CN117711237B - 传感器教学设备的控制方法及传感器教学设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了传感器教学设备的控制方法及传感器教学设备，涉及仿真教学领域。方法包括：获取当前虚拟教学设备的多个虚拟教学模块配置信息；获取第一操作数据，并基于第一操作数据从多个虚拟教学模块确定当前虚拟教学模块，以及从多个虚拟教学模块配置信息获取当前虚拟教学模块配置信息；根据当前虚拟教学模块配置信息，基于仿真器渲染并显示相应的虚拟教学画面；获取第二操作数据，并根据第二操作数据与当前虚拟教学模块配置信息，基于仿真器生成并显示教学结果信息，可以实现基于仿真器模拟真实的传感器教学场景。本发明旨在解决真实教学场景成本高、占地面积大、教学效率低，以及现有传感器的仿真教学功能简单、不支持算法处理分析的问题。

Description

传感器教学设备的控制方法及传感器教学设备

技术领域

本发明涉及仿真教学领域，尤其涉及一种传感器教学设备的控制方法及传感器教学设备。

背景技术

目前市面上传感器教学方法主要有两种，一种是将真实传感器搭配在硬件台架上，配合对应的调试软件、算法功能来进行传感器相关装配、故障检测、算法应用的教学，另一种是使用VR方式演示传感器使用，侧重点在于虚拟拆装传感器、以提前设定好的假数据3D呈现功能原理。

但是，现有的两种传感器教学方法存在一些问题。其中，真实传感器教学方法学习成本高、占地面积大且可同时支持学习的人数较少，而VR传感器的教学方法功能简单且不支持算法处理分析的缺点。因此，亟需提出一种学习成本较低、功能多样且支持算法处理分析的传感器教学方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种传感器教学设备的控制方法，旨在解决现有传感器教学的学习成本高、功能简单且不支持算法处理分析的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种传感器教学设备的控制方法，应用于传感器教学设备，所述传感器教学设备包括仿真器，所述传感器教学设备的控制方法的步骤包括：

S100、获取当前虚拟教学设备的多个虚拟教学模块配置信息；

S200、获取第一操作数据，基于所述第一操作数据从所述多个虚拟教学模块确定当前虚拟教学模块，并从所述多个虚拟教学模块配置信息获取当前虚拟教学模块配置信息；

S300、根据所述当前虚拟教学模块配置信息，基于所述仿真器渲染并显示相应的虚拟教学画面；

S400、获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述当前虚拟教学模块配置信息，基于所述仿真器生成并显示教学结果信息。

可选地，所述多个虚拟教学模块包括虚拟认知模块、虚拟装配模块、虚拟故障检测模块、虚拟调试模块、虚拟标定模块与虚拟应用模块。

可选地，在步骤S100之前，所述传感器教学设备的控制方法还包括：

获取虚拟场景配置信息与多台虚拟教学设备配置信息，并根据所述虚拟场景配置信息显示虚拟场景，以及根据所述多台虚拟教学设备配置信息显示多台虚拟教学设备；

获取第三操作数据，并根据所述第三操作数据从所述多台虚拟教学设备确定当前虚拟教学设备。

可选地，当所述当前虚拟教学模块确定为所述虚拟认知模块时，

步骤S300包括：

根据虚拟认知模块配置信息确定传感器认知原理知识的属性信息；

根据所述传感器认知原理知识的属性信息，基于所述仿真器渲染并显示传感器认知原理知识；

步骤S400包括，获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述虚拟认知模块配置信息，基于所述仿真器生成并显示认知教学结果信息。

可选地，当所述当前虚拟教学模块确定为所述虚拟装配模块时，

步骤S300包括：

根据虚拟装配模块配置信息确定装配任务提示、传感器组件、传感器零件、装配位置提示与装配工具的属性信息；

根据所述装配任务提示、所述传感器组件、所述传感器零件、所述装配位置提示与所述装配工具的属性信息，基于所述仿真器渲染并显示所述装配任务提示、所述传感器零件、所述装配位置提示与所述装配工具；

步骤S400包括，获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述虚拟装配模块配置信息，基于所述仿真器生成并显示装配教学结果信息。

可选地，当所述当前虚拟教学模块确定为所述虚拟故障检测模块时，

步骤S300包括：

根据虚拟故障检测模块配置信息确定故障类型的属性信息与故障检测任务提示的属性信息；其中，所述故障类型的属性信息包括故障检测板的属性信息与故障检测工具的属性信息；

根据所述故障类型与所述故障检测任务提示的属性信息，基于所述仿真器渲染并显示故障检测板、故障检测工具与故障检测任务提示；

步骤S400包括，获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述虚拟故障检测模块配置信息，基于所述仿真器生成并显示故障检测教学结果信息。

可选地，当所述当前虚拟教学模块确定为所述虚拟调试模块时，

步骤S300包括：

根据虚拟调试模块配置信息确定传感器的属性信息与调试辅助器械的属性信息；

根据所述传感器的属性信息与所述调试辅助器械的属性信息，基于所述仿真器渲染并显示所述传感器与所述调试辅助器械；

步骤S400包括：

获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述虚拟调试模块配置信息，基于所述仿真器输出传感器调试模拟数据；

根据所述第二操作数据、所述虚拟调试模块配置信息与所述传感器调试模拟数据生成并显示调试教学结果信息。

可选地，当所述当前虚拟教学模块确定为所述虚拟标定模块时，

步骤S300包括：

根据虚拟标定模块配置信息确定传感器的属性信息与标定辅助器械的属性信息；

根据所述传感器的属性信息与所述标定辅助器械的属性信息，基于所述仿真器渲染并显示所述传感器与所述标定辅助器械；

步骤S400包括：

获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述虚拟标定模块配置信息，基于所述仿真器输出传感器标定模拟数据；

