TW201911265A - 模擬訓練系統及方法 - Google Patents

Abstract

一種模擬訓練系統，包含電子裝置及模擬訓練伺服器，電子裝置包括一顯示模組、一電連接顯示模組的控制模組及一電連接控制模組的音訊輸入模組，該顯示模組顯示一模擬情境畫面。模擬訓練伺服器與電子裝置通訊，其包括一儲存單元及一電連接儲存單元的處理單元，儲存單元包括一儲存至少一關鍵字的專用關鍵字資料庫及一儲存至少一與該關鍵字有關的聲紋資訊的聲紋比對資料庫，其中顯示模組顯示該模擬情境畫面，於音訊輸入模組接收一聲音訊號，處理單元根據該聲音訊號所對應之文字是否符合至少一關鍵字及該聲音訊號的聲紋資訊而輸出一評分結果。

Description

模擬訓練系統及方法

本發明是有關於一種模擬訓練系統，特別是指一種應用於災難醫療救援的模擬訓練系統。

災難醫療救援在傳統教學作法下，受訓學員經常只能透過影片及書本學習所需之專業知識，體驗感有限。若是安排模擬場地及實體道具讓學員在課堂實際模擬操作，則實務上耗費的金錢與時間成本很高，不易隨時隨地舉行。

現有技術進一步地將災難醫療救援的演練設計為「嚴肅遊戲」，對於參與嚴肅遊戲的學員而言，在遊戲中的主要任務是仍是實際操作能力，而非訓練指揮能力。

無論是上述的「傳統教學」或「嚴肅遊戲」，都沒有辦法讓學員以「指揮官」的身分練習指導災難救援，因此無法訓練學員在承受現場情境壓力的情況下，仍可以穩定地指揮調度及運作各項作業程序。

因此，為了解決上述長期以來亦不易突破的教學困境，訓練學員在災難救援中發號施令，並以量化、客觀及統一標準的方式鑑測出學員的現場指揮調度能力，遂為本發明之重點。

因此，本發明之目的，即在提供一種模擬訓練系統，包含一電子裝置及一模擬訓練伺服器。電子裝置包括一顯示模組、一電連接顯示模組的控制模組及一電連接控制模組的音訊輸入模組，該顯示模組顯示一模擬情境畫面。模擬訓練伺服器與電子裝置通訊，其包括一儲存單元及一電連接儲存單元的處理單元，儲存單元包括一儲存至少一關鍵字的專用關鍵字資料庫及一聲紋比對資料庫，該聲紋比對資料庫儲存至少一與關鍵字有關的聲紋資訊，其中，顯示模組顯示該模擬情境畫面，於音訊輸入模組接收一聲音訊號，處理單元根據該聲音訊號所對應之文字是否符合專用關鍵字資料庫中至少一關鍵字及該聲音訊號的一聲紋資訊而輸出一評分結果。

進一步來說，處理單元係根據聲音訊號所對應之文字是否符合該專用關鍵字資料庫中該至少一關鍵字，以及分析符合關鍵字之文字所對應的聲紋資訊而輸出評分結果。

在一實施例中，電子裝置還包括一電連接控制模組的收發模組，模擬訓練伺服器還包括一電連接處理單元的收發單元，收發模組與收發單元通訊以傳輸該聲音訊號。

在一實施例中，電子裝置還包括一電連接控制模組的儲存模組，儲存模組儲存一模擬訓練程式，儲存單元還包括一儲存有與該模擬訓練程式相關的場景腳本資料庫。

在一實施例中，評分結果為一積分值、分數值或依據一鑑測規則而產生的鑑測量表。

在一實施例中，模擬訓練系統還包含另一電子裝置，該等顯示模組顯示同一模擬情境畫面，於各該音訊輸入模組接收各該聲音訊號，各該處理單元根據其所接收之該聲音訊號所對應之文字是否符合各該專用關鍵字資料庫中該至少一關鍵字，以及該聲音訊號的該聲紋資訊而輸出各該評分結果。

於是，本發明之另一目的，即在提供一種模擬訓練方法，該方法係透過一電子裝置提供一模擬情境畫面，且當在模擬情境畫面下接收一聲音訊號，根據該聲音訊號所對應之文字是否符合至少一關鍵字及該聲音訊號之聲紋而輸出一評分結果。

