组合，使得使用者可以结合学员的情况对各个操作指令进行人性化的排列，从而使得培训系统更具人性化，也在避免了安全风险的基础上，有效提高了对学员的培训效果。

进一步地，所述操作指令信息包括常规指令信息和应急指令信息。

通过采用上述技术方案，使得培训多样化，可以在锻炼学员常规操作的同时，也能够使学员具备应对紧急情况的能力，从而进一步的提高了培训系统的培训效果。

进一步地，所述模拟驾驶培训设备包括用于对学员的驾驶操作进行评分的评分模块，所述评分模块还用于在学员培训结束后生成相应的评分报告信息。

通过采用上述技术方案，学员在培训驾驶过程中，评分模块会根据的学员的驾驶操作进行相应的评分，在培训结束后，评分模块还会生成相应的评分报告信息，从而便于学员培训后进行查看，以便于学员就操作薄弱项进行针对性的训练。

进一步地，所述评分模块包括用于存储评分报告信息的存储单元，所述人机交互系统还用于显示所述评分报告信息。

通过采用上述技术方案，所有存储评分报告信息都会存储在存储单元中，以便于后期对评分报告的导出或查看。另一方面，在培训结束后，学员还可以通过人机交互系统对评分报告进行查看，以便于回想自己在培训时的操作错误项，从而使得培训效果显著提高。

进一步地，所述驾驶器件包括：用于实时采集学员的驾驶操作数据的数据采集模块；用于对所述数据采集模块采集的数据进行分析处理的数据处理模块；以及，用于将所述数据处理模块分析处理后的数据发送至模拟驾驶培训设备的数据输出模块；其中，所述模拟驾驶培训设备接收到数据输出模块发送的数据后，控制所述虚拟现实眼镜展示的虚拟现实场景进行相应的、实时的变化。

通过采用上述技术方案，数据采集模块能够实时的采集学员的操作数据，采集的操作数据经数据处理模块处理后，会通过数据输出模块传输至模拟驾驶培训设备，从而使得模拟驾驶培训设备能够实时的改变虚拟现实眼镜所展示的虚拟现实场景。

进一步地，所述模拟驾驶培训设备包括判断模块，所述判断模块用于当学员的驾驶操作错误时，通过所述语音输出装置播报相应的语音提示信息。

通过采用上述技术方案，语音输出装置具有提醒的作用，有助于进一步提高培训效果。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述虚拟现实的游艇驾驶培训系统的基于虚拟现实的游艇驾驶培训方法，其具有安全性高、培训成本低且培训效果佳的优势。

一种基于虚拟现实的游艇驾驶培训方法，所述基于虚拟现实的游艇驾驶培训方法基于上述的基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统，包括：

通过所述模拟驾驶培训设备及虚拟现实眼镜向学员展示与游艇对应的虚拟现实场景；

所述指令组合模块将多个操作指令信息进行排列组合；

所述语音输出装置播报操作指令；

学员通过所述驾驶器件进行相应的驾驶操作；

所述评分模块对学员的驾驶操作进行评分并在培训结束后得出总评分T；

所述评分模块生成与学员对应的评分报告信息；

所述人机交互系统显示与学员对应的评分报告。

通过采用上述技术方案，学员通过虚拟现实眼镜即可身临其境的观察到与游艇对应的虚拟现实场景，培训系统启动后，指令组合模块会将多个操作指令信息进行排列组合。排列组合完成后，语音输出装置会顺序播报操作指令，此时，学员通过驾驶器件即可进行相应的操作，具有安全性高、培训成本低的优势。在培训结束后，评分模块会生成与学员对应的评分报告信息并由人机交互系统显示，从而方便了学员对自己的培训成绩进行查看，也使得培训效果更佳。