根据所述第二操作数据、所述虚拟标定模块配置信息与所述传感器标定模拟数据生成并显示标定教学结果信息。

可选地，当所述当前虚拟教学模块确定为所述虚拟应用模块时，

步骤S300包括：

根据虚拟应用模块配置信息确定传感器的属性信息与应用辅助器械的属性信息；

根据所述传感器的属性信息与所述应用辅助器械的属性信息，基于所述仿真器渲染并显示所述传感器与所述应用辅助器械；

步骤S400包括：

获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述虚拟应用模块配置信息，基于所述仿真器输出传感器应用模拟数据；

根据所述第二操作数据、所述虚拟应用模块配置信息与所述传感器应用模拟数据生成并显示应用教学结果信息。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种传感器教学设备，所述传感器教学设备包括：

输入模块，所述输入模块用于获取操作数据；

存储模块，所述存储模块与所述输入模块连接；所述存储模块用于存储所述操作数据与虚拟教学模块配置信息；

处理模块，所述处理模块分别与所述输入模块和所述存储模块连接；所述处理模块包括仿真器与算法模块；所述仿真器用于根据虚拟教学模块配置信息渲染相应的虚拟教学画面，以及用于根据所述虚拟教学模块配置信息与所述操作数据输出相应的模拟数据；所述算法模块用于根据所述操作数据、所述虚拟教学模块配置信息以及所述仿真器输出的模拟数据生成并输出教学结果信息；

显示模块，所述显示模块与所述处理模块连接；所述显示模块用于根据所述仿真器渲染的虚拟教学画面显示相应的虚拟教学画面，以及用于显示所述教学结果信息。

本发明技术方案采用一种传感器教学设备的控制方法，应用于传感器教学设备，传感器教学设备包括仿真器。其中，方法包括：获取当前虚拟教学设备的多个虚拟教学模块配置信息；然后获取第一操作数据，并基于第一操作数据从多个虚拟教学模块确定当前虚拟教学模块，以及从多个虚拟教学模块配置信息获取当前虚拟教学模块配置信息；根据当前虚拟教学模块配置信息，基于仿真器渲染并显示相应的虚拟教学画面；获取第二操作数据，并根据第二操作数据与当前虚拟教学模块配置信息，基于仿真器生成并显示教学结果信息，可以实现基于仿真器模拟真实的传感器教学场景。其中，本发明可以包括多台虚拟教学设备，无需使用大尺寸的台架和真实的昂贵的传感器设备，解决了真实教学场景成本高、占地面积大与教学效率低的问题，可以轻松实现多人同时教学。而且，本发明可以包括如认知、装配、调试、标定、故障检测与应用等多个虚拟教学模块，并且基于仿真器进行渲染，提高了模拟的逼真效果，可以进行多功能的教学，解决了VR传感器的教学方法功能简单的问题。本发明还可以通过算法对操作数据与虚拟教学模块的配置信息进行算法分析，以及生成并输出教学结果信息，解决了VR传感器的教学方法不支持算法处理分析的问题。

附图说明

图1为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例的虚拟场景及多台虚拟教学设备图；

图3为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例的当前虚拟教学设备的多个虚拟教学模块图；

图4为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例的功能模块示意图；

图5为本发明传感器教学设备的控制方法又一实施例的流程示意图；

图6为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例虚拟认知模块的细化流程示意图；

图7为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例虚拟装配模块的细化流程示意图；

图8为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例虚拟故障检测模块的细化流程示意图；

图9为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例虚拟调试模块的细化流程示意图；

图10为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例虚拟标定模块的细化流程示意图；

图11为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例虚拟应用模块的细化流程示意图；

图12为本发明传感器教学设备的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

现有的两种传感器教学方法存在一些问题。其中，真实传感器教学方法学习成本高、占地面积大且可同时支持学习的人数较少，而VR传感器的教学方法功能简单且不支持算法处理分析的缺点。因此，亟需提出一种学习成本较低、功能多样且支持算法处理分析的传感器教学方法。

为了解决上述问题，本发明提出一种传感器教学设备的控制方法。

在本发明一实施例中，如图1所示，图1为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例的流程示意图，传感器教学设备的控制方法应用于传感器教学设备，传感器教学设备包括仿真器，传感器教学设备的控制方法的步骤包括：

步骤S100、获取当前虚拟教学设备的多个虚拟教学模块配置信息；

本实施例中，传感器教学设备的控制方法应用于传感器教学设备。如图12所示，图12为本发明传感器教学设备的结构示意图。其中，传感器教学设备可以包括输入模块1010、存储模块1040、处理模块1020与显示模块1030。其中，处理模块1020包括仿真器1021，仿真器1021可以是自动驾驶仿真器1021，例如，可以采用驾驶模拟器Carla进行仿真以提供逼真的物理引擎，模拟出物体的运动、传感器数据的反射现象，传感器教学设备可以在自动驾驶仿真器1021的基础上对虚拟传感器、虚拟辅助器械与虚拟训练台架和真实的传感器、真实的辅助器械与真实的训练台架进行一比一建模。其中，存储模块1040可以存储操作系统与多个虚拟教学模块配置信息等数据，虚拟教学模块配置信息中包含了真实的数据解析。可以理解的是，在进入教学系统之前，需要进行登录认证，登录认证成功后才允许进入传感器教学系统的训练学习。如图2所示，图2为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例的虚拟场景及多台虚拟教学设备图，其中，虚拟教学场景可以包括多台虚拟教学设备，每台设备都可以进行传感器教学，学员可以进行点击以选择当前虚拟教学设备。当传感器教学设备获取到学员的点击操作后，开始加载虚拟教学内容。具体为，处理模块1020开始加载多个虚拟教学模块配置信息并显示多个虚拟教学模块，学员可以根据需要进行选择任一模块进行训练。

