CN109147438A - 一种模型基础教育领域的模拟实训系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模型基础教育领域，尤其是一种模型基础教育领域的模拟实训系统和方法，模拟实训系统包括输入设备、交互模块和与之相连的模拟系统数据中心，所述交互模块还包括模拟系统客户终端、模拟训练类型交互界面和引导操作界面，所述交互模块通过模拟系统数据中心获取信息数据，所述输入设备还包括遥控器。利用C/S 软件Web化技术建立模拟实训系统，学员或导师通过模拟实训系统，学员对多种实训内容进行模拟操作控制，并通过对学员数据监测反馈导师操作引导，实现线上与线下结合操控的体验过程。该系统可提供一种信息化、统一化、系统化、规范化的基础教育培训平台，解决了教学条件落后，师资力量薄弱，并提供了良好、安全的教学条件。

Description

一种模型基础教育领域的模拟实训系统和方法

技术领域

本发明涉及模型基础教育领域，特指一种模型基础教育领域的模拟实训系统和方法。

背景技术

目前，教学类系统种类繁多，有用电子产品实现同屏教育或简单的多屏信息发送或传递，有用触摸类电子教学，单向感应学生学习状态及学习进度，并进行记录存档，然而其远程终端与客户端之间仅能实现内容的单向推送，功能及模式单一，完全是单机应用模式。而更高一级的，如申请号2012104605269的发明专利则公开了一种交互体验式教育系统，根据学生的行为变更身份状态的方式保证每个学生的积极参与，实现教师与学生之间、学生与学生之间的互动的交互体验式教育系统，然而这类系统主要为终端向客户端推送，客户端输入指令，完成任务，最后显示结果并向客户端与终端共同反馈，其缺点是无法使客户端更为自主的进行系统操作，没有相应的功能模块实现模型类操作，也无法实现线上或线下结合操作等功能，其教学模式及所对应的领域仍较为单一。

发明内容

本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种模型基础教育领域的模拟实训系统和方法，通过遥控器输入设备进行模拟实训，实现线上线下结合操控，其互动性强，覆盖范围广。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明为一种模型基础教育领域的模拟实训系统，主要包括输入设备、交互模块和与之相连的模拟系统数据中心；所述的交互模块还包括模拟系统客户终端、模拟训练类型交互界面和引导操作界面；

——上述交互模块通过模拟系统数据中心获取信息数据，模拟系统数据中心具有由不同模型数据库组成的虚拟模型库，而模拟训练类型交互界面中具有各种不同类型的界面，且模拟训练类型交互界面与各模型数据库一一对应，使用者根据需要选择读取相应的信息数据；

——上述输入设备还包括遥控器，遥控器由模拟系统客户终端经交互模块操作各模型数据库，引导操作界面可提取各模拟系统客户终端的操控数据，即模拟训练类型交互界面可在引导操作界面中同屏显示，且引导操作界面可通过交互模块直接干预各模拟系统客户终端进行操作引导。

进一步的，所述模型数据库中包括车模数据库、船模数据库、航模数据库；

进一步的，所述的遥控器是基于单片机控制的输入设备，其中包括输入模块、发射模块、转换模块1和/或转换模块2；

——上述输入模块运作形成数据经转换模块2转换发送至发射模块，发射模块输出无线电信号控制线下无线电遥控等比例模型；或者输入模块运作形成数据经转换模块1连接模拟系统客户终端，最后写入模拟系统数据中心。

进一步的，所述模拟系统客户终端包括登录密码验证对话框、进入类别图标、虚拟模型库类别介绍、更新版本模块，用于记录验证用户信息。

进一步的，模拟实训系统是基于IOS、Android或Windows的操作系统，使用Unity引擎的数据库配置的系统；或者是基于Windows的操作系统，使用Unreal引擎的数据库配置的系统。

进一步的，模拟实训系统若基于Windows的操作系统，使用Unity引擎的数据库配置的系统，则通过PC端的TCP/IP协议与模拟系统数据中心链接进行读写操作。

进一步的，所述输入设备还包括键盘和/或鼠标。

本发明还公开了一种模型基础教育领域的模拟实训方法，模拟实训系统依托输入设备与交互模块和与之相连的模拟系统数据中心，进入线上模拟实训的环境，向学员与学员或导师、学员与学员在该模拟实训的环境通过输入设备中的遥控器进行线上无线遥控等比例模型操控，学员通过交互模块和输入设备学习或操控组装虚拟模型结构，由导师通过交互模块进去引导操作界面进行更正，从而达到学习、制作、练习、互动与考核的目的；

