CN205318661U - 一种模拟教学设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种模拟教学设备，所述模拟教学设备包括：NPO仿真服务器、模拟沙盘以及教学控制器。所述模拟沙盘包括：背景显示屏、供电薄膜以及模拟器件，所述教学控制器与所述NPO仿真服务器相连，用于设置模拟场景，所述NPO仿真服务器与所述模拟沙盘相连，基于所述模拟场景控制所述模拟沙盘，所述NPO仿真服务器为所述背景显示屏提供背景图像或视频，并且控制所述供电薄膜为目标模拟器件供电。与现有的实体沙盘相比，本实用新型的模拟教学设备减少了大量模型制作时必须的粘合剂和化工材料，减少了污染，使用灵活，可以灵活切换不同的场景；并且，可以融入实体3D模型，更加接近被仿真的真实环境和对象。

Description

一种模拟教学设备

技术领域

本实用新型涉及一种模拟教学领域，具体涉及一种用于无线通信领域的模拟教学设备。

背景技术

随着多媒体教学技术的发展，人们已经逐渐不满足于平面媒体的教学形式，而采用立体沙盘来对教学中所涉及的各个要素进行模拟推演。

沙盘是用沙土或其他材料做成的地形模型。它根据地形图，航空照片或实地地形，按一定的比例制作。沙盘模拟教学已经逐渐在各个教学领域得到使用。

由于沙盘教学方式立体、直观，学生通过沙盘教学设备能够更快地掌握到沙盘中各个变量之间的相互关系，因此，具有更好地教学效果。但是沙盘教学也有其缺点，比如，每一套沙盘教学设备往往仅能够针对一种或有限的几种不同的教学模式进行教学，如果想要改变教学场景或者改变一些内容，则需要重新制作沙盘，成本高昂、使用不便。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型希望提供一种使用方便、灵活，能够针对不同的教学模式随意改变教学场景的模拟教学设备。

具体而言，本实用新型提供一种模拟教学设备，其特征在于，所述模拟教学设备包括：NPO仿真服务器、模拟沙盘以及教学控制器。

进一步地，所述模拟沙盘包括：背景显示屏、供电薄膜以及模拟器件，所述教学控制器与所述NPO仿真服务器相连，用于设置模拟场景，所述NPO仿真服务器与所述模拟沙盘相连，基于所述模拟场景控制所述模拟沙盘，所述NPO仿真服务器为所述背景显示屏提供背景图像或视频，并且控制所述供电薄膜为目标模拟器件供电。

进一步地，所述供电薄膜为透明薄膜，所述供电薄膜内部具有导电线路，所述导电线路不闭合，所述导电线路上设置有多个器件放置位，每个器件放置位上设置有供电触点，每个用电的模拟器件的下方设置有对应的接收触点。

进一步地，所述供电薄膜位于所述背景显示屏上方，紧贴所述背景显示屏，所述模拟器件置于所述供电薄膜上方，并且，每个用电的模拟器件置于一组供电触点上，优选地，所述供电触点为NFC接收天线节点或有源电极。

进一步地，所述模拟器件包括信号源、信号接收器、建筑物模型。

进一步地，所述背景显示屏为具有多点触控感应功能的触摸屏显示器。

进一步地，所述背景显示屏为LCD或LED显示器。

技术效果

本实用新型的教学设备通过背景显示器、透明薄膜、NFC接收天线以及相应的模拟器件进行配合既实现了模拟器件的供电，又能够显示背景图像或视频，从而构成完整的模拟场景。当需要改变模拟场景或进行其他教学模拟时，只需要通过教学控制器重新进行场景设置，就可以实现全新模拟场景。

因此，本实用新型的教学设备具有这样的优点：

1、环保(对比实体沙盘，减少了大量因模型制作时必须的粘合剂和化工材料，减少了污染)；

2、灵活，相对实体沙盘，可以灵活切换不同的场景；

3、真实，对比纯软件仿真，融入实体3D模型，更加接近被仿真的真实环境和对象。

4、成本低，模拟效果好，易于推广应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例的模拟教学设备的示意性框图；

图2是利用本实用新型的教学设备进行模拟教学时的流程。

具体实施方式

图1是本实用新型实施例的模拟教学设备的示意性框图。从图1中可以看出，在本实施例中，模拟教学设备包括：网络优化规划服务器(NetworkPlan&OptimizeServer，简称NPO服务器)、教学控制器以及模拟沙盘。模拟沙盘包括：背景显示屏、供电薄膜以及模拟器件。模拟器件包括信号源、信号接收器、建筑物模型以及其他模型。

NPO服务器或者教学控制器中存储有多种教学模型的信息，这些信息包括教学模型需要使用的模拟器件、教学的背景场景、背景补充器件。

NPO服务器与教学控制器通过网络相连，NPO服务器又与模拟沙盘相连。模拟沙盘中的背景显示器位于沙盘下方，显示面朝上，供电薄膜紧贴背景显示器放置。并且，最好背景显示器为触摸屏显示器，这样背景显示器还可以反馈其上面所放置的模拟器件的信息。