步骤S200、获取第一操作数据，基于第一操作数据从多个虚拟教学模块确定当前虚拟教学模块，并从多个虚拟教学模块配置信息获取当前虚拟教学模块配置信息；

需要说明的是，多个虚拟教学模块可以包括虚拟认知模块、虚拟装配模块、虚拟故障检测模块、虚拟调试模块、虚拟标定模块与虚拟应用模块。学员可以通过传感器教学设备的输入模块进行选择，选择需要的模块进行训练学习，则选择信号即第一操作数据会被处理模块获取，处理模块获取第一操作数据后从存储模块的多个虚拟教学模块配置信息中调用当前虚拟教学模块配置信息进行处理。

步骤S300、根据当前虚拟教学模块配置信息，基于仿真器渲染并显示相应的虚拟教学画面；

本实施例中，当前虚拟教学模块配置信息可以包括当前虚拟教学模块的场景信息，如虚拟训练台架的位置、大小、形状等信息，还可以包括虚拟辅助器械的信息，如进行调试时需要用的调试工具信息，进行标定时用到的标定工具信息，还可以包括虚拟传感器的信息，如在不同的调试场景或者不同的故障检测场景传感器根据具体场景输出的信息。其中，自动驾驶仿真器可以提供逼真的物理引擎，增强虚拟画面渲染的逼真效果。如此，处理模块可以控制显示模块显示虚拟认知子界面、虚拟装配子界面、虚拟故障检测子界面、虚拟调试子界面、虚拟标定子界面或者虚拟应用子界面。如此，学员可以在相应的子界面中进行虚拟传感器教学的训练学习。

步骤S400、获取第二操作数据，并根据第二操作数据与当前虚拟教学模块配置信息，基于仿真器生成并显示教学结果信息。

本实施例中，第二操作数据包括学员通过输入模块输入的操作数据，比如在虚拟装配子界面的装配操作、虚拟调试子界面的调试操作或者虚拟标定子界面的标定操作等。需要说明的是，传感器教学设备的处理模块可以包括算法模块，通过算法模块处理数据以提供不同的功能，比如自动进行页面跳转等功能。自动驾驶仿真器可以根据操作数据输出模拟数据，包括动态反馈数据等数据以模拟真实的操作场景可能面临的情况。处理模块可以根据输入的操作数据与模拟数据及时进行处理分析，以及通过算法模块的算法进行进一步的处理分析，如可以进行算法调试以对错误数据进行纠正。例如，在虚拟装配子界面进行装配时，可以给学员反馈当前装配操作是否正确，以更好地引导学员进行下一步操作，以增强学员的操作体验感。例如，在虚拟调试子界面进行调试时，自动驾驶仿真器可以根据调试的操作数据与真实的数据解析模拟真实场景下的调试操作会产生的动态反馈数据。而且，处理模块可以把操作数据与处理分析的数据存储在存储模块。直到学员完成当前虚拟教学模块所有的教学操作，可以调用所有的操作数据、处理分析数据与自动驾驶仿真器输出的模拟数据进行进一步的算法分析，以生成并输出教学结果信息，处理模块控制显示模块显示教学结果。如此，本实施例可以通过仿真器模拟真实的传感器教学场景，其中，虚拟传感器教学场景中可以包括多台虚拟教学设备，无需大尺寸的台架和真实的昂贵的传感器设备，解决了真实教学场景成本高、占地面积大与教学效率低的问题，可以轻松实现多人同时教学。而且，本实施例可以包括如认知、装配、调试、标定、故障检测与应用等多个虚拟教学模块，可以进行多功能的教学，解决了VR传感器的教学方法功能简单的问题。本实施例还可以对学员的操作数据进行实时的处理分析，并通过仿真器模拟输出真实的数据解析，以及根据操作数据、处理分析数据与虚拟教学模块的配置信息进行算法分析，以生成并输出教学结果信息，解决了VR传感器的教学方法不支持算法处理分析的问题。

本发明通过获取当前虚拟教学设备的多个虚拟教学模块配置信息；然后获取第一操作数据，并基于第一操作数据从多个虚拟教学模块确定当前虚拟教学模块，以及从多个虚拟教学模块配置信息获取当前虚拟教学模块配置信息；根据当前虚拟教学模块配置信息，基于仿真器渲染并显示相应的虚拟教学画面；获取第二操作数据，并根据第二操作数据与当前虚拟教学模块配置信息，基于仿真器生成并显示教学结果信息，可以实现基于仿真器模拟真实的传感器教学场景。其中，本发明可以包括多台虚拟教学设备，无需使用大尺寸的台架和真实的昂贵的传感器设备，解决了真实教学场景成本高、占地面积大与教学效率低的问题，可以轻松实现多人同时教学。而且，本发明可以包括如认知、装配、调试、标定、故障检测与应用等多个虚拟教学模块，并且基于仿真器进行渲染，提高了模拟的逼真效果，可以进行多功能的教学，解决了VR传感器的教学方法功能简单的问题。本发明还可以通过算法对操作数据与虚拟教学模块的配置信息进行算法分析，以及生成并输出教学结果信息，解决了VR传感器的教学方法不支持算法处理分析的问题。

进一步地，在本发明一实施例中，如图3与图4所示，图3为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例的当前虚拟教学设备的多个虚拟教学模块图；图4为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例的功能模块示意图。多个虚拟教学模块包括虚拟认知模块、虚拟装配模块、虚拟故障检测模块、虚拟调试模块、虚拟标定模块与虚拟应用模块。

