CN115040753A - 基于vr的消防员高空心理适应性训练系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于VR的消防员高空心理适应性训练系统，包括：UI模块，用于显示基础理论，用于管理者丶受训消防员登录系统，选择科目与难度；场景管理模块，用于增加、删除训练科目与训练场景；高空训练模块，用于根据选择指令获取对应的高空训练科目的虚拟场景及模型，以及通过交互手柄采集实现受训消防员训练数据；评价模块，用于对采集到的训练数据进行分析，判断受训消防员是否通过训练并生成相应的训练报告，以及根据判断结果跳转到相应的训练场景交互界面。本发明基于虚拟现实技术模拟不同高空心理适应性训练科目的场景，提升受训消防员在高空条件下的心理适应性能力，既能保证受训消防员的安全性，又能提升应急救援训练中的高空训练效率。
Description
技术领域
本发明属于虚拟现实技术领域，具体涉及一种基于VR的消防员高空心理适应性训练系统。
背景技术
日常生活中潜伏着种种的消防安全隐患，引起或大或小的火灾，造成社会的恐慌及财产损失、人员伤亡等。消防员需要处理的各项应急救援任务任务越来越复杂多样，消防员们的实战训练需要更加的多样化。传统的应急救援训练的实训场地、天侯条件、资金投入等导致安全性差、反复演练难度大及无法全天侯展开训练等。另外，高空心理适应性训练是指通过特定的训练来克服消防员内心对高空的恐惧，提高其心理承受力的一种重要手段。因此，提出了一种高空心理适应性训练系统，结合虚拟现实技术模拟虚拟真实感更强的高空训练场景，以提升消防员在高空应急救援中作战效率。
发明内容
本发明提供一种基于VR的消防员高空心理适应性训练系统，可以提升用消防员高空心理适应性训练效率。
为了达到上述目的，本发明技术方案如下：
一种基于VR的消防员高空心理适应性训练系统，包括：
UI模块，用于向受训消防员提供UI交互界面并供受训消防员注册或/和登陆系统，以及接收受训消防员对高空心理适应性训练数据库中训练科目和训练难度的选择指令，同时将选择指令发送至场景管理模块；
场景管理模块，用于供训练管理者增加、删除训练科目、训练场景的模块，同时也是受训消防员根据自身心理素质的不同而选择不同训练场景、训练难度的模块，即根据受训消防员所选择指令获取不同难度训练场景并跳转加载，同时将所加载训练场景指令发送至高空训练模块；
高空训练模块，用于根据所述加载场景，获取对应虚拟高空训练科目的虚拟场景及模型，并将所述虚拟场景及模型显示在虚拟交互显示设备上，以及通过交互手柄收集受训消防员的训练数据，同时将训练数据发送至评价模块；
评价模块，用于接收到每个训练场景的训练数据并分析，判断受训消防员是否通过每个训练科目，并根据训练判断结果结合场景模块跳转到相应的训练场景交互界面；以及整个心理适应性训练结束时，对受训消防员的整体训练效果进行评判并生成相应的训练报告。
进一步的，所述UI模块是训练管理者维护完善心理适应性理论与受训消防员熟悉掌握心理适应性训练理论、训练科目、训练条件、训练目的、训练考核的窗口。
进一步的，所述UI交互界面包括系统心理理论学习界面、基础设置界面、训练科目选择界面、训练难度选择界面、训练效果评价界面。
进一步的，所述高空心理适应性训练数据库包括五项可自由选择难度的训练科目：绝境逢生、高空行走、高空断桥、缅甸桥、高空攀登/索降。
进一步的，所述虚拟交互显示设备采用HTCvive头戴式显示器，HTCvive头戴式显示器与放置使用场地上的定位器进行交互，定位器再与交互手柄相互配合使受训消防员根据实际场地大小自主选择自由移动或者遥控移动。
进一步的，所述虚拟场景及模型以GAT1039-2012消防员心理训练指南和GA934-2011消防员高空心理训练设施的技术要求为基础进行模拟构建，需要保证训练整体性和符合实际规律。
进一步的，所述训练数据包括受训消防员训练完成度、受训消防员训练完成时间、受训消防员体征数据、受训消防员科目单科训练评价报告、受训消防员科目整体训练评价报告和受训消防员问卷得分。
进一步的，还包括场景建模模块，场景建模模块包括：
设施建模单元，用于收集所有训练科目设施的特征数据，基于某个训练科目设施的特征数据，构建得到训练科目设施的虚拟场景及模型；
建筑物建模单元，用于收集所有训练科目建筑物的特征数据，基于某个训练科目建筑物的特征数据，构建得到训练科目建筑物的虚拟场景及模型；