供电薄膜为透明薄膜，其内部具有导电线路，透明薄膜上的供电线路呈网状分布，并且供电线路本身并不闭合，其中包含大量的成规律分布的NFC接受天线(圈)。供电薄膜上可以通过暗线绘制出模拟器件放置位，每个放置位上设置NFC接受天线(圈)节点。当然，本领域技术人员应该理解，供电薄膜中的供电触点不仅仅可以采用NFC接收天线，还可以采用其他形式，比如，可以采用有源电极。

在每个模拟器件的下方也设置有两个对应的输入触点，当模拟器件放在供电薄膜的放置位上时，模拟器件的两个输入触点分别与供电薄膜上的正负极节点相接触，从而实现对模拟器件的供电。

本实用新型的教学设备在使用时，可以通过教学控制器调取NPO服务器中预存的教学模型。

教学模型主要仿真的是以下三部分：

1、无线网络传播环境(即典型的地形地貌)；

2、无线接入网络设备(无线基站以及其它网络设备)；

3、接收机(仿真用户)。

对于不同的教学模型，每种教学模型所需要的器件也并不是完全相同的，这些信息都预存在网络优化规划服务器NPOSVR数据库中。

通常的教学模型包括但不限于：

1、无线网络传播模型，主要包含3维数字地图引擎和地图相关的地理信息等；

2、网络实体，主要包括业务层、传输层、无线网络层和RRM算法等；

3、预设的测试路线(依据预设基站地理位置，计算出各种可能基站位置，计算传播系数，主要目的通过该半静态算法降低算法的时间复杂度)；

4、终端配置参数；

下面以同频干扰教学为例来详细说明一次教学模拟中所涉及到的部件和过程。

在进行同频干扰教学的过程中，需要使用的模拟器件包括：无线接入网、核心网业务实体、网络侧传输层等；

教学的背景场景包括：所模拟区域所包含的建筑物、每栋建筑的高度、性状、基站安装的位置、区域内的道路分布；

本实用新型将每种教学模型中所需要的器件和背景信息分成两类，一类为可视觉模拟的部分，一类为不可视觉模拟的部分。比如，对于某一个区域，该区域内的绿植、道路等这些物体并不一定需要通过实体的器件来模拟，完全可以通过显示器来视觉模拟，而并不会对教学效果带来很大影响。对于这一部分内容，本实用新型将这些信息提供给显示器，由显示器进行显示。

而对于另一部分，比如信号源或者重要位置的建筑物等，则可能必须要通过实体材料来模拟，否则会对模拟效果带来较大影响。对于这一部分，则通过实体的模拟器件来进行模拟。

下面，来介绍利用本实用新型的模拟教学设备来进行教学模拟的过程。

系统初始化

首先，进行系统初始化，系统初始化的过程可以在教学控制器上完成，也可以在其他设备上完成，比如NPO服务器。系统初始化的过程包括：基于教学目的或教学要求选择或定义教学模型，并且切换到基于该模型定义的地理化信息以及模板数据。

模型设置

一旦教学模型选定，则由于本实用新型的教学设备中存储有针对该模型的一些基本信息，教学控制器就可以输出两方面的信息，首先输出由显示器显示的背景信息给显示器，其次要输出需要添加的实体仿真模块的信息，操作人员可以基于教学控制器的输出来将实体仿真模块放置在指定位置。在教学场景中，平面的大部分内容，比如公路、草地等是通过下方的背景显示屏显示出来的，而楼宇(包括安装于楼宇上或内的信号发射器)则通过实体的模拟器件来实现。

下面仍以同频干扰教学为例，在该教学模型中，需要放置的实体仿真模块包括：

1、基站N，受干扰的对象；

2、基站M，干扰的对象；

3、核心网业务实体以及传输设备；

4、测试路线；(案例预设)

理论上接收机距离基站N和基站M的加权地理位置距离是相近的，(比如：情况一，相邻基站；情况二：虽然两基站不相邻，但是通过一些特殊的地形地貌，比如水面反射，绝对地理位置距离较短，但是加权后得到地理位置距离仍然较短)。

操作人员可以基于屏幕上显示的背景信息，来放置相应模块。

需要说明的是，在输出背景信息和放置实体仿真模块时，需要考虑到供电薄膜。因为背景信息需要与实体仿真模块相互配合才能完成整个场景的实现，而实体仿真模块的位置需要与供电薄膜的触点匹配，否则将难以实现对仿真模块的供电。