进一步地，所述评分模块对学员的驾驶操作进行评分并在培训结束后得出总评分T具体包括：

所述常规指令的操作正确率为R₁，所述应急指令的操作正确率为R₂，根据所述常规指令的操作正确率R₁和应急指令的操作正确率R₂得到总评分T=100×(R₁×35%+R₂×65%)；其中，0≤R₁≤1，0≤R₂≤1。

通过采用上述技术方案，便于评分模块对学员的操作评分进行计算。

进一步地，所述评分模块对学员的驾驶操作进行评分并在培训结束后得出总评分T具体包括：

所述常规指令的操作正确率为R₁，所述应急指令的操作正确率为R₂，所述操作指令的事故率因数为K，根据所述常规指令的操作正确率R₁、应急指令的操作正确率R₂以及操作指令的事故率因数K得到总评分T=100×(R₁×35%+R₂×65%)×K；其中，0≤R₁≤1，0≤R₂≤1，K=0或1。

通过采用上述技术方案，当学员进驾驶培训时，若发生安全事故（虚拟场景中的安全事故，非真实的安全事故），则事故率因数K为0，反之，事故率因数K为1。通过事故率因数K的设置，增加了评分模块评分的客观性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过模拟驾驶培训设备、虚拟现实眼镜和指令组合模块的设置，能够起到提高培训系统的安全性、降低培训系统的培训成本以及增强培训系统的培训效果的作用；

2、通过评分模块和人机交互系统的设置，能够起到显著提高培训系统的培训效果的作用；

3、通过自动组合单元和手动组合单元的设置，能够起到提高培训系统的人性化的效果。

附图说明

图1为实施例1中用于体现基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统的整体结构的示意图；

图2为实施例1中用于体现模拟驾驶培训设备的结构的示意图；

图3为实施例1中用于体现指令组合模块的结构的示意图；

图4为实施例1中用于体现驾驶器件的结构的示意图。

图中：100、模拟驾驶培训设备；101、指令组合模块；102、自动组合单元；103、手动组合单元；104、评分模块；105、存储单元；106、判断模块；200、虚拟现实眼镜；300、驾驶器件；301、数据采集模块；302、数据处理模块；303、数据输出模块；400、语音输出装置；500、人机交互系统。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1：

一种基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统，参照图1，其包括模拟驾驶培训设备100、虚拟现实眼镜200、驾驶器件300和语音输出装置400，模拟驾驶培训设备100内存储有虚拟现实场景数据和操作指令信息。虚拟现实眼镜200与模拟驾驶培训设备100相连，用于向学员展示与游艇对应的虚拟现实场景。驾驶器件300与模拟驾驶培训设备100相连，用于供学员进行相应的驾驶操作。语音输出装置400与模拟驾驶培训设备100相连，用于播报操作指令。模拟驾驶培训设备100包括指令组合模块101，需要说明的是，指令组合模块101将多个操作指令信息进行排列组合后，语音输出装置400在培训时会依次播报经指令组合模块101排列组合后的操作指令。

参照图2和图3，模拟驾驶培训设备100包括用于进行触控操作的人机交互系统500，指令组合模块101包括自动组合单元102和手动组合单元103。自动组合单元102用于将多个操作指令信息进行随机的排列组合，手动组合单元103用于供使用者通过人机交互系统500对多个操作指令信息进行人为的排列组合。需要说明的是，操作指令信息包括常规指令信息和应急指令信息。

参照图2，模拟驾驶培训设备100包括判断模块106，当学员的驾驶操作错误时，判断模块106通过语音输出装置400播报相应的语音提示信息。模拟驾驶培训设备100还包括用于对学员的驾驶操作进行评分的评分模块104，在学员培训结束后，评分模块104会生成相应的评分报告信息，评分报告信息可通过人机交互系统500显示。评分模块104包括存储单元105，评分模块104生成评分报告信息后会将其存储在存储单元105中，可供使用者导出和查看。