上述的方法主要包括以下步骤：

（1）学员或导师通过安装模拟系统客户终端在基于IOS、Android或Windows的操作系统上；

（2）学员或导师通过个人密码账户登录模拟系统客户终端的登录密码验证对话框获取相对应的权限，自主选择进入类别图标、虚拟模型库类别介绍；

（3）学员或导师自主选择进入交互模块，模拟系统客户终端通过模拟系统数据中心匹配登入模拟训练类型交互界面，学员通过输入设备在结构零件装配模块获取实训材料及维修制作方法，由模拟训练类型交互界面中的工作展示台，展示装配实训内容；

（4）学员通过遥控器操控虚拟无线电等比例遥控模型在操控比赛模块进行练习或比赛；

（5）导师通过引导操作界面介入学生模拟实训，观察或通过文字、声音或图案提示更正学员错误操作；

（6）学员通过模拟实训系统中的交互模块和输入设备操控、练习、比赛、模拟装配得出评判数据供导师检查。

本发明的有益效果为：该系统利用C/S 软件Web化技术建立模拟实训系统，学员或导师通过模拟实训系统，学员对多种实训内容进行模拟操作控制，并通过对学员操作数据监测反馈导师操作引导，实现线上与线下结合操控的体验过程。该系统提供一种信息化、统一化、系统化、规范化的基础教育培训平台，其目的是将现实环境虚拟化，营造一种安全、生动的操作环境，解决了教学条件落后，师资力量薄弱等现实问题，并提供了一种高效、安全的教学条件。

以下结合附图的具体实施例对本发明进行详细的描述，但不作为本发明的限定。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，如模拟系统客户终端设置有登录密码验证对话框、进入类别图标、虚拟模型库类别介绍、更新版本模块，学员或导师通过输入设备注册或登录交互模块的模拟系统客户终端，模拟系统数据中心用于记录验证用户信息，模拟系统客户终端通过TPC/IP协议由模拟系统数据中心分配读取或存储所在模型类数据中心具有的车模数据库、船模数据库或航模数据库等，反馈到交互模块与学员或导师读取信息，模拟系统客户终端还包括设有一评论区、更新模块，可以提供资源升级，学员与学员、导师与学员的相互交流及第一时间了解BUG，并有更新模块升级优化，评论区也可以设置在模拟训练类型的交互界面内。

交互模块还具有一模拟训练类型的交互界面，其中是模型类数据中心的各数据库读取或写入信息资料，提供了模型各部件的装配和设计资料供学员学习，模拟训练类型的交互界面还具有比赛、练习和赛后记录的查阅，交互模块还具有引导操作界面，可供导师查看学生比赛数据和操控的正确率，并通过语音、文字和图片等技术手段引导。

模拟系统客户终端是采用Unity引擎的数据库配置的系统，该引擎兼容系统可以为Android、IOS、Windows根据不同平台采用相对应的网络连接协议，例如基于Windows系统是采用TPC\IP协议，均可以在Internet&intranet网络模式中使用，或可以采用Unreal引擎的数据库配置的系统，该引擎基于Windows平台。

以模拟系统客户终端以基于Windows平台为例，输入设备包括遥控器、键盘、鼠标、手写板、话筒等，遥控器的模块采用多个副单片机及一主控单片机和其他元器件组成，遥控器具有2.4G发射模块、输入模块、转换模块2及转换模块1，其中输入模块是采用电位器或者按钮等多个元器件组成多通道模块，所设置的通道经转换模块2一一对应转换为输出信号传输至2.4G发射模块，发出遥控指令或对频，由下线无线电遥控等比例模型的接收板接收实现线下控制，线上是通过输入模块输出的多通道信号经由转换模块1单片机烧录的程序转换为PPM标准信号通过遥控器上的接口microusb与Windows平台的USB端口输入模拟系统客户终端实现线上的无线电遥控等比例模型模拟操控，数据格式为USB HID Joysticks，以上为输入设备、模拟系统客户终端、交互模块及模拟系统数据中心等相互配合运作实现,。

交互模块中还包括如赛车模型装配，学生通过输入设备登陆模拟系统客户终端，模拟系统客户终端的登录密码验证对话框获取相对应的权限，主要输入账号密码进行模型训练类型交互界面的登陆，也可自主选择进入类别图标、虚拟模型库类别介绍或类别评论区；