为了解决供电薄膜、背景信息、仿真模块之间的完美配合，本实用新型对此进行了精心的设计。

本实用新型的实用新型人发现，由于背景采用高亮(发光)的LCD或LED，视线距离0.6米左右，采用线径较细的金属导体，人的视觉是不明感的。因此在高亮背景层(LCD/LED显示器)之上覆盖一层透明薄膜层，其内部设置有规则分布的导线，则既能够实现对被仿真环境的逼真模拟，又能够灵活改变模拟器件的位置，调整模拟教学的教学模型。

在将所有仿真模块放置在既定位置之后，教学控制器可以发出触发信号给供电薄膜，使供电薄膜上电，以检验是否各模块均已经正确供电。

首先系统依据用户选择的案例进行初始化，包括但不限于以下主要步骤：

1、预设网络层设备参数和状态；

2、预设数字地图(依据导入的3维模型位置信息，修改地理信息)；

3、预设的测试路线，(依据预设基站地理位置，计算出各种可能基站位置，计算传播系数，主要目的通过该半静态算法降低算法的是时间复杂度)；

4、配置终端参数(主要包含：终端无线通信协议以及业务基本定义)；

路测仿真

接下来进行路测仿真，仍然以同频干扰教学为例，

路测仿真的过程包括：

在本地维护终端LMT(PAD或者PC机上的软件)上，触发仿真路测过程；

仿真路测车辆以设定速度沿着预设路线移动，仿真终端实体：

1、通过射线法结合前期计算得到半静态传播数据计算无线接收功率；

2、完成RRM(RadioResourceManagement)算法的仿真；

3、完成路测业务的仿真。

4、得到测试结果。

质量评估

进行完上述路测仿真之后，对路测的结果进行质量评估，判断路测指标是否满足要求。在本案例中，主要测试指标为SINR>3db

如果测试结果不满足路测指标要求，则重新设置网络侧设备参数；重复以上两步直到达到满意结果。如果测试结果满足路测指标要求，则输出给教学控制器。

实施例2

在另一种优选实现方式中，所述背景显示器为具有多点触控感应功能的显示器，该显示器能够感应出安置在其上的模拟器件的具体放置位置，并反馈给教学控制器，教学控制器可以基于显示器的返回的位置信息进行判断，如果放置位置正确，则输出“正确”的信息给使用人员，否则，在显示器上显示出应该放置的正确位置，并发出警报给使用人员。

更优选地，每个模拟器件具有其自身的编码，当相应模拟器件接入电路时，其能够将其自身编码反馈给NPO服务器，NPO服务器则判断该模拟器件的类型是否与教学场景中设定的器件吻合，如果吻合，则反馈“正确”信息或不反馈信息，否则，反馈模拟器件放置错误信息给教学控制器或通过其他方式反馈给使用人员。模拟器件中的编码可以与背景显示器上的多点触控反馈信息结合使用，进一步辅助使用人员判断各模拟器件是否放置正确。

本实用新型通过将需要模拟的部分进行分类拆分，能够简化沙盘构造，使沙盘能够适应更多不同的教学模型，而不需要针对每种场景模型构建一种沙盘。

并且，本实用新型采用了供电薄膜来衔接背景显示部分和实体部分，供电薄膜既能够透过显示器所显示的背景部分，又能够为实体模型供电，使结构更加美观巧妙。

虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。

Claims (7)

1.一种模拟教学设备，其特征在于，所述模拟教学设备包括：NPO仿真服务器、模拟沙盘以及教学控制器，其中，所述模拟沙盘包括：背景显示屏、供电薄膜以及模拟器件，所述教学控制器与所述NPO仿真服务器相连，用于设置模拟场景，所述NPO仿真服务器与所述模拟沙盘相连，基于所述模拟场景控制所述模拟沙盘，所述NPO仿真服务器为所述背景显示屏提供背景图像或视频，并且控制所述供电薄膜为目标模拟器件供电。

2.根据权利要求1所述的模拟教学设备，其特征在于，所述供电薄膜为透明薄膜，所述供电薄膜内部具有导电线路，所述导电线路不闭合，所述导电线路上设置有多个器件放置位，每个器件放置位上设置有供电触点，每个用电的模拟器件的下方设置有对应的接收触点。

3.根据权利要求2所述的模拟教学设备，其特征在于，所述供电薄膜位于所述背景显示屏上方，紧贴所述背景显示屏，所述模拟器件置于所述供电薄膜上方，并且，每个用电的模拟器件置于一组供电触点上。

4.根据权利要求3所述的模拟教学设备，其特征在于，所述模拟器件包括信号源、信号接收器、建筑物模型。

5.根据权利要求4所述的模拟教学设备，其特征在于，所述背景显示屏为具有多点触控感应功能的触摸屏显示器。

6.根据权利要求4所述的模拟教学设备，其特征在于，所述背景显示屏为LCD或LED显示器。

7.根据权利要求3所述的模拟教学设备，其特征在于，所述供电触点为NFC接收天线节点或有源电极。