CN114333492A - 一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于飞行模拟训练技术领域，涉及一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统，包括：内容层、平台层、网络层和终端层；所述内容层包括：部署于云端平台的课程开发系统及课程管理系统，所述课程开发系统用于开发及搭建VR训练场景，所述课程管理系统用于将开发及搭建的VR训练场景上传至云端平台上的云服务器；所述平台层部署GPU云服务器中，并通过视频流方式将VR训练场景传输至终端层；所述终端层包括：Cloud VR终端及与所述Cloud VR终端通信连接的移动终端；所述航空训练系统还包括：六自由度运动平台，所述六自由度运动平台用于调整VR训练场景中训练者身体的姿态，以使VR训练场景与训练者的前庭感官一致。
Description
技术领域
本发明属于飞行模拟训练技术领域，涉及一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统。
背景技术
目前，人类的航空航天事业快速发展，由于其具备便捷性和速度快的特点，越来越多的人会选择飞机等飞行设备作为交通工具。而且，已经有相当一部分人群具有学习驾驶飞机的需求，尤其在发达国家，已有很多私人飞机在运营或使用中。
然而，飞行技术的学习有着学习周期较长，学习地点限制性较强，学习成本较高等特点，这使得诸如飞机和航空器等飞行器的驾驶培训学习需求得不到充分的满足。而且，专业人员（诸如飞行员、航天员）的培训学习也会受到限制。尤其是，由于飞行器驾驶培训需要配备非常专业的设备，因此能够提供培训条件的场所非常有限，而所有具有这方面培训需求的人员，都不得不克服地域限制去具备培训条件的场所进行现场培训学习。这严重阻碍了飞行器驾驶培训的开展，也制约着我国航空航天产业、通航产业的高质量发展。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统，以解决飞行员及乘务员目前在航空训练时产生的训练效率低下及训练成本高的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统，包括：内容层、平台层、网络层和终端层；所述内容层包括：部署于云端平台的课程开发系统及课程管理系统，所述课程开发系统用于开发及搭建VR训练场景，所述课程管理系统用于将开发及搭建的VR训练场景上传至云端平台上的云服务器，并且还用于删除不需要的课程课件，并对原有的课程课件进行更新操作；所述平台层部署GPU云服务器中，并通过视频流方式将VR训练场景传输至终端层；所述终端层包括：Cloud VR终端及与所述Cloud VR终端通信连接的移动终端，所述CloudVR终端用于佩戴所述训练者头部，以显示VR训练场景，所述移动终端上安装有VR应用程序，用于向所述云服务器发送操控指令，并接收平台层传输的VR训练场景数据；所述网络层基于运营商5G无线网MEC系统，用于为Cloud VR视频业务提供大带宽、低时延的稳定传输，实现平台层与终端层及内容层之间的数据交互；所述航空训练系统还包括：六自由度运动平台，所述六自由度运动平台用于调整VR训练场景中训练者身体的姿态，以使VR训练场景与训练者的前庭感官一致。
进一步的，所述平台层包括：Cloud VR客户端模块及Cloud VR服务端模块，所述Cloud VR客户端模块运行在Cloud VR终端中，实现交互信息传输，画面获取以及显示的功能，所述Cloud VR服务端模块运行在GPU云服务器中，实现对课程开发系统画面的渲染、编码、受训人员操作状态的监控。
进一步的，所述课程管理系统还包括：分析模块，所述分析模块用于会对训练人员的操作步骤及联合演训时训练人员的配合状况的数据进行分析。
进一步的，所述航空训练系统还包括：飞行模拟座舱，所述六自由度运动平台设于所述飞行模拟座舱底部，用于驱动飞行模拟座舱的运动，以对VR训练场景中训练者身体姿态的调整。
进一步的，所述飞行模拟座舱包括：飞行模拟处理器及操作模块，所述飞行模拟处理器与所述操作模块通讯连接。
进一步的，所述内容层包括：存储模块，所述存储模块用于存储VR训练场景。
进一步的，所述飞行模拟座舱还包括：显示模块，所述显示模块与所述飞行模拟处理器通讯连接。
进一步的，所述Cloud VR终端为VR Glass。
进一步的，所述移动终端为手机。
本发明的有益效果：
通过虚拟训练场景显示正常的飞机状态，当进行航空训练时，通过5G与云渲染技术，将飞机正常状态的设备虚拟化，将故障系统可视化，可使系统在正常延时状态下将故障更加清晰地表现出来，通过训练者不断的循环操作，以肌肉记忆和操作认知的方式将技能固化在学习者身体中，大大提高技能迁移水平，加速技能的形成，从而获得最佳的训练效果。