效果渲染单元，用于上述得到的虚拟场景及模型进行光照效果调整，得到呈现目标光照效果的目标虚拟场景及模型。
进一步的，还包括VR交互模块，VR交互模块包括：
VR人物行为单元，用于采集用户人体特征数据和实时行为数据；
训练时间设置单元，用于控制训练进度并记录受训消防员训练时间；
动作捕捉单元，用于根据用户的操作动作改变虚拟场景及模型的相对位置；
训练效果评价单元，用于判断受训消防员与系统场景及模型交互的动作效果；
漫游状态单元，用于控制虚拟设施于特定虚拟场景及模型中以中心线为视点移动的轨迹进行漫游。
进一步的，还包括图形界面模块，图形界面模块包括：
用户注册单元，与UI模块相连接，用于响应于注册指令，为用户创建登陆系统的用户账号，以及用于保存、删除生成的用户账号；
用户登陆单元，用于用户登陆系统输入登陆信息，验证通过后则允许用户登陆系统，否则不允许用户登陆系统；
系统设置单元，用于对系统训练科目、训练内容等参数进行设置。
有益效果：本发明通过根据用户选择的高空心理适应性训练数据库获取对应的虚拟场景并进行虚拟显示，实时模拟不同高空心理适应性训练科目的场景，使得用户可以基于虚拟现实进行高空训练，在确保用户安全性的情况下，还提升了场景的真实感以及高空训练效率。具体的，
（1）UI交互界面具有操作流程简易化、记忆负担最小化、视觉风格一体化、交互灵活人性化的优点：使得受训消防员便于了解、使用系统各项内容，并减少受训消防员发生错误操作的可能性；考虑到受训消防员大脑处理信息的限度，人类短期记忆有限且不稳定，保证了受训消防员浏览信息要比记忆更容易；界面结构清晰且一致，且设计风格符合消防员高空心理适应训练的特点；受训消防员与UI的交互不局限于单一的工具（键盘、鼠标）；同时受训消防员可根据自己的需求选择不同训练科目、科目不同难度，而且可以保存设置；
（2）提升消防员在高空环境执行任务的心理素质；弥补现阶段实战化高空训练中的不足；设置消防员高空心理训练科目丰富现有消防员心理训练内容；该训练系统对消防员进行高空心理训练，提升心理素质具有一定的实践意义；对VR技术在应急救援训练领域的应用具有一定的参考价值。
附图说明
图1为本发明实施例中基于VR的消防员高空心理适应性训练系统的原理框图；
图2为本发明实施例中定位器安装示意图；
图3为本发明实施例中基于VR的消防员高空心理适应性训练系统的模块示意图；
图4为本发明实施例中模块逻辑流程图；
图5为本发明实施例中评价模块的流程示意图。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
基于VR的消防员高空心理适应性训练系统，如图1所示，包括：
UI模块100，用于向受训消防员提供UI交互界面并供受训消防员注册或/和登陆系统，以及接收受训消防员对高空心理适应性训练数据库中训练科目和训练难度的选择指令，同时将选择指令发送至高空训练模块；其中，所述UI交互界面包括系统基础设置界面、训练科目选择界面、训练难度选择界面；
场景管理模块200，用于负责不同训练难度场景的选择和跳转，进度条的加载。这些内容影响着用户的体验，在沉浸式的虚拟现实的环境中显得尤为重要；
高空训练模块300，用于根据所述加载场景获取对应虚拟高空训练科目的虚拟场景及模型，并将所述虚拟场景及模型显示在虚拟交互显示设备上，以及通过交互手柄收集受训消防员的训练数据，同时将训练数据发送至评价模块；其中，所述高空心理适应性训练数据库包括五项可自由选择难度的训练科目：绝境逢生、高空行走、高空断桥、缅甸桥、高空攀登/索降；
评价模块400，用于对接收到训练数据进行分析，判断受训消防员是否通过训练并生成训练结果，以及根据判断结果结合UI模块跳转相应的UI交互界面；其中，所述训练数据包括受训消防员训练完成度、受训消防员体征数据和受训消防员问卷得分。
本实施例中，虚拟交互显示设备采用HTCvive头戴式显示器，HTCvive头戴式显示器与放置使用场地上的定位器进行交互，定位器再与交互手柄相互配合使受训消防员根据实际场地大小自主选择自由移动或者遥控移动。虚拟场景及模型以GAT1039-2012消防员心理训练指南和GA934-2011消防员高空心理训练设施的技术要求为基础进行模拟构建，需要保证训练整体性和符合实际规律。
本实施例的UI交互界面是以unitycanvas画布组件呈现的，通过硬件设备HTCVIVE渲染，显示在头戴显示器屏幕上。