進一步來說，當接收到該聲音訊號，係根據該聲音訊號所對應之文字是否符合至少一關鍵字，以及符合該關鍵字之文字所對應之聲紋而輸出該評分結果。

本發明之功效在於：利用語音識別之技術，獲取學員所輸入的語音中的關鍵字及聲紋波形，以量化、客觀及統一標準的方式鑑測出學員的現場指揮調度能力。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，為本發明模擬訓練系統100的一實施例，本模擬訓練系統100可應用於災難醫療救援、企業教育訓練等以語音發號指令為主的指揮情境，例如：軍陣醫學、消防演練、大量傷患救治、地震與颱風災害、空難及船難救災，甚至是企業經理人模擬經營等的指揮模擬，訓練學員(被訓練者)在承受現場情境壓力的情況下，鑑測學員是否可以臨危不亂地指揮調度及運作各項標準作業程序。特別說明的是，上述「軍陣醫學」領域包括：高級救命術、災難醫學、災難搜救技能、戰術醫療、野外醫學、創傷處置、輻射防治與生物防護、航空生理與醫學、海底醫學等，也都是適合應用的指揮情境。

在本實施例中，模擬訓練系統100是應用於「軍陣醫學」的模擬訓練，其中包含一電子裝置10及一模擬訓練伺服器20。

電子裝置10為一虛擬實境(Virtual Reality，VR)或擴增實境(Augmented Reality，AR)裝置，例如：HTC VIVE或Google眼鏡等，供受訓學員(被訓練者)穿戴於頭上，達到沉浸式體驗的聲光效果。

電子裝置10包括一顯示模組11、一控制模組12、一音訊輸出模組13、一音訊輸入模組14、一儲存模組15及一收發模組16。顯示模組11用以顯示一模擬情境畫面；控制模組12電連接顯示模組11，用以控制各模組之間的運作；音訊輸出模組13電連接控制模組12，用以配合顯示模組11所顯示之模擬畫面輸出對應的聲音訊號，例如：背景音樂、爆破聲等；音訊輸入模組14電連接控制模組12，用以接收受訓學員於模擬情境中所發出的一聲音訊號，即受訓學員所說的內容，通常是一連串的語音指令；儲存模組15電連接控制模組12，並儲存一模擬訓練程式，供控制模組12執行後，在顯示模組11中顯示該模擬訓練程式的模擬畫面，並透過音訊輸出模組13輸出該模擬訓練程式的聲音；收發模組16電連接控制模組12，用以與模擬訓練伺服器20通訊。

模擬訓練伺服器20為一訓練單位的後台主機，在特定的實施例中，也可以與電子裝置10整合為同一裝置。模擬訓練伺服器20包括一儲存單元21、一電連接儲存單元21的處理單元22及一電連接處理單元22的收發單元23。

儲存單元21儲存一學員帳號資料庫211、一場景腳本資料庫212、一專用關鍵字資料庫213及一聲紋比對資料庫214。學員帳號資料庫211儲存各受訓學員的帳號、密碼等個人資料，另外，也儲存受訓學員的作答歷程、積分、鑑測量表、換算等級、即時排名等評分資料。場景腳本資料庫212儲存有與模擬訓練程式相關的複數腳本，用以動態地影響電子裝置10的模擬訓練程式。專用關鍵字資料庫213儲存至少一關鍵字，該些關鍵字會配合不同的場景腳本及應用而更動，其可為單一詞彙或是指令等，例如：專用關鍵字資料庫213可為一軍陣醫學關鍵字資料庫，儲存有複數與軍陣醫學有關的關鍵字，以及醫學的民間慣用語、俗語、簡稱等關鍵字。聲紋比對資料庫214儲存有多種聲紋資訊，該些聲紋資訊包括從容、流利、緊張、緩和、急促、結巴等能反映出受訓學員於模擬情境下的狀態資訊。

處理單元22用以將音訊輸入模組14所接收的聲音訊號分析比對至專用關鍵字資料庫213及聲紋比對資料庫214，並根據比對結果輸出一評分結果。收發單元23與電子裝置10的收發模組16通訊，用以傳輸音訊輸入模組14所接收之聲音訊號。

參閱圖1及圖2，圖2為本發明模擬訓練方法的流程圖，本模擬訓練方法係透過電子裝置10顯示一模擬情境畫面，且在模擬情境畫面下接收到來自於受訓學員配合模擬情境所發出的聲音訊號，並根據該聲音訊號所對應之文字是否符合至少一關鍵字，及符合該關鍵字之文字所對應之聲紋而輸出一評分結果。以下將詳細說明本實施例之模擬訓練方法的流程。

步驟S10，於受訓學員穿戴電子裝置10並執行模擬訓練時，顯示模組11會顯示登入畫面(圖未示)，以供受訓學員登入帳號及密碼。

步驟S20，於受訓學員登入帳號後，控制模組12會載入模擬訓練程式，並控制顯示模組11顯示與該模擬訓練程式有關的場景腳本之模擬情境畫面，且透過音訊輸出模組13輸出該模擬訓練程式的聲音。