需要说明的是，本实施例包括多个虚拟教学模块以进行多功能的教学。如图3所示，图3中的毫米波雷达实训台即为当前虚拟教学设备。其中，虚拟认知模块是用于对传感器进行认知和理解的虚拟模块，可以提供传感器的相关知识和技能，如传感器原理与工作方式等，以帮助学员理解传感器的基本概念和使用方法。虚拟装配模块是用于模拟传感器组装过程的虚拟模块，可以提供传感器的拆卸和组装过程，并引导学员按照装配顺序和装配方法正确地进行组装，以培养学员的装配技能和操作能力。虚拟故障检测模块是用于模拟传感器故障排除过程的虚拟模块，可以提供传感器故障分析和排除的模拟故障类型，并引导学员根据故障检测流程和方法正确地进行故障检测，以培养学员的故障检测能力和技能。虚拟调试模块是用于模拟传感器调试过程的虚拟模块，可以提供传感器调试的模拟调试条件，并引导学员按照调试流程和方法正确地进行调试以获取传感器的调试数据，以培养学员的调试能力和技能。虚拟标定模块是用于模拟传感器标定过程的虚拟模块，可以提供传感器标定的模拟标定条件，并引导学员根据标定流程和方法正确地进行标定，以培养学员的标定能力和技能。虚拟应用模块是用于模拟传感器应用过程的虚拟模块，可以提供传感器在模拟场景中的应用数据，引导学员根据应用流程和方法正确地进行应用，以帮助学员了解传感器在实际应用中的作用和意义。

进一步地，在本发明一实施例中，如图5所示，图5为本发明传感器教学设备的控制方法又一实施例的流程示意图；在步骤S100之前，传感器教学设备的控制方法还包括：

步骤S010、获取虚拟场景配置信息与多台虚拟教学设备配置信息，并根据虚拟场景配置信息显示虚拟场景，以及根据多台虚拟教学设备配置信息显示多台虚拟教学设备；

本实施例中，获取虚拟场景配置信息，包括场景的名称、描述、场景大小、场景地形、场景中物体的位置和属性等信息，这些信息可以存储在存储模块以供处理模块调用，处理模块可以根据获取到的场景信息，通过仿真器将物体模型、纹理等元素进行加载和渲染，以显示出虚拟场景。获取多台虚拟教学设备配置信息包括获取多台虚拟教学设备的空间坐标、多台虚拟教学设备的外形、占据虚拟空间的大小等信息。这些信息可以存储在存储模块以供处理模块调用，处理模块可以根据获取到的虚拟教学设备信息，在虚拟场景中显示对应的虚拟教学设备模型外观，并根据虚拟教学设备的能力和特性进行下一步的功能模拟和交互操作。本实施例中，可以将虚拟场景和多台虚拟教学设备进行整合，实现虚拟教学系统的交互功能，如基于虚拟场景进行多台虚拟教学设备的操作、故障排除、调试等。

步骤S020、获取第三操作数据，并根据第三操作数据从多台虚拟教学设备确定当前虚拟教学设备。

本实施例中，如图2所示，图2包括了虚拟场景与多台虚拟教学设备。本实施例中，处理模块可以根据输入模块输入的第三数据确定当前虚拟教学设备，即判断出学员选择了虚拟场景中多台虚拟教学设备中的哪一台进行虚拟教学体验之后，控制模块控制显示模块将视角切换到当前虚拟教学设备进行教学。其中，可以将编号与多台虚拟教学设备在虚拟场景的空间坐标一一对应以确定当前虚拟教学设备。

本实施例中，学员使用传感器教学设备进行训练时，传感器教学设备先加载虚拟场景与多台虚拟教学设备的外观信息并进行渲染和在显示模块进行显示，然后学员可以点击任一台虚拟教学设备，则处理模块控制显示模块显示虚拟认知模块、虚拟装配模块、虚拟故障检测模块、虚拟调试模块、虚拟标定模块与虚拟应用模块六大模块，接着学员可以继续点击任一模块进行学习，则进入相应模块的子界面。如此，本实施例可以包括多台虚拟教学设备，无需使用大尺寸的台架和真实的昂贵的传感器设备，解决了真实教学场景成本高、占地面积大与教学效率低的问题，可以轻松实现多人同时教学。

进一步地，在本发明一实施例中，如图6所示，图6为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例虚拟认知模块的细化流程示意图；当当前虚拟教学模块确定为虚拟认知模块时，

步骤S300包括：

步骤S311、根据虚拟认知模块配置信息确定传感器认知原理知识的属性信息；

步骤S312、根据传感器认知原理知识的属性信息，基于仿真器渲染并显示传感器认知原理知识；

需要说明的是，传感器认知原理知识的属性信息包括传感器认知原理知识的具体内容以及内容显示的位置和方框信息。具体内容以传感器为调频连续波（FMCW） 雷达进行举例，可以包括调频连续波雷达的工作原理、调频连续波雷达的结构、调频连续波雷达的主要芯片单片微波集成电路（MMIC）芯片的电路结构与调频连续波雷达的应用等内容。内容显示的位置则设于虚拟传感器的一侧。可以采用方框进行具体内容的显示，方框信息包括方框内字体大小、颜色、字号等属性信息，还可以包括控制具体内容的左右切换按钮等属性信息。处理模块获取虚拟认知模块配置信息后，通过仿真器进行虚拟画面的渲染，在显示模块显示具体的传感器认知原理知识，以帮助学员理解传感器的基本概念和使用方法。

步骤S400包括：

步骤S410、获取第二操作数据，并根据第二操作数据与虚拟认知模块配置信息，基于仿真器生成并显示认知教学结果信息。

需要说明的是，虚拟认知模块配置信息还包括了时间信息，当前时间由传感器认知原理知识页面渲染完成的那一刻开始计算，全部传感器认知原理知识浏览完毕的那一刻截止，以记录学员在虚拟认知子页面进行认知学习耗费的时间。第二操作数据包括学员点击左右切换按钮的数据，例如，当学员点击右切换按钮时，则处理模块判断当前学员已经学习完当前显示的认知原理知识，切换至下一条知识点，若学员点击左切换按钮则切换至上一条知识点。直到最后一条知识点展示完毕时，即最后一条知识点的右切换按钮被点击时，处理模块调用时间信息并弹出认知教学结果信息，认知教学结果信息可以包括进行认知学习耗费的时间，并提示学员进入虚拟装配模块进行学习。