具体的，使用场地为3×3m的方形区域，高度2.5m，需要VR设备以及相关设备，为了保证各个VR头戴显示器以及控制器之间的信号的稳定以及各个VR设备之间的安全使用，需要合理布置定位器以及VR设备的位置。定位器的最多覆盖面积为10米×10米，其水平视场150°。如图2所示，在安装时为最大化利用其定位范围，四个定位器安装在房间的四边墙面的中央处。
如图3所示，在本实施例中还包括场景建模模块、VR交互模块和图形界面模块；
场景建模模块包括：
设施建模单元，用于收集所有训练科目设施的特征数据，基于某个训练科目设施的特征数据，构建得到训练科目设施的虚拟场景及模型；
建筑物建模单元，用于收集所有训练科目建筑物的特征数据，基于某个训练科目建筑物的特征数据，构建得到训练科目建筑物的虚拟场景及模型；
效果渲染单元，用于上述得到的虚拟场景及模型进行光照效果调整，得到呈现目标光照效果的目标虚拟场景及模型；
VR交互模块包括：
VR人物行为单元，用于采集用户人体特征数据和实时行为数据；
训练时间设置单元，用于控制训练进度并记录受训消防员训练时间；
动作捕捉单元，用于根据用户的操作动作改变虚拟场景及模型的相对位置；
训练效果评价单元，用于判断受训消防员与系统场景及模型交互的动作效果；
漫游状态单元，用于控制虚拟设施于特定虚拟场景及模型中以中心线为视点移动的轨迹进行漫游；
图形界面模块包括：
用户注册单元，与UI模块相连接，用于响应于注册指令，为用户创建登陆系统的用户账号，以及用于保存、删除生成的用户账号；
用户登陆单元，用于用户登陆系统输入登陆信息，验证通过后则允许用户登陆系统，否则不允许用户登陆系统；
系统设置单元，用于对系统训练科目、训练内容等参数进行设置。
具体的，场景建模模块还包括分解子单元、建模子单元、组合子单元、场景渲染子单元和背景渲染子单元，
分解子单元，用于将每个建筑或设备分别进行拆解，分解出各个小组件，并分析每个组件的数据；例如：抓手，横梁，扶梯等，
建模子单元，用于利用3DMax对每个组件进行建模，并进行颜色渲染；
组合子单元，用于将各组分拼接，构成一个完整的训练建筑体系；
场景渲染子单元，用于将拼接好的训练项目导入到Unity平台中，利用light及Pointlight组件，对场景进行颜色渲染，调整灯光的亮度、光感、范围及颜色；
背景渲染子单元，用于在MainCamera中添加组件Skybox，添加事先准备好的天空图片，增强场景真实感。
其中，环境光照的实现方法：训练场的光照系统主要由直射光源和天空盒组成，直射光源DirectionalLight为Unity平台提供，为整个场景进行基础照明。但为了保证场景的真实性需要制作一个仿真度高的天空盒为场景提供360度的环境光。天空盒的作用原理就是使用一个六个面都带有天空贴图纹理的立方体，但由于该立方体是由无数个三角面逼近而成，所以其本质上渲染的是一个巨大的“球体”。将摄像机放置在这个“球体”内部的正中央处，这样就保证了在可视范围内始终是真实的天空场景。天空盒的制作方法如下：
（1）准备上下面，前后面，左右面六张高清的天空照片；
（2）将照片导入到工程文件中；
（3）在Asset窗口中全选这些图片，打开Inspector选项卡，设置WrapMode的属性为Clamp，可以使天空盒各面的接缝自然过渡；
（4）再次全选图片，Create→Material创建材质球；
（5）将图片分别填充至天空盒中。
本实施例中，VR交互模块中通过硬件HTCVIVE，软件SteamVR和VRTK中的预制体，来实现移动和攀爬，具体的，具体的实现过程如下：
（1）移动功能
（1.1）自由移动：这里使用HTCVIVE中的动作捕捉和定位追踪功能，使参训者可以在一定空间范围内自由移动，软件定位系统主要由VRTK4中CameraRigs.TrackedAlias预制体下的VelocityTrackers脚本来完成。既通过在VelocityTrackers脚本里注册了这个监听，所以通过这个脚本可以不断的获得设备的实时定位，同时刷新在画面中显示的位置。硬件定位系统主要由HTCVIVE的Lighthouse实现，其原理是使用两个红外激光发射器以20ms为一个循环进行探测，HTCVIVE头盔及控制器上的光敏传感器可以测算出激光到达基站的时间，由响应时间差计算出位置和运动轨迹，由此能够测算XYZ轴的移动，达到6自由度追踪的效果。