参照图1和图4，驾驶器件300包括数据采集模块301、数据处理模块302和数据输出模块303。数据采集模块301用于实时采集学员在培训过程中的驾驶操作数据；数据处理模块302用于对数据采集模块301采集的数据进行分析处理；数据输出模块303用于将数据处理模块302分析处理后的数据发送至模拟驾驶培训设备100。需要说明的是，模拟驾驶培训设备100在接收到数据输出模块303发送的数据后，会控制虚拟现实眼镜200展示的虚拟现实场景进行相应的、实时的变化，以增强学员的身临其境感。

工作原理如下：

初始状态下，学员通过虚拟现实眼镜200即可身临其境的观察到与游艇对应的虚拟现实场景，并且，学员通过驾驶器件300即可进行相应的驾驶操作。

在驾驶培训过程中，语音输出装置400会依次播报经指令组合模块101排列组合后的操作指令。语音输出装置400播报操作指令后，当学员的驾驶操作错误时，语音输出装置400会播报相应的语音提示信息。

在学员进行驾驶培训的过程中，评分模块104会对学员的驾驶操作进行评分。在驾驶培训结束后，评分模块104会生成相应的评分报告信息，通过人机交互系统500即可查看相应的评分报告。

实施例2：

一种基于实施例1中基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统的基于虚拟现实的游艇驾驶培训方法，参照图1和图2，其包括：

通过模拟驾驶培训设备100及虚拟现实眼镜200向学员展示与游艇对应的虚拟现实场景；

指令组合模块101将多个操作指令信息进行排列组合；需要说明的是，指令组合模块101包括自动组合单元102（参照图3）和手动组合单元103（参照图3）；使用者通过人机交互系统500将培训系统设置为自动模式后，自动组合单元102会将多个操作指令信息进行随机的排列组合；培训系统在手动模式下时，使用者通过人机交互系统500即可对手动组合单元103进行操作，从而将多个操作指令信息进行人为的排列组合；

语音输出装置400播报操作指令；需要说明的是，操作指令包括常规指令和应急指令，语音输出装置400按照指令组合模块101排列组合后的操作指令进行顺序播报；

学员通过驾驶器件300并且根据语音输出装置400播报的操作指令进行相应的驾驶操作；

常规指令的操作正确率为R1，应急指令的操作正确率为R2，评分模块104在培训结束后根据常规指令的操作正确率R1和应急指令的操作正确率R2得到总评分T=100×(R1×35%+R2×65%)；其中，0≤R1≤1，0≤R2≤1；

评分模块104生成与学员对应的评分报告信息，评分报告中记录有总评分T、常规指令的操作评分和应急指令的操作评分；

人机交互系统500显示与学员对应的评分报告，评分报告记录在存储单元105中，可供使用者导出、存储和查看。

实施例3：

一种基于虚拟现实的游艇驾驶培训方法，参照图1和图2，以实施例2为基础，本实施例与实施例2的区别在于：

常规指令的操作正确率为R1，应急指令的操作正确率为R2，操作指令的事故率因数为K，评分模块104根据常规指令的操作正确率R1、应急指令的操作正确率R2以及操作指令的事故率因数K得到总评分T=100×(R1×35%+R2×65%)×K；其中，0≤R1≤1，0≤R2≤1，K=0或1；需要说明的是，在培训过程中，当由于学员的操作不当而造成游艇安全事故（如游艇碰撞障碍物、游艇侧翻等）时，事故率因数K为0，当培训过程中未发生安全事故时，事故率因数K为1。

Claims (10)