本实施例中，虚拟认知模块还包括操作提示显示，用于提示学员浏览传感器的认知原理，并进行图文展示不同器件的知识点。学员可以点击左右切换按钮以控制图文切换至上一条知识点或者下一条知识点。当所有知识点展示完毕时，生成并显示教学结果信息并提示切换到虚拟装配模块进行学习。如此，本实施例可以帮助学员理解传感器的认知原理知识。

进一步地，在本发明一实施例中，如图7所示，图7为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例虚拟装配模块的细化流程示意图；当当前虚拟教学模块确定为虚拟装配模块时，

步骤S300包括：

步骤S321、根据虚拟装配模块配置信息确定装配任务提示、传感器组件、传感器零件、装配位置提示与装配工具的属性信息；

需要说明的是，装配任务提示可以包括装调的步骤。例如，可以提示安装传感器撑杆底座以及具体的安装传感器撑杆底座的流程，如点击空格打开工具箱，在激活十字螺丝刀、撑杆底座、十字螺丝后，执行装配动作；点击空格打开工具箱，在激活固定撑杆后执行装配动作；点击空格打开工具箱，在激活移动套杆、固定阀后，执行装配动作等等。传感器组件可以包括24GHz毫米波雷达、77GHz毫米波雷达、组合导航、定向天线、红外相机、单目相机、双目相机、单线机械式激光雷达、多线机械式激光雷达等组件。传感器零件可以包括撑杆底座、固定撑杆、固定撑杆底座、定向天线支架、组合导航底座支架、组合导航底座、移动套杆、垂直底座、垂直底座 （L型）等零件。装配工具可以包括十字螺丝刀、内六角扳手与普通扳手。装配位置提示包括在待装配传感器的位置上以第二颜色样式进行轮廓提示，以提示学员将传感器的零件放置于第二颜色样式的位置。

步骤S322、根据装配任务提示、传感器组件、传感器零件、装配位置提示与装配工具的属性信息，基于仿真器渲染并显示装配任务提示、传感器零件、装配位置提示与装配工具；

需要说明的是，处理模块可以基于仿真器进行虚拟场景渲染，在显示模块分别将装配任务提示、传感器组件、传感器零件、装配位置提示与装配工具显示出来。

步骤S400包括：

步骤S420、获取第二操作数据，并根据第二操作数据与虚拟装配模块配置信息，基于仿真器生成并显示装配教学结果信息。

需要说明的是，在生成并显示教学结果信息之前，传感器教学设备可以与学员进行交互以引导学员按照装配顺序和装配方法正确地进行组装。本实施例中，先进行装配操作的任务提示，以提示当前阶段的装配任务。学员可以根据装配任务进行操作，如点击工具箱，则可以弹出工具箱选择页面，从工具箱中选择合适的装配工具以帮助传感器零件的装配。然后学员可以点击组件箱中的零件箱以选择合适的传感器零件进行装配。装配工具与传感器零件选择完成后，根据装配位置提示点击待安装位置以完成装配。当前阶段的装配任务完成后进入下一阶段的装配任务。装配过程中，每一阶段的装配任务都会进行判断，判断当前阶段的装配工具、传感器组件、传感器零件与点击的安装位置是否匹配。若匹配则触发安装动画提示安装成功，若不匹配则记录当前阶段的失败次数。若当前阶段的失败次数超过预设次数则提示进入下一阶段的装配任务，若当前阶段的失败次数不超过预设次数则重新进入当前阶段的装配任务，本实施例中，预设次数可以为三次。直到检测到所有的装配任务完成时，根据装配过程中所有的操作数据与虚拟装配模块配置信息，生成并显示装配教学结果信息。其中，装配教学结果信息可以包括完成所有装配任务耗费的时间与每一阶段装配任务的成功结果或者失败结果，并提示切换到虚拟故障检测模块进行学习。如此，本实施例可以帮助培养学员的装配技能和操作能力。

进一步地，在本发明一实施例中，如图8所示，图8为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例虚拟故障检测模块的细化流程示意图；当当前虚拟教学模块确定为虚拟故障检测模块时，

步骤S300包括：

步骤S331、根据虚拟故障检测模块配置信息确定故障类型的属性信息与故障检测任务提示的属性信息；其中，故障类型的属性信息包括故障检测板的属性信息与故障检测工具的属性信息；

需要说明的是，故障检测任务提示可以包括故障检测的步骤。例如，可以提示进行故障检测的流程，如提示进入故障检测视角，故障检测视角的提示包括点击实训台右侧的故障检测板；点击空格打开工具箱并激活数字万用表；选择适当的万用表挡位，并将黑红笔连接到正确的位置；逐个检查实训台上的故障位或故障检测板上的连接点。如提示激活万用表，激活万用表的提示可以包括点击实训台右侧的故障检测板；点击空格打开工具箱并激活数字万用表；选择适当的万用表挡位，并将黑红笔连接到正确的位置；逐个检查实训台上的故障位或故障检测板上的连接点；点击空格进行记录操作，记录异常读数，整理故障诊断报告并提交。故障检测板包括电路板、软件程序与多个检测接口，本实施例中故障检测板的软件程序由传感器教学设备的处理模块代为执行。故障检测板可以用于检测和诊断传感器故障。故障检测工具包括万用表。进行故障检测时，提示学员选择适当的万用表挡位，并将黑红笔连接到故障检测板的多个检测接口的正确位置，以通过故障检测板检测传感器的故障情况并记录异常读数。