（1.2）摇杆移动：主要使用Locomotors.AxisMove中对水平轴和竖直轴的控制方法，使参训者可以通过手柄上的触摸板来模拟行走，这样就规避了训练空间受限的问题。在使用AxisMove之前需要将CameraRigs.TrackedAlias和InputManager配置完毕。CameraRigs.TrackedAlias的作用是保证人物行走时相机的跟随功能，避免画面和人物脱离。InputManager的作用是控制手柄，使左右手也跟随人物行走，同时提供X轴和Y轴的数据信息以及触摸板功能。配置完毕后将这两个预制体挂载到Locomotors.AxisMove上；实现通过右手手柄触摸板进行摇杆移动的功能。
（1.3）传送移动：主要使用Indicators.ObjectPointers.Curved对初始点位置、目标点位置以及传送曲线的控制方法，使得参训者可以在距离较远得训练设施之间进行传送移动。在使用Curved之前同样需要配置InputManager，来对手柄的功能按键进行控制，配置完毕后将这预制体挂载到Curved上，实现通过左手手柄控制大范围移动的功能。
（2）攀爬功能：为使VR环境中受训消防员的身体符合物理现实，具有重力系统同时避免其与训练设施之间产生穿模现象，在移动功能实现的基础上为其添加伪身体。在VRTK中按照Tilia/Prefabs/Trackers/Trackers.PseudoBody路径找到[PseudoBody] 预制体，将其拖入Hierarchy面板中。在CameraRigs.TrackedAlias/Aliases路径中找到HeadsetAlias和PlayAreaAlias，并将二者分别赋值给source和offset。实现伪身体跟随头盔移动的功能。随后将伪身体作为参数传给PseudoBodyFacade.SolveBodyCollisions()方法，这样就可以强制使受训消防员头盔位置更新回伪身体所在位置，这样就有效避免了穿模问题的出现。在伪身体配置完成后，将[Climbing] 预制体也添加到项目层级中，随后将伪身体预制体放到Climbing组件属性中，这样就使得受训消防员具备攀爬能力了，还需要为场景中添加可攀爬物体，既使受训消防员可以正常使用训练设施进行训练，按照径找到[Climbable] 预制体，将其添加到Hierarchy面板中，并将我们建好的训练设施模型放置在MeshContainer下替换VRTK提供的初始模型。由于训练设施需要和手柄进行交互所以需要我们为手柄配置抓取功能，实现了整个攀爬功能。
本实施例的工作流程：如图4所示，UI模块开始进行用户登陆操作，并进行科目选择和难度选择，选择完毕后会进入场景管理模块；根据所选训练难度进行场景的选择和跳转，进度条的加载；训练模块；受训消防员会对训练模块中的五项训练进行体验或训练，训练完成后系统会对受训消防员训练数据进行采集，并传送至评价模块；评价模块分析训练数据生成结果并会显示受训消防员是否通过训练，无论是否通过，系统都会跳转至UI交互界面，只是未通过的受训消防员会直接跳转至训练科目选择界面，准备进行下一次训练。
如图4所示，受训消防员训练时，佩戴监测手环实时检测受训消防员心率，呼吸状态等数据，每隔一段时间利用人工对数据进行记录,再对受训消防员心率，呼吸状态，心率区间等数据进行综合分析考量，对受训消防员的心理状态进行人工评估打分。如图5所示，评价报告包括体征观察、问答与交流互动、生理参数评价以及时间考量四大标准综合测评，最终对救援队员的训练成绩做出评定。其中，生理参数：每个受训消防员练习一个高空训练后立即进行心率和血压测试，以便判断学员当时的心理焦虑状态和恐惧程度。训练后的心率测量，一般在运动后即测10s心率，将测的心率数乘以6即为min心率。训练后的血压即在运动后立即进行血压测量，以收缩压/舒张压mmHg记录数据。血压高低，明显受训练和心理活动的影响。根据贝拉克指数，E=X3(X1+X2)l100，其中X1为坐位收缩压，X2为坐位舒张压，X3为1min心率。具体评价方法:E>200为高度紧张；90≤E≤200为一般;E<90为低度紧张，一般人在100-160之间的范围。
定义难度分级如下：
1.初阶训练
（1）训练组成：初阶训练由心理拓展项目“绝境逢生、空中漫步、高空断桥”组成；