在本實施例中，處理單元22係根據受訓學員的訓練情況、過去的評分、受訓學員的背景等因素而決定採用何種場景腳本，選擇的方式可以是透過人工智慧分析或是手動選擇。而在本實施例中，模擬訓練系統100是應用於災難醫療救援的模擬訓練，所以場景腳本為一災難場景，使得受訓學員能因為受到電子裝置1提供的沉浸式體驗而完全感受其緊張氣氛，其模擬情境畫面可為災難過後多處房屋崩塌，大量傷患需要救治，畫面現場會有許多由電腦程式化控制的虛擬醫護及救護人員，全部都等候受訓學員的指揮。

為了訓練受訓學員危機處理及指揮調度的能力，使其在災難醫療救援中成為指揮官或是各企業中的領導人才，因此，在訓練正式開始時(即顯示模擬情境畫面後)，音訊輸入模組14會開始持續接收受訓學員所發出的語音指令(聲音訊號)，並於接收到聲音訊號時，收發模組16會將該聲音訊號傳送至收發單元23，使得處理單元22比對該聲音訊號所對應之文字是否符合至少一關鍵字以及分析符合該關鍵字之文字所對應的聲紋訊號，如步驟S30所示。

在本發明之模擬訓練下，畫面中的虛擬醫護及救護人員會根據受訓學員所發號的指令進行對應的動作，例如：命令第一小隊搶救傷患，第二小隊搜尋生還者，第三小隊機動支援等。在受訓學員發號命令(聲音訊號)的過程中，處理單元22會不斷地比對該聲音訊號所對應之文字是否符合至少一關鍵字，例如：是不是有下達「檢傷」、「分類」、「生還者」等關鍵字。此外，因為好的指揮官或高階主管在危機處理時應要臨危不亂，所以處理單元22還會針對受訓學員在念出該些關鍵字時的聲紋，進而判斷在下達命令時是緊張急促還是從容流利。

步驟S40，處理單元22根據比對及分析結果輸出一評分結果，該評分結果可為一積分值、分數值或依據一鑑測規則而產生的鑑測量表等可量化鑑定高低的資訊。

承接上述步驟S30，處理單元22會判斷在災難救助的過程中是否念出「檢傷」、「分類」、「生還者」等關鍵字，若有，則可獲得積分或取得較高積分；若漏念關鍵字或念出不宜使用的關鍵字（如俗語、髒話），則無法獲得積分或取得較低的積分。處理單元22還會將念出該些關鍵字時的聲紋資訊與聲紋比對資料庫214中的聲紋資訊進行比對，若該聲紋訊號是從容或流利則獲得積分或取得較高積分；若是緊張或結巴則無法獲得積分或取得較低的積分。如此，隨著電子裝置10的模擬訓練程式不斷執行腳本的劇情，模擬訓練伺服器20也不斷地接收聲音訊號，並持續進行積分計算。

特別說明的是，處理單元22也可以將整個聲音訊號的聲紋資訊與聲紋比對資料庫214中的聲紋資訊進行比對，即不僅限於比對念出該些關鍵字時的聲紋資訊，同樣地，若該聲音訊號的聲紋訊號是從容或流利則獲得積分或取得較高積分；若是緊張或結巴則無法獲得積分或取得較低的積分。此外，該評分結果會儲存於學員帳號資料庫211中，以供該受訓學員下次訓練時的參考依據，該評分結果也可以透過收發單元23傳送至電子裝置10或其他裝置，並不以本實施例為限。

在特殊應用下，模擬訓練系統100也可提供不同訓練模式供選擇，例如：「練習模式」、「鑑測模式」、「娛樂模式」等。若選擇「練習模式」，則會在過程中透過顯示模組11顯示提示訊息，使得受訓學員可以看到提示訊息，並提醒受訓學員念出該些指令(關鍵字)，以達教學之目的；若選擇「鑑測模式」，則系統會執行上述步驟，以取得評分結果；若選擇「娛樂模式」，則純屬遊戲性質，以過關跟娛樂為主。而模式的選擇可事先預設，或是於受訓學員登入後，先進行模式選擇再執行步驟S20。

