CN109979262B - 人身安全vr教育系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了人身安全VR教育系统，涉及虚拟现实技术领域；其包括服务器和VR头显，所述服务器通过互联网与VR头显连接，服务器上的服务端与VR头显上的客户端双向通信，客户端将VR头显的客户端信息发送给服务端，服务端根据VR头显的客户端信息给客户端发送模拟真人实际操作行为的操作信息，客户端根据所述操作信息通过VR头显进行播放；其通过AI与VR技术的结合，实现了简化用户操作，且一对多手段实现了对用户统一管理并增强了虚拟现实体验感。

Description

人身安全VR教育系统

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种人身安全VR教育系统。

背景技术

目前，在轨道交通领域，如何对新职人员进行全面而系统的培训是一大难题，传统的培训手段一方面受到时间、空间上的限制，另一方面人身安全方面得不到保障。将虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术应用到对新职人员的培训上来，不仅避免了时空限制，节省大量资源，更重要的是完全保证新职人员的人身安全。

人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。

随着计算机和网络技术的发展，数据信息的传递越来越便利，为教学和技术体验的方式带来了巨大的改变，使得教学和体验不再受到时间、空间等条件限制。沉浸式学习(Immersive Learning)，是指通过虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术为用户提供一个接近真实的体验环境，用户通过沉浸到虚拟工作场景中，以第一人称视角参与作业过程而提升技能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种人身安全VR教育系统，其通过AI与VR技术的结合，实现了简化用户操作，且一对多手段实现了对用户统一管理并增强了虚拟现实体验感。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：包括服务器和VR头显，所述服务器通过互联网与VR头显连接，服务器上的服务端与VR头显上的客户端双向通信，客户端将VR头显的客户端信息发送给服务端，服务端根据VR头显的客户端信息给客户端发送模拟真人实际操作行为的操作信息，客户端根据所述操作信息通过VR头显进行播放。

进一步的技术方案在于：所述VR头显的数量为至少两个，所述客户端信息包括客户端的IP地址和连接状态，所述连接状态包括在线、离线、加载中和加载完毕，所述操作信息包括位置、旋转角度、语音和动画，当服务端收到的所有的客户端的连接状态都为在线后，服务端给每一个客户端发送体验场景的索引，当服务端收到的所有的客户端的连接状态都为加载完毕后，服务端给每一个客户端发送操作信息。

进一步的技术方案在于：所述客户端包括客户端UI单元、图形单元和客户端相机单元，所述服务端包括服务端UI单元和AI单元，服务端和客户端通过服务器和VR头显上的数据传输单元双向通信；

客户端UI单元，通过数据传输单元发送客户端信息给服务端UI单元；

图形单元，接收AI单元发送来的体验场景的索引，加载该索引对应的体验场景并将加载状态经过客户端UI单元发送给服务端UI单元，通过VR头显播放该索引对应的体验场景；

客户端相机单元，接收AI单元发来的操作信息，根据该操作信息配合图形单元并通过VR头显播放；

服务端UI单元，当收到的所有的客户端的连接状态都为在线后告知AI单元，当收到所有的客户端的连接状态都为加载完毕后告知AI单元；

AI单元，当收到服务端UI单元告知的所有的客户端的连接状态都为在线后，通过数据传输单元给每一个客户端的图形单元发送体验场景的索引；当收到服务端UI单元告知的所有的客户端的连接状态都为加载完毕后，给每一个客户端相机单元发送操作信息；

数据传输单元，服务端和客户端通过数据传输单元双向通信。

进一步的技术方案在于：所述客户端还包括语音单元和动画单元，

语音单元，接收客户端相机单元发来的语音信息，根据该语音信息通过VR头显播放语音信息对应的语音；

动画单元，接收客户端相机单元发来的动画信息，根据该动画信息通过VR头显播放该动画信息对应的动画；

客户端相机单元，接收AI单元发来的操作信息，将其中的语音信息发送给语音单元，将其中的动画信息发送给动画单元。

进一步的技术方案在于：所述服务端还包括显示单元，

服务端UI单元，通过数据传输单元接收每一客户端信息并发送给显示单元；

显示单元，接收服务端UI单元发来的客户端信息，解析客户端信息并通过服务器的显示器进行显示。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