（2）考核标准：受训人员是否完成训练；训练完成时间是否在合格区间内，3分钟内视为优秀，3-5分钟视为合格，超过5分钟视为不合格；子科目用时超过3分钟视为不合格；受训人员生理指标（如心跳，脉搏，血压等）是否在合格区间内。
2.进阶训练：
（1）训练组成：进阶训练由高空攀登、高空心理拓展项目（缅甸桥）、索降组成；
（2）考核标准：受训人员是否完成训练；训练完成时剩余时间，剩余60-100s视为优秀，剩余0-60s视为合格；子科目用时超过90s视为不合格；受训人员生理指标是否在合格区间内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.基于VR的消防员高空心理适应性训练系统，其特征在于，包括：
UI模块，是训练管理者维护完善心理适应性理论与受训消防员熟悉掌握心理适应性训练理论、训练科目、训练条件、训练目的、训练考核的窗口，用于向受训消防员提供UI交互界面并供受训消防员注册或/和登陆系统，以及接收受训消防员对高空心理适应性训练数据库中训练科目和训练难度的选择指令，同时将选择指令发送至场景管理模块；
场景管理模块，用于供训练管理者增加、删除训练科目、训练场景的模块，同时也是受训消防员根据自身心理素质的不同而选择不同训练场景、训练难度的模块，即根据受训消防员所选择指令获取不同难度训练场景并跳转加载，同时将所加载训练场景指令发送至高空训练模块；
高空训练模块，用于根据所述加载场景，获取对应虚拟高空训练科目的虚拟场景及模型，并将所述虚拟场景及模型显示在虚拟交互显示设备上，以及通过交互手柄收集受训消防员的训练数据，同时将训练数据发送至评价模块；
评价模块，用于接收到每个训练场景的训练数据并分析，判断受训消防员是否通过每个训练科目，并根据训练判断结果结合场景模块跳转到相应的训练场景交互界面；以及整个心理适应性训练结束时，对受训消防员的整体训练效果进行评判并生成相应的训练报告。
2.如权利要求1所述的基于VR的消防员高空心理适应性训练系统，其特征在于，所述UI交互界面包括系统心理理论学习界面、基础设置界面、训练科目选择界面、训练难度选择界面、训练效果评价界面。
3.如权利要求1所述的基于VR的消防员高空心理适应性训练系统，其特征在于，所述高空心理适应性训练数据库包括五项可自由选择难度的训练科目：绝境逢生、高空行走、高空断桥、缅甸桥、高空攀登/索降。
4.如权利要求1所述的基于VR的消防员高空心理适应性训练系统，其特征在于，所述虚拟交互显示设备采用HTCvive头戴式显示器，HTCvive头戴式显示器与放置使用场地上的定位器进行交互，定位器再与交互手柄相互配合使受训消防员根据实际场地大小自主选择自由移动或者遥控移动。
5.如权利要求1所述的基于VR的消防员高空心理适应性训练系统，其特征在于，所述训练数据包括受训消防员训练完成度、受训消防员训练完成时间、受训消防员体征数据、受训消防员科目单科训练评价报告、受训消防员科目整体训练评价报告和受训消防员问卷得分。
6.如权利要求1所述的基于VR的消防员高空心理适应性训练系统，其特征在于，还包括场景建模模块，场景建模模块包括：
设施建模单元，用于收集所有训练科目设施的特征数据，基于某个训练科目设施的特征数据，构建得到训练科目设施的虚拟场景及模型；
建筑物建模单元，用于收集所有训练科目建筑物的特征数据，基于某个训练科目建筑物的特征数据，构建得到训练科目建筑物的虚拟场景及模型；
效果渲染单元，用于上述得到的虚拟场景及模型进行光照效果调整，得到呈现目标光照效果的目标虚拟场景及模型。
7.如权利要求1所述的基于VR的消防员高空心理适应性训练系统，其特征在于，还包括VR交互模块，VR交互模块包括：
VR人物行为单元，用于采集用户人体特征数据和实时行为数据；
训练时间设置单元，用于控制训练进度并记录受训消防员训练时间；
动作捕捉单元，用于根据用户的操作动作改变虚拟场景及模型的相对位置；
训练效果评价单元，用于判断受训消防员与系统场景及模型交互的动作效果；
漫游状态单元，用于控制虚拟设施于特定虚拟场景及模型中以中心线为视点移动的轨迹进行漫游。
8.如权利要求1所述的基于VR的消防员高空心理适应性训练系统，其特征在于，还包括图形界面模块，图形界面模块包括：
用户注册单元，与UI模块相连接，用于响应于注册指令，为用户创建登陆系统的用户账号，以及用于保存、删除生成的用户账号；