教师登陆引导操作界面，且教师对学生的账号密码具有发布及更改权限。学生登陆后进入模拟训练类型交互界面，选择结构零件装配模块，该界面可选择通讯信息、装配体列表、装配体+工作台、信息图案、材料工具列表；若选择操控比赛模块，该界面则可选择房间列表、房间信息列表、比赛场景信息及设置等功能，主要根据需要自主选择，可实现赛车模型拼装、实验等操作。

另外，教师在引导操作界面可选择通讯信息、学院人员信息列表、场景+人员模拟操控状态+装配体、引导操作等功能，对学员操作过程进行实时监控，必要时可以介入引导操作，及最后的评分。

当然，图示仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种模型基础教育领域的模拟实训系统，其特征在于：主要包括输入设备、交互模块和与之相连的模拟系统数据中心；所述的交互模块还包括模拟系统客户终端、模拟训练类型交互界面和引导操作界面；

——上述交互模块通过模拟系统数据中心获取信息数据，模拟系统数据中心具有由不同模型数据库组成的虚拟模型库，而模拟训练类型交互界面中具有各种不同类型的界面，且模拟训练类型交互界面与各模型数据库一一对应，使用者根据需要选择读取相应的信息数据；

——上述输入设备还包括遥控器，遥控器由模拟系统客户终端经交互模块操作各模型数据库，引导操作界面可提取各模拟系统客户终端的操控数据，即模拟训练类型交互界面可在引导操作界面中同屏显示，且引导操作界面可通过交互模块直接干预各模拟系统客户终端进行操作引导。

2.根据权利要求1所述的一种模型基础教育领域的模拟实训系统，其特征在于：所述模型数据库中包括车模数据库、船模数据库、航模数据库；

根据权利要求1或2所述的一种模型基础教育领域的模拟实训系统，其特征在于：所述的遥控器是基于单片机控制的输入设备，其中包括输入模块、发射模块、转换模块1和/或转换模块2；

——上述输入模块运作形成数据经转换模块2转换发送至发射模块，发射模块输出无线电信号控制线下无线电遥控等比例模型；或者输入模块运作形成数据经转换模块1连接模拟系统客户终端，最后写入模拟系统数据中心。

3.根据权利要求3所述的一种模型基础教育领域的模拟实训系统，其特征在于：所述模拟系统客户终端包括登录密码验证对话框、进入类别图标、虚拟模型库类别介绍、更新版本模块，用于记录验证用户信息。

4.根据权利要求4所述的一种模型基础教育领域的模拟实训系统，其特征在于：模拟实训系统是基于IOS、Android或Windows的操作系统，使用Unity引擎的数据库配置的系统；或者是基于Windows的操作系统，使用Unreal引擎的数据库配置的系统。

5.根据权利要求5所述的一种模型基础教育领域的模拟实训系统，其特征在于：模拟实训系统若基于Windows的操作系统，使用Unity引擎的数据库配置的系统，则通过PC端的TCP/IP协议与模拟系统数据中心链接进行读写操作。

6.根据权利要求6所述的一种模型基础教育领域的模拟实训系统，其特征在于：所述输入设备还包括键盘和/或鼠标。

7.一种模型基础教育领域的模拟实训方法，其特征在于：模拟实训系统依托输入设备与交互模块和与之相连的模拟系统数据中心，进入线上模拟实训的环境，向学员与学员或导师、学员与学员在该模拟实训的环境通过输入设备中的遥控器进行线上无线遥控等比例模型操控，学员通过交互模块和输入设备学习或操控组装虚拟模型结构，由导师通过交互模块进去引导操作界面进行更正，从而达到学习、制作、练习、互动与考核的目的；

上述的方法主要包括以下步骤：

（1）学员或导师通过安装模拟系统客户终端在基于IOS、Android或Windows的操作系统上；

（2）学员或导师通过个人密码账户登录模拟系统客户终端的登录密码验证对话框获取相对应的权限，自主选择进入类别图标、虚拟模型库类别介绍；

（3）学员或导师自主选择进入交互模块，模拟系统客户终端通过模拟系统数据中心匹配登入模拟训练类型交互界面，学员通过输入设备在结构零件装配模块获取实训材料及维修制作方法，由模拟训练类型交互界面中的工作展示台，展示装配实训内容；

（4）学员通过遥控器操控虚拟无线电等比例遥控模型在操控比赛模块进行练习或比赛；

（5）导师通过引导操作界面介入学生模拟实训，观察或通过文字、声音或图案提示更正学员错误操作；

（6）学员通过模拟实训系统中的交互模块和输入设备操控、练习、比赛、模拟装配得出评判数据供导师检查。