实现了简化用户操作，且一对多手段实现了对用户统一管理并增强了虚拟现实体验感。

详见具体实施方式部分描述。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的拓扑图；

图3是本发明服务端的流程图；

图4是本发明客户端的流程图；

图5是本发明服务端的登陆界面；

图6是本发明服务端的选择模式界面；

图7是本发明服务端的控制客户端界面；

图8是本发明客户端的在线状态在服务端的显示界面；

图9是本发明客户端的离线状态在服务端的显示界面；

图10是本发明客户端的加载状态在服务端的显示界面；

图11是本发明客户端的登陆界面；

图12是本发明客户端的加载界面。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

如图1、图2所示，本发明公开了一种人身安全VR教育系统，包括服务器和七个VR头显，所述服务器通过互联网与七个VR头显连接，服务器上的服务端与每一个VR头显上的客户端双向通信，每一个客户端将VR头显的客户端信息发送给服务端，服务端根据VR头显的客户端信息给客户端发送模拟真人实际操作行为的操作信息，客户端根据所述操作信息通过VR头显进行播放。

所述客户端信息包括客户端的IP地址和连接状态，所述连接状态包括在线、离线、加载中和加载完毕，所述操作信息包括位置、旋转角度、语音和动画，当服务端收到的所有的客户端的连接状态都为在线后，服务端给每一个客户端发送体验场景的索引，当服务端收到的所有的客户端的连接状态都为加载完毕后，服务端给每一个客户端发送操作信息。

所述客户端包括客户端UI单元、图形单元、客户端相机单元、语音单元和动画单元，所述服务端包括服务端UI单元、AI单元和显示单元，服务端和客户端通过服务器和VR头显上的数据传输单元双向通信。

客户端UI单元，通过数据传输单元发送客户端信息给服务端UI单元。

图形单元，接收AI单元发送来的体验场景的索引，加载该索引对应的体验场景并将加载状态发送给客户端UI单元，通过VR头显播放该索引对应的体验场景。

客户端相机单元，接收AI单元发来的操作信息，将其中的语音信息发送给语音单元，将其中的动画信息发送给动画单元，根据该操作信息配合图形单元并通过VR头显播放。

语音单元，接收客户端相机单元发来的语音信息，根据该语音信息通过VR头显播放语音信息对应的语音。

动画单元，接收客户端相机单元发来的动画信息，根据该动画信息通过VR头显播放该动画信息对应的动画。

服务端UI单元，通过数据传输单元接收每一客户端信息并发送给显示单元，当收到的所有的客户端的连接状态都为在线后告知AI单元，当收到所有的客户端的连接状态都为加载完毕后告知AI单元。

AI单元，当收到服务端UI单元告知的所有的客户端的连接状态都为在线后，通过数据传输单元给每一个客户端的图形单元发送体验场景的索引；当收到服务端UI单元告知的所有的客户端的连接状态都为加载完毕后，给每一个客户端相机单元发送操作信息。

显示单元，接收服务端UI单元发来的客户端信息，解析客户端信息并通过服务器的显示器进行显示。

数据传输单元，服务端和客户端通过数据传输单元双向通信。

说明：

如图1、图2所示，本发明沉浸式虚拟现实的轨道交通领域人身安全体验系统架构下，在服务端与客户端通过无线等设备建立连接下：

服务端UI单元与客户端UI单元通过数据传输单元进行实时通信；客户端UI单元通过数据传输单元向服务端UI单元发送该客户端信息，即IP地址和连接状态，服务端UI单元通过数据单元接收到该客户端信息，即IP地址和连接状态后给显示单元发送数据，即该客户端IP地址和连接状态。

如图7所示，显示单元收到后解析到PC屏幕上，即客户端的连接状态和IP地址，服务端UI单元检测到七个客户端连接状态都准备好后，AI单元通过数据传输单元向各个客户端图形单元发送体验场景的索引，等客户端通过数据传输单元返回加载完毕后，AI单元模拟真人实际操作行为把自身数据，即位置、旋转角度、语音和动画通过数据传输单元发送给各个客户端相机单元，客户端相机单元接收到AI单元的数据，即位置、旋转角度、语音和动画配合图形单元进行沉浸式体验。