步骤S332、根据故障类型与故障检测任务提示的属性信息，基于仿真器渲染并显示故障检测板、故障检测工具与故障检测任务提示；

需要说明的是，处理模块可以基于仿真器进行虚拟场景渲染，在显示模块分别将故障检测板、故障检测工具与故障检测任务提示显示出来。

步骤S400包括：

步骤S430、获取第二操作数据，并根据第二操作数据与虚拟故障检测模块配置信息，基于仿真器生成并显示故障检测教学结果信息。

需要说明的是，在生成并显示教学结果信息之前，传感器教学设备可以与学员进行交互以引导学员根据故障检测流程和方法正确地进行故障检测。本实施例中，先获取提前设置好的故障类型，并进行当前故障类型的故障检测任务提示，以提示故障检测操作。学员可以根据提示信息点击故障检测板进入故障检测视角以进行下一步的故障检测操作。如可以点击工具箱，则可以弹出工具箱选择页面，然后学员可以从工具箱中选择万用表对故障检测板进行故障检测，此时仿真器在教学场景中渲染出万用表的虚拟模型。如此，学员可以使用虚拟万用表对故障检测板进行检测，如先点击万用表红黑笔分别选择故障检测面板的检测端子，然后拨动万用表成合适挡位，最后万用表显示提前设定的数据库读数。故障检测完成后，学员可以点击故障诊断页面，将故障名、故障位以及故障类型等检测的结果记录下来，故障类型可以包括短路、偶发与反接。故障检测任务完成时，根据故障检测过程中所有的操作数据与虚拟故障检测模块配置信息，生成并显示故障检测教学结果信息。故障检测教学结果信息可以包括完成所有故障检测任务耗费的时间，并提示切换到虚拟故障调试模块进行学习。如此，本实施例可以帮助培养学员的故障检测能力和技能。

进一步地，在本发明一实施例中，如图9所示，图9为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例虚拟调试模块的细化流程示意图；当当前虚拟教学模块确定为虚拟调试模块时，

步骤S300包括：

步骤S341、根据虚拟调试模块配置信息确定传感器的属性信息与调试辅助器械的属性信息；

需要说明的是，传感器的属性信息可以包括传感器的位置、角度与高度信息，调试辅助器械可以包括角反射器，角反射器的属性信息可以包括角反射器的位置、角度与高度信息。

步骤S342、根据传感器的属性信息与调试辅助器械的属性信息，基于仿真器渲染并显示传感器与调试辅助器械；

需要说明的是，处理模块可以基于仿真器进行虚拟场景渲染，在显示模块分别将传感器与角反射器显示出来。

步骤S400包括：

步骤S441、获取第二操作数据，并根据第二操作数据与虚拟调试模块配置信息，基于仿真器输出传感器调试模拟数据；

步骤S442、根据第二操作数据、虚拟调试模块配置信息与传感器调试模拟数据生成并显示调试教学结果信息。

需要说明的是，在生成并显示教学结果信息之前，传感器教学设备可以与学员进行交互以引导学员按照调试流程和方法正确地进行调试。本实施例中，先渲染并显示出传感器的虚拟模型，获取传感器的位置、角度与高度信息。学员可以根据具体需求进行下一步的调试操作。如可以点击工具箱，则可以弹出工具箱选择页面，然后学员可以从工具箱中选择合适的调试辅助器械并指定调试辅助器械相对于传感器的位置。在指定位置，处理模块基于仿真器渲染并显示相应的调试辅助器械，学员可以通过输入模块调整调试辅助器械相对于传感器的位置、角度与高度，并点击调试按钮。如此，处理模块可以根据学员的操作数据确定传感器与调试辅助器械的相对位置、角度与高度，并根据虚拟调试模块配置信息中传感器的属性信息与真实的数据解析信息，通过仿真器进行数据模拟，并将模拟数据通过算法进行进一步地处理分析，最后输出传感器调试模拟数据。其中，传感器调试模拟数据可以包括横向距离、径向距离、横向速度、径向速度、散射截面积等解析数据，并可以以传感器解析流程呈现显示。调试任务完成时，根据调试过程中所有的操作数据与虚拟调试模块配置信息，生成并显示调试教学结果信息。调试教学结果信息可以包括完成所有调试任务耗费的时间，并提示切换到虚拟标定模块进行学习。如此，本实施例可以帮助培养学员的传感器调试能力和技能。

进一步地，在本发明一实施例中，如图10所示，图10为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例虚拟标定模块的细化流程示意图；当当前虚拟教学模块确定为虚拟标定模块时，步骤S300包括：