用户登陆单元，用于用户登陆系统输入登陆信息，验证通过后则允许用户登陆系统，否则不允许用户登陆系统；
系统设置单元，用于对系统训练科目、训练内容在内的参数进行设置。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116543524A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-08-04 | 中国消防救援学院 | 一种挂钩梯消防员训练损伤/猝死风险预警方法及系统 |
| CN116561589A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-08-08 | 深圳市易赛通信技术有限公司 | 一种基于智能穿戴设备的考勤训练管理方法及系统 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120105845A (ko) * | 2011-03-16 | 2012-09-26 | 김지만 | 가상 현실을 이용한 고공 스릴 체험 게임기 |
| CN106816057A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-06-09 | 公安部上海消防研究所 | 一种虚拟消防训练系统 |
| CN108510821A (zh) * | 2018-02-27 | 2018-09-07 | 吉林省行氏动漫科技有限公司 | 一种消防救援训练系统及其工作方法 |
| CN108961910A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-12-07 | 苏州涵轩信息科技有限公司 | 一种vr消防训练装置 |
| CN109171772A (zh) * | 2018-08-13 | 2019-01-11 | 李丰 | 一种基于vr技术的心理素质训练系统及训练方法 |
| CN109420292A (zh) * | 2017-08-29 | 2019-03-05 | 深圳市掌网科技股份有限公司 | 基于虚拟现实的高空训练方法及系统 |
| US20200023157A1 (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | Limbix Health, Inc. | Dynamic digital content delivery in a virtual environment |
| CN112530223A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-19 | 合肥耀安科技有限公司 | 一种vr消防员模拟训练考核系统及训练方法 |
| KR20210076476A (ko) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 아주대학교산학협력단 | 사용자 중심 설계 기반의 소방 훈련 프로그램 제공 장치 및 방법 |
| CN113408761A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-09-17 | 喻海帅 | 基于vr虚拟现实技术的通信基础设施检修技能实训系统 |
| CN114004577A (zh) * | 2021-09-18 | 2022-02-01 | 贵州电网有限责任公司 | 一种输电线路高空作业基于vr仿真培训系统 |
| CN215875885U (zh) * | 2021-08-06 | 2022-02-22 | 北京体育大学 | 一种基于vr技术的沉浸式抗压力心理训练系统 |
-
2022
- 2022-07-26 CN CN202210885955.4A patent/CN115040753A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120105845A (ko) * | 2011-03-16 | 2012-09-26 | 김지만 | 가상 현실을 이용한 고공 스릴 체험 게임기 |