在另一實施例中，模擬訓練系統100可包含複數個電子裝置10，以供複數受訓學員同時鑑測，即每個受訓學員各自配戴一個電子裝置10，並在同一場景腳本(同一情境)下，執行多人指揮調度的鑑測，各自的處理單元22會輸出各自的評分結果。再者，在另一實施例中，模擬訓練系統100可更包含一監測裝置(圖未示)，主要是供督考官或鑑測官配戴，用以加入受訓學員進行的模擬訓練程式的腳本。該監測裝置的內部結構可與電子裝置10相同，而監測裝置的音訊輸入模組可供督考官或鑑測官發出一狀況指令至模擬訓練伺服器20，使其處理單元22依據場景腳本資料庫212的預設內容動態地影響電子裝置10的模擬訓練程式，其目的是動態地讓受測學員遭遇突發狀況，並檢視受訓學員是否能指揮若定地以語音正確地發派指令。

綜上所述，本發明模擬訓練系統及方法，藉由判斷受訓學員所念出的聲音訊號所對應之文字是否符合關鍵字以及聲音訊號的聲紋資訊，來鑑定受訓學員在災難醫療救援等危機處理時是否可以臨危不亂地指揮調度及運作各項標準作業程序，故確實能達成本發明以量化、客觀及統一標準的方式鑑測出學員的現場指揮調度能力之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100‧‧‧模擬訓練系統

10‧‧‧電子裝置

11‧‧‧顯示模組

12‧‧‧控制模組

13‧‧‧音訊輸出模組

14‧‧‧音訊輸入模組

15‧‧‧儲存模組

16‧‧‧收發模組

20‧‧‧模擬訓練伺服器

21‧‧‧儲存單元

211‧‧‧學員帳號資料庫

212‧‧‧場景腳本資料庫

213‧‧‧專用關鍵字資料庫

214‧‧‧聲紋比對資料庫

22‧‧‧處理單元

23‧‧‧收發單元

步驟S10～S40

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明模擬訓練系統的一實施例的電路方塊示意圖；及 圖2是本發明模擬訓練方法的一實施例的流程圖。

Claims (9)

1. 一種模擬訓練系統，包含： 一電子裝置，包括一顯示模組、一電連接該顯示模組的控制模組及一電連接該控制模組的音訊輸入模組，該顯示模組顯示一模擬情境畫面；及 一模擬訓練伺服器，與該電子裝置通訊，其包括一儲存單元及一電連接該儲存單元的處理單元，該儲存單元包括一儲存至少一關鍵字的專用關鍵字資料庫及一聲紋比對資料庫，該聲紋比對資料庫儲存至少一與該關鍵字有關的聲紋資訊， 其中，該顯示模組顯示該模擬情境畫面，於該音訊輸入模組接收一聲音訊號，該處理單元根據該聲音訊號所對應之文字是否符合該專用關鍵字資料庫中該至少一關鍵字及該聲音訊號的一聲紋資訊而輸出一評分結果。
2. 如請求項1所述的模擬訓練系統，其中，該電子裝置還包括一電連接該控制模組的收發模組，該模擬訓練伺服器還包括一電連接該處理單元的收發單元，該收發模組與該收發單元通訊以傳輸該聲音訊號。
3. 如請求項1所述的模擬訓練系統，其中，該電子裝置還包括一電連接該控制模組的儲存模組，該儲存模組儲存一模擬訓練程式，該儲存單元還包括一儲存有與該模擬訓練程式相關的場景腳本資料庫。
4. 如請求項1所述的模擬訓練系統，其中，該評分結果為一積分值、分數值或依據一鑑測規則而產生的鑑測量表。
5. 如請求項1所述的模擬訓練系統，其中，該處理單元係根據該聲音訊號所對應之文字是否符合該專用關鍵字資料庫中該至少一關鍵字，以及分析符合該關鍵字之文字所對應的聲紋資訊而輸出該評分結果。
6. 如請求項1所述的模擬訓練系統，還包含另一電子裝置，該等顯示模組顯示同一模擬情境畫面，於各該音訊輸入模組接收各該聲音訊號，各該處理單元根據其所接收之該聲音訊號所對應之文字是否符合各該專用關鍵字資料庫中該至少一關鍵字，以及該聲音訊號的該聲紋資訊而輸出各該評分結果。
7. 一種模擬訓練方法，係透過一電子裝置提供一模擬情境畫面，且當在該模擬情境畫面下接收一聲音訊號，根據該聲音訊號所對應之文字是否符合至少一關鍵字及該聲音訊號之聲紋而輸出一評分結果。
8. 如請求項7所述的模擬訓練方法，其中，當接收該聲音訊號，係根據該聲音訊號所對應之文字是否符合至少一關鍵字，以及符合該關鍵字之文字所對應之聲紋而輸出該評分結果。
9. 如請求項7所述的模擬訓練方法，其中，該評分結果為一積分值、分數值或依據一鑑測規則而產生的鑑測量表。