如图3-图12所示，通过无线保真等设备将电子终端以无线方式互相连接，服务端通过无线方式与客户端VR头显互相连接，客户端通过TCP协议向服务端提出连接请求，服务端收到该TCP分段，以自己的ISN回应客户端的第一个分段，客户端收到服务端的INS完成连接，客户端UI单元检测自身VR状态并准备就绪后通过数据传输单元向服务端UI单元通过数据传输单元发送该客户端IP地址、连接状态，服务端UI单元通过数据传输单元接收到该客户端IP地址、连接状态，显示单元通过数据传输单元接收客户端UI单元数据解析到PC显示器上。客户端的连接状态都准备好后，AI单元通过数据传输单元向各个客户端图形单元发送体验场景的索引，等到每个客户端图形单元都加载完毕，AI单元模拟真人实际操作行为把自身位置、旋转角度、语音和动画数据通过数据传输单元发送给各个客户端相机单元，客户端相机单元接收到AI单元的位置、旋转角度、语音和动画进行分别赋值给客户端语音单元、动画单元后配合图形单元进行沉浸式体验， 直到体验完所有场景AI单元检索结束场景通过数据传输单元向各个客户端UI单元发送结束体验，客户端UI单元通过数据传输单元接收到结束命令后跳转到结束场景倒计时10s后结束体验。

发明构思：

本发明涉及虚拟现实技术与AI技术的表现方式，包括虚拟现实相机，角色、动画、语音、UI、显示和数据传输组成。现有技术一般采用显示、数据传输技术来实现，虽然可以达到一对多控制用户观看体验，但是并没有增强用户体验加强深刻认知，发明人发现，利用AI人工智能与虚拟现实技术结合，可以增强用户的虚拟现实体验感，在用户使用过程中，让用户深刻的对人身安全有了新的认知。因此本发明的构思在于，利用虚拟现实技术与AI技术结合，增强沉浸感，加强深刻认知。

有益效果：

本发明将虚拟现实技术与AI技术相结合，模拟人身伤害事故，让用户沉浸体验实际事故当中，加深了用户对人身安全的深刻认知让用户牢记人生安全法则，珍爱生命远离危害。

Claims (3)

1.一种人身安全VR教育系统，其特征在于：包括服务器和VR头显，所述服务器通过互联网与VR头显连接，服务器上的服务端与VR头显上的客户端双向通信，客户端将VR头显的客户端信息发送给服务端，当服务端收到的所有的客户端的连接状态都为在线后，服务端根据VR头显的客户端信息给客户端发送模拟真人实际操作行为的操作信息，客户端根据所述操作信息通过VR头显进行播放；

所述VR头显的数量为至少两个，所述客户端信息包括客户端的IP地址和连接状态，所述连接状态包括在线、离线、加载中和加载完毕，所述操作信息包括位置、旋转角度、语音和动画，当服务端收到的所有的客户端的连接状态都为在线后，服务端给每一个客户端发送体验场景的索引，当服务端收到的所有的客户端的连接状态都为加载完毕后，服务端给每一个客户端发送操作信息；

所述客户端包括客户端UI单元、图形单元和客户端相机单元，所述服务端包括服务端UI单元和AI单元，服务端和客户端通过服务器和VR头显上的数据传输单元双向通信；

客户端UI单元，通过数据传输单元发送客户端信息给服务端UI单元；

图形单元，接收AI单元发送来的体验场景的索引，加载该索引对应的体验场景并将加载状态经过客户端UI单元发送给服务端UI单元，通过VR头显播放该索引对应的体验场景；

客户端相机单元，接收AI单元发来的操作信息，根据该操作信息配合图形单元并通过VR头显播放；

服务端UI单元，当收到的所有的客户端的连接状态都为在线后告知AI单元，当收到所有的客户端的连接状态都为加载完毕后告知AI单元；

AI单元，当收到服务端UI单元告知的所有的客户端的连接状态都为在线后，通过数据传输单元给每一个客户端的图形单元发送体验场景的索引；当收到服务端UI单元告知的所有的客户端的连接状态都为加载完毕后，给每一个客户端相机单元发送操作信息；

数据传输单元，服务端和客户端通过数据传输单元双向通信。

2.根据权利要求1所述的人身安全VR教育系统，其特征在于：所述客户端还包括语音单元和动画单元，

语音单元，接收客户端相机单元发来的语音信息，根据该语音信息通过VR头显播放语音信息对应的语音；

动画单元，接收客户端相机单元发来的动画信息，根据该动画信息通过VR头显播放该动画信息对应的动画；

客户端相机单元，接收AI单元发来的操作信息，将其中的语音信息发送给语音单元，将其中的动画信息发送给动画单元。

3.根据权利要求1所述的人身安全VR教育系统，其特征在于：所述服务端还包括显示单元，

服务端UI单元，通过数据传输单元接收每一客户端信息并发送给显示单元；

显示单元，接收服务端UI单元发来的客户端信息，解析客户端信息并通过服务器的显示器进行显示。

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