附图说明
附图1本发明中航空训练系统的示意图；
附图2本发明中云管理平台的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参考附图1及附图2，一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统，包括：内容层、平台层、网络层和终端层；所述内容层包括：部署于云端平台的课程开发系统及课程管理系统，所述课程开发系统用于开发及搭建VR训练场景，所述课程管理系统用于将开发及搭建的VR训练场景上传至云端平台上的云服务器，并且还用于删除不需要的课程课件，并对原有的课程课件进行更新操作；所述平台层部署GPU云服务器中，并通过视频流方式将VR训练场景传输至终端层；所述终端层包括：Cloud VR终端及与所述Cloud VR终端通信连接的移动终端，所述Cloud VR终端用于佩戴所述训练者头部，以显示VR训练场景，所述移动终端上安装有VR应用程序，用于向所述云服务器发送操控指令，并接收平台层传输的VR训练场景数据；所述网络层基于运营商5G无线网MEC系统，用于为Cloud VR视频业务提供大带宽、低时延的稳定传输，实现平台层与终端层及内容层之间的数据交互；所述航空训练系统还包括：六自由度运动平台，所述六自由度运动平台用于调整VR训练场景中训练者身体的姿态，以使VR训练场景与训练者的前庭感官一致，本实施例中，所述Cloud VR终端为VR Glass，所述移动终端为手机。
上述实施例中，所述平台层包括：Cloud VR客户端模块及Cloud VR服务端模块，所述Cloud VR客户端模块运行在Cloud VR终端中，实现交互信息传输，画面获取以及显示的功能，所述Cloud VR服务端模块运行在GPU云服务器中，实现对课程开发系统画面的渲染、编码、受训人员操作状态的监控，进一步的，Cloud VR服务端模块包括：Cloud VR强交互业务平台：负责对强交互业务进行渲染，包含实例运行、逻辑计算、实时渲染、实时推流等功能，为每个用户在云端生成一个应用实例，对其VR画面进行实时渲染、编码和推流。应用运行操作系统包括但不限于华为Cloud OS(华为云系统)，虚拟机用于提供AR/VR业务计算、渲染、存储等所需的GPU(图形处理器)、CPU(中央处理器)、虚拟机等资源是可以共享的，还提供AR/VR服务应用实例运行所需要的操作系统环境。资源化池是指将硬件资源池化，形成CPU计算、GPU渲染和存储资源池化，然后在此基础上构建多平台虚拟机作为AR/VR业务的运行环境。应用服务层、虚拟服务资源以及基础计算资源都是在云端，云平台内网专线，负载均衡根据计算处理能力及时延实时进行动态调整。
本发明应用VR技术提前开展性能仿真演示、人机工效分析、总体布置、装配与维修性评估，能够及早发现、弥补设计缺陷，实现“还原-分析-改进”的闭环迭代，达到缩短开发周期，提高设计质量和降低成本的目的。在飞机内饰设计中，虚拟现实技术应用于概念设计、初步设计和细节设计三个阶段，为飞机内饰设计提供了一种可行、创新和高效的设计方法，大大提高了设计水平并节约了研发成本。进行飞机飞行员的驾驶实训，根据实际场景，建立逼真的虚拟场景三维模型，实现对虚拟场景的实时驱动，增强飞行员的操作技能，加大飞行安全法码，为航空业飞行安全提供有力保障。在空乘服务虚拟实训中，模拟客舱场景及设备，让空乘人员熟悉客舱服务流程与要求，掌握客舱设备的构造、操作方法与服务等基本技能，了解飞机客舱服务操作规程，缩短训练周期，提高训练效益。同时虚拟现实技术可以模拟飞机零部件的维修步骤和方法，解决了飞机维修训练方法较少的问题，有效提高了训练效率和训练质量，避免各种飞机实装训练的不安全因素，降低训练费用。
上述实施例中，所述内容层包括：存储模块，所述存储模块用于存储VR训练场景。
上述实施例中，所述课程管理系统还包括：分析模块，所述分析模块用于会对训练人员的操作步骤及联合演训时训练人员的配合状况的数据进行分析。
上述实施例中，所述航空训练系统还包括：飞行模拟座舱，所述六自由度运动平台设于所述飞行模拟座舱底部，用于驱动飞行模拟座舱的运动，以对VR训练场景中训练者身体姿态的调整。
上述实施例中，所述飞行模拟座舱包括：飞行模拟处理器及操作模块，所述飞行模拟处理器与所述操作模块通讯连接，进一步的，飞行模拟处理器还与VR视景处理模块连接，操作模块用于在使用者的操作下生成操作信息(例如飞行转向、飞行降落及空中格斗等操作信息)，并将所述操作信息发送给所述飞行模拟处理器；飞行模拟处理器用于根据所述操作信息生成对应的模拟飞行状态信息，并将所述模拟飞行状态信息送至所述显示模块，同时还将所述模拟飞行状态信息及所述操作信息发送至所述VR视景处理模块；VR视景处理模块用于根据所述模拟飞行状态信息、所述操作信息和设定的飞行模型，并基于虚拟现实技术实时生成模拟飞行的、具有一定观察视角的或全视域的虚拟现实视景信息，更进一步的，所述飞行模拟座舱还包括：显示模块，所述显示模块与所述飞行模拟处理器通讯连接。