| CN106816057A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-06-09 | 公安部上海消防研究所 | 一种虚拟消防训练系统 |
| CN109420292A (zh) * | 2017-08-29 | 2019-03-05 | 深圳市掌网科技股份有限公司 | 基于虚拟现实的高空训练方法及系统 |
| CN108510821A (zh) * | 2018-02-27 | 2018-09-07 | 吉林省行氏动漫科技有限公司 | 一种消防救援训练系统及其工作方法 |
| US20200023157A1 (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | Limbix Health, Inc. | Dynamic digital content delivery in a virtual environment |
| CN109171772A (zh) * | 2018-08-13 | 2019-01-11 | 李丰 | 一种基于vr技术的心理素质训练系统及训练方法 |
| CN108961910A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-12-07 | 苏州涵轩信息科技有限公司 | 一种vr消防训练装置 |
| KR20210076476A (ko) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 아주대학교산학협력단 | 사용자 중심 설계 기반의 소방 훈련 프로그램 제공 장치 및 방법 |
| CN112530223A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-19 | 合肥耀安科技有限公司 | 一种vr消防员模拟训练考核系统及训练方法 |
| CN113408761A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-09-17 | 喻海帅 | 基于vr虚拟现实技术的通信基础设施检修技能实训系统 |
| CN215875885U (zh) * | 2021-08-06 | 2022-02-22 | 北京体育大学 | 一种基于vr技术的沉浸式抗压力心理训练系统 |
| CN114004577A (zh) * | 2021-09-18 | 2022-02-01 | 贵州电网有限责任公司 | 一种输电线路高空作业基于vr仿真培训系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 赵金道 等: "基于VR 的消防员高空心理训练系统", 2021 年度灭火与应急救援技术学术研讨会论文集, 31 October 2021 (2021-10-31), pages 23 - 25 * |
| 陈明辉: "基于虚拟现实技术的消防训练系统的研究" * |
| 黄鹏；吴微露: "基于Unity 3D的高空心理行为模拟训练系统", 船舰电子工程, vol. 42, no. 4, pages 101 - 105 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116543524A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-08-04 | 中国消防救援学院 | 一种挂钩梯消防员训练损伤/猝死风险预警方法及系统 |
| CN116543524B (zh) * | 2023-03-27 | 2023-10-27 | 中国消防救援学院 | 一种挂钩梯消防员训练损伤/猝死风险预警方法及系统 |
| CN116561589A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-08-08 | 深圳市易赛通信技术有限公司 | 一种基于智能穿戴设备的考勤训练管理方法及系统 |
| CN116561589B (zh) * | 2023-07-10 | 2023-09-01 | 深圳市易赛通信技术有限公司 | 一种基于智能穿戴设备的考勤训练管理方法及系统 |
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