1.一种基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统，其特征在于，包括：

存储有多种虚拟现实场景数据和多种操作指令信息的模拟驾驶培训设备(100)；

与所述模拟驾驶培训设备(100)相连、用于向学员展示所述模拟驾驶培训设备(100)内存储的虚拟现实场景的虚拟现实眼镜(200)；

与所述模拟驾驶培训设备(100)相连、用于供学员进行驾驶操作的驾驶器件(300)；以及，

与所述模拟驾驶培训设备(100)相连、用于播报所述模拟驾驶培训设备(100)内存储的操作指令的语音输出装置(400)；

其中，所述模拟驾驶培训设备(100)包括指令组合模块(101)，所述指令组合模块(101)用于将多个所述操作指令信息进行排列组合后，控制所述语音输出装置(400)依次播报相应的操作指令。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统，其特征在于：所述模拟驾驶培训设备(100)包括用于进行触控操作的人机交互系统(500)，所述指令组合模块(101)包括自动组合单元(102)和手动组合单元(103)；所述自动组合单元(102)用于将多个所述操作指令信息进行随机的排列组合，所述手动组合单元(103)用于供使用者通过所述人机交互系统(500)对多个所述操作指令信息进行人为的排列组合。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统，其特征在于：所述操作指令信息包括常规指令信息和应急指令信息。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统，其特征在于：所述模拟驾驶培训设备(100)包括用于对学员的驾驶操作进行评分的评分模块(104)，所述评分模块(104)还用于在学员培训结束后生成相应的评分报告信息。

5.根据权利要求4所述的基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统，其特征在于：所述评分模块(104)包括用于存储评分报告信息的存储单元(105)，所述人机交互系统(500)还用于显示所述评分报告信息。

6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统，其特征在于：所述驾驶器件(300)包括：

用于实时采集学员的驾驶操作数据的数据采集模块(301)；

用于对所述数据采集模块(301)采集的数据进行分析处理的数据处理模块(302)；以及，

用于将所述数据处理模块(302)分析处理后的数据发送至模拟驾驶培训设备(100)的数据输出模块(303)；

其中，所述模拟驾驶培训设备(100)接收到数据输出模块(303)发送的数据后，控制所述虚拟现实眼镜(200)展示的虚拟现实场景进行相应的、实时的变化。

7.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统，其特征在于：所述模拟驾驶培训设备(100)包括判断模块(106)，所述判断模块(106)用于当学员的驾驶操作错误时，通过所述语音输出装置(400)播报相应的语音提示信息。

8.一种基于虚拟现实的游艇驾驶培训方法，其特征在于，所述基于虚拟现实的游艇驾驶培训方法基于权利要求5所述的基于虚拟现实的游艇驾驶培训系统，其特征在于，包括：

通过所述模拟驾驶培训设备(100)及虚拟现实眼镜(200)向学员展示与游艇对应的虚拟现实场景；

所述指令组合模块(101)将多个操作指令信息进行排列组合；

所述语音输出装置(400)播报操作指令；

学员通过所述驾驶器件(300)进行相应的驾驶操作；

所述评分模块(104)对学员的驾驶操作进行评分并在培训结束后得出总评分T；

所述评分模块(104)生成与学员对应的评分报告信息；

所述人机交互系统(500)显示与学员对应的评分报告。

9.根据权利要求7所述的基于虚拟现实的游艇驾驶培训方法，其特征在于：所述评分模块(104)对学员的驾驶操作进行评分并在培训结束后得出总评分T具体包括：

所述常规指令的操作正确率为R1，所述应急指令的操作正确率为R2，根据所述常规指令的操作正确率R1和应急指令的操作正确率R2得到总评分T=100×(R1×35%+R2×65%)；其中，0≤R1≤1，0≤R2≤1。

10.根据权利要求7所述的基于虚拟现实的游艇驾驶培训方法，其特征在于：所述评分模块(104)对学员的驾驶操作进行评分并在培训结束后得出总评分T具体包括：

所述常规指令的操作正确率为R1，所述应急指令的操作正确率为R2，所述操作指令的事故率因数为K，根据所述常规指令的操作正确率R1、应急指令的操作正确率R2以及操作指令的事故率因数K得到总评分T=100×(R1×35%+R2×65%)×K；其中，0≤R1≤1，0≤R2≤1，K=0或1。