步骤S351、根据虚拟标定模块配置信息确定传感器的属性信息与标定辅助器械的属性信息；

需要说明的是，传感器的属性信息可以包括传感器的位置、角度与高度信息，标定辅助器械可以包括信号发生器、万用表与测量尺。

步骤S352、根据传感器的属性信息与标定辅助器械的属性信息，基于仿真器渲染并显示传感器与标定辅助器械；

需要说明的是，处理模块可以基于仿真器进行虚拟场景渲染，在显示模块分别将传感器、信号发生器、万用表与测量尺显示出来。

步骤S400包括：

步骤S451、获取第二操作数据，并根据第二操作数据与虚拟调试模块配置信息，基于仿真器输出传感器标定模拟数据；

步骤S452、根据第二操作数据、虚拟标定模块配置信息与传感器标定模拟数据生成并显示标定教学结果信息。

需要说明的是，在生成并显示教学结果信息之前，传感器教学设备可以与学员进行交互以引导学员按照标定流程和方法正确地进行标定。本实施例中，先渲染并显示出传感器的虚拟模型，获取传感器的位置、角度与高度信息。学员可以根据具体需求进行下一步的标定操作。如可以点击工具箱，则可以弹出工具箱选择页面，然后学员可以从工具箱中选择合适的标定辅助器械，如信号发生器，并指定标定辅助器械相对于传感器的位置。在指定位置，处理模块基于仿真器渲染并显示相应的标定辅助器械，学员可以通过输入模块调整标定辅助器械相对于传感器的位置、角度与高度，并点击标定按钮。则处理模块可以根据虚拟调试模块配置信息中传感器的属性信息与真实的数据解析信息，通过仿真器进行数据模拟，模拟出标定辅助器械相对于虚拟传感器的标定过程以及输出模拟数据，并将模拟数据通过算法进行进一步地处理分析，输出传感器标定模拟数据。然后，学员可以点击工具箱，选择测量尺以对标定辅助器械相对于传感器的位置、角度与高度进行测量以获取测量数据。如此，处理模块通过将传感器标定模拟数据与测量数据进行对比判断是否满足预设条件，比如误差是否在合理的范围之内，如不在合理范围内，可以通过调节传感器的参数进行修正。标定任务完成时，根据标定过程中所有的操作数据与虚拟标定模块配置信息，生成并显示标定教学结果信息。标定教学结果信息可以包括完成所有标定任务耗费的时间，并提示切换到虚拟应用模块进行学习。如此，本实施例可以帮助培养学员的传感器标定能力和技能。

进一步地，在本发明一实施例中，如图11所示，图11为本发明传感器教学设备的控制方法一实施例虚拟应用模块的细化流程示意图；当当前虚拟教学模块确定为虚拟应用模块时，步骤S300包括：

步骤S361、根据虚拟应用模块配置信息确定传感器的属性信息与应用辅助器械的属性信息；

需要说明的是，传感器的属性信息可以包括传感器的位置、角度与高度信息，应用辅助器械可以包括信号发生器与数据采集器。

步骤S362、根据传感器的属性信息与应用辅助器械的属性信息，基于仿真器渲染并显示传感器与应用辅助器械；

需要说明的是，处理模块可以基于仿真器进行虚拟场景渲染，在显示模块分别将传感器、信号发生器与数据采集器显示出来。

步骤S400包括：

步骤S461、获取第二操作数据，并根据第二操作数据与虚拟应用模块配置信息，基于仿真器输出传感器应用模拟数据；

步骤S462、根据第二操作数据、虚拟应用模块配置信息与传感器应用模拟数据生成并显示应用教学结果信息。

需要说明的是，在生成并显示教学结果信息之前，传感器教学设备可以与学员进行交互以引导学员按照应用流程和方法正确地进行应用。本实施例中，先渲染并显示出传感器的虚拟模型，获取传感器的位置、角度与高度信息。学员可以根据具体需求进行下一步的应用操作。如可以点击工具箱，则可以弹出工具箱选择页面，然后学员可以从工具箱中选择合适的应用辅助器械，如数据采集器，并指定应用辅助器械相对于传感器的位置。在指定位置，处理模块基于仿真器渲染并显示相应的应用辅助器械，学员可以通过输入模块调整应用辅助器械相对于传感器的位置、角度与高度，并点击应用按钮。则处理模块可以根据虚拟调试模块配置信息中传感器的属性信息与真实的数据解析信息，通过仿真器进行数据模拟，模拟出应用辅助器械相对于虚拟传感器的应用过程以及输出模拟数据，并将模拟数据通过算法进行处理分析，输出传感器应用模拟数据。如此，处理模块可以获取传感器应用模拟数据，通过算法模块对传感器应用模拟数据进行进一步的分析，可以得到可视化数据，根据可视化数据可以将分析结果可视化呈现于显示模块。应用任务完成后，可以根据应用过程中所有的操作数据与虚拟应用模块配置信息，生成并显示应用教学结果信息。其中，应用教学结果信息可以包括完成所有应用任务耗费的时间。如此，本实施例可以帮助培养学员的传感器应用能力和技能。

本发明还提出一种传感器教学设备。

在本发明一实施例中，如图12所示，图12为本发明传感器教学设备的结构示意图；传感器教学设备包括：

输入模块1010，输入模块1010用于获取操作数据；

存储模块1040，存储模块1040与输入模块1010连接；存储模块1040用于存储操作数据与虚拟教学模块配置信息；

处理模块1020，处理模块1020分别与输入模块1010和存储模块1040连接；处理模块1020包括仿真器1021与算法模块1022；仿真器1021用于根据虚拟教学模块配置信息渲染相应的虚拟教学画面，以及用于根据虚拟教学模块配置信息与操作数据输出相应的模拟数据；算法模块1022用于根据操作数据、虚拟教学模块配置信息以及仿真器1021输出的模拟数据生成并输出教学结果信息；

显示模块1030，显示模块1030与处理模块1020连接；显示模块1030用于根据仿真器1021渲染的虚拟教学画面显示相应的虚拟教学画面，以及用于显示教学结果信息。

需要说明的是，传感器教学设备工作时，存储模块1040存储操作数据与虚拟教学模块配置信息，输入模块1010获取操作数据，仿真器1021根据虚拟教学模块配置信息渲染相应的虚拟教学画面，算法模块1022根据操作数据、虚拟教学模块配置信息以及仿真器1021输出的模拟数据生成并输出教学结果信息，显示模块1030根据仿真器1021渲染的虚拟教学画面显示相应的虚拟教学画面，以及显示教学结果信息。如此，本实施例通过仿真器1021提供逼真的物理引擎以渲染虚拟教学画面，画面更加真实，可以提高教学质量，可以给学员提供真实的教学体验。通过算法模块1022对操作数据进行实时的处理分析，可以与学员进行数据的交互；根据操作数据、处理分析数据与虚拟教学模块的配置信息进行算法分析，以生成并输出教学结果信息，可以分析显示学员的学习结果，解决了传感器模拟教学中不支持算法处理分析的问题。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，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 (3)