上述实施例中，所述终端层的Cloud VR终端通过Wi-Fi接入5G通信模块后，再通过5G通信模块无线接入周边5G基站通信；或者Cloud VR终端通过Wi-Fi接入网关模块后，再接入运营商固定宽带网络。
上述实施例中，云端平台为Cloud VR公有云平台，其中Cloud VR公有云平台将云计算、云渲染的理念及技术引入到VR业务应用中，借助高速稳定的5G网络，将云端的显示输出和声音输出等经过编码压缩后传输到用户的终端设备，实现VR业务内容上云、计算云化、渲染云化的目的；并且高性能5G网络为Cloud VR业务提供高带宽、低时延基础：Wi-Fi为Cloud VR业务提供网络基础，Cloud VR强交互内容对Wi-Fi的带宽、时延由较高的要求，因此5GHz频段Wi-Fi可以满足此类业务的要求。
以上所述的实施例，只是本发明的较优选的具体方式之一，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统，其特征在于，包括：内容层、平台层、网络层和终端层；所述内容层包括：部署于云端平台的课程开发系统及课程管理系统，所述课程开发系统用于开发及搭建VR训练场景，所述课程管理系统用于将开发及搭建的VR训练场景上传至云端平台上的云服务器，并且还用于删除不需要的课程课件，并对原有的课程课件进行更新操作；所述平台层部署GPU云服务器中，并通过视频流方式将VR训练场景传输至终端层；所述终端层包括：Cloud VR终端及与所述Cloud VR终端通信连接的移动终端，所述Cloud VR终端用于佩戴所述训练者头部，以显示VR训练场景，所述移动终端上安装有VR应用程序，用于向所述云服务器发送操控指令，并接收平台层传输的VR训练场景数据；所述网络层基于运营商5G无线网MEC系统，用于为Cloud VR视频业务提供大带宽、低时延的稳定传输，实现平台层与终端层及内容层之间的数据交互；所述航空训练系统还包括：六自由度运动平台，所述六自由度运动平台用于调整VR训练场景中训练者身体的姿态，以使VR训练场景与训练者的前庭感官一致。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统，其特征在于，所述平台层包括：Cloud VR客户端模块及Cloud VR服务端模块，所述Cloud VR客户端模块运行在Cloud VR终端中，实现交互信息传输，画面获取以及显示的功能，所述Cloud VR服务端模块运行在GPU云服务器中，实现对课程开发系统画面的渲染、编码、受训人员操作状态的监控。
3.根据权利要求2所述的一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统，其特征在于，所述课程管理系统还包括：分析模块，所述分析模块用于会对训练人员的操作步骤及联合演训时训练人员的配合状况的数据进行分析。
4.根据权利要求3所述的一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统，其特征在于，所述航空训练系统还包括：飞行模拟座舱，所述六自由度运动平台设于所述飞行模拟座舱底部，用于驱动飞行模拟座舱的运动，以对VR训练场景中训练者身体姿态的调整。
5.根据权利要求4所述的一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统，其特征在于，所述飞行模拟座舱包括：飞行模拟处理器及操作模块，所述飞行模拟处理器与所述操作模块通讯连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统，其特征在于，所述内容层包括：存储模块，所述存储模块用于存储VR训练场景。
7.根据权利要求6所述的一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统，其特征在于，所述飞行模拟座舱还包括：显示模块，所述显示模块与所述飞行模拟处理器通讯连接。
8.根据权利要求7所述的一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统，其特征在于，所述Cloud VR终端为VR Glass。
9.根据权利要求8所述的一种基于5G的Cloud VR平台的航空训练系统，其特征在于，所述移动终端为手机。
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