1.一种传感器教学设备的控制方法，应用于传感器教学设备，其特征在于，所述传感器教学设备包括仿真器，所述仿真器包括驾驶模拟器Carla，所述传感器教学设备的控制方法的步骤包括：

S100、获取当前虚拟教学设备的多个虚拟教学模块配置信息；

S200、获取第一操作数据，基于所述第一操作数据从所述多个虚拟教学模块确定当前虚拟教学模块，并从所述多个虚拟教学模块配置信息获取当前虚拟教学模块配置信息；

S300、根据所述当前虚拟教学模块配置信息，基于所述仿真器渲染并显示相应的虚拟教学画面；

S400、获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述当前虚拟教学模块配置信息，基于所述仿真器生成并显示教学结果信息；

所述多个虚拟教学模块包括虚拟认知模块、虚拟装配模块、虚拟故障检测模块、虚拟调试模块、虚拟标定模块与虚拟应用模块；

当所述当前虚拟教学模块确定为所述虚拟认知模块时，步骤S300包括：根据虚拟认知模块配置信息确定传感器认知原理知识的属性信息；根据所述传感器认知原理知识的属性信息，基于所述仿真器渲染并显示传感器认知原理知识；步骤S400包括：获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述虚拟认知模块配置信息，基于所述仿真器生成并显示认知教学结果信息；

当所述当前虚拟教学模块确定为所述虚拟装配模块时，步骤S300包括：根据虚拟装配模块配置信息确定装配任务提示、传感器组件、传感器零件、装配位置提示与装配工具的属性信息；根据所述装配任务提示、所述传感器组件、所述传感器零件、所述装配位置提示与所述装配工具的属性信息，基于所述仿真器渲染并显示所述装配任务提示、所述传感器零件、所述装配位置提示与所述装配工具；步骤S400包括：获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述虚拟装配模块配置信息，基于所述仿真器生成并显示装配教学结果信息；

当所述当前虚拟教学模块确定为所述虚拟故障检测模块时，步骤S300包括：根据虚拟故障检测模块配置信息确定故障类型的属性信息与故障检测任务提示的属性信息；其中，所述故障类型的属性信息包括故障检测板的属性信息与故障检测工具的属性信息；根据所述故障类型与所述故障检测任务提示的属性信息，基于所述仿真器渲染并显示故障检测板、故障检测工具与故障检测任务提示；步骤S400包括：获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述虚拟故障检测模块配置信息，基于所述仿真器生成并显示故障检测教学结果信息；

当所述当前虚拟教学模块确定为所述虚拟调试模块时，步骤S300包括：根据虚拟调试模块配置信息确定传感器的属性信息与调试辅助器械的属性信息；其中，所述传感器的属性信息包括所述传感器的位置、角度与高度信息，所述调试辅助器械包括角反射器，所述调试辅助器械的属性信息包括所述角反射器的位置、角度与高度信息；根据所述传感器的属性信息与所述调试辅助器械的属性信息，基于所述仿真器渲染并显示所述传感器与所述调试辅助器械；步骤S400包括：获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述虚拟调试模块配置信息，基于所述仿真器输出传感器调试模拟数据；其中，所述传感器调试模拟数据包括传感器相对于所述角反射器的横向距离、径向距离、横向速度、径向速度与散射截面积的数据；根据所述第二操作数据、所述虚拟调试模块配置信息与所述传感器调试模拟数据生成并显示调试教学结果信息；

当所述当前虚拟教学模块确定为所述虚拟标定模块时，步骤S300包括：根据虚拟标定模块配置信息确定传感器的属性信息与标定辅助器械的属性信息；其中，所述标定辅助器械包括信号发生器、万用表与测量尺；根据所述传感器的属性信息与所述标定辅助器械的属性信息，基于所述仿真器渲染并显示所述传感器与所述标定辅助器械；步骤S400包括：获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述虚拟标定模块配置信息，基于所述仿真器输出传感器标定模拟数据；根据所述第二操作数据、所述虚拟标定模块配置信息与所述传感器标定模拟数据生成并显示标定教学结果信息；

当所述当前虚拟教学模块确定为所述虚拟应用模块时，步骤S300包括：根据虚拟应用模块配置信息确定传感器的属性信息与应用辅助器械的属性信息；其中，所述应用辅助器械包括信号发生器与数据采集器；根据所述传感器的属性信息与所述应用辅助器械的属性信息，基于所述仿真器渲染并显示所述传感器与所述应用辅助器械；步骤S400包括：获取第二操作数据，并根据所述第二操作数据与所述虚拟应用模块配置信息，基于所述仿真器输出传感器应用模拟数据；根据所述第二操作数据、所述虚拟应用模块配置信息与所述传感器应用模拟数据生成并显示应用教学结果信息。

2.如权利要求1所述的传感器教学设备的控制方法，其特征在于，在步骤S100之前，所述传感器教学设备的控制方法还包括：

获取虚拟场景配置信息与多台虚拟教学设备配置信息，并根据所述虚拟场景配置信息显示虚拟场景，以及根据所述多台虚拟教学设备配置信息显示多台虚拟教学设备；

获取第三操作数据，并根据所述第三操作数据从所述多台虚拟教学设备确定当前虚拟教学设备。

3.一种传感器教学设备，其特征在于，所述传感器教学设备包括：

存储模块；

处理模块；以及，存储在所述存储模块上并被所述处理模块执行的传感器教学设备的控制程序，所述传感器教学设备的控制程序在被所述处理模块执行时，实现如权利要求1至2任一项所述的传感器教学设备的控制方法。