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基于虚拟现实的大型装备模拟训练平台及其训练方法

2025-06-20 10:12:40
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  本发明涉及大型装备模拟训练,尤其涉及基于虚拟现实的大型装备模拟训练平台及其训练方法。

  1、传统装备教学一般采用课堂教学与实践教学相结合的方式。在课堂教学中通过多媒体教学手段完成装备组成、功能、工作原理等方面的介绍,再在实践教学中通过实装操作完成装备使用和维护方面的训练。虽然上述教学模式和手段已经广泛地运用在各种装备的实际教学中,并取得了很好的效果,但是这种模式及其手段对于成套的大型装备还是存在很大的不足,主要包括:(1)有效训练时间短。整套装备架设撤收流程复杂,每架设撤收一次只允许每个岗位操作训练一次,难以达到反复练习的效果。(2)系统体积巨大,各部分关系难以体现。整套系统由四个方舱组成,方舱有距离间隔的要求,容易给受训者造成“只见树木,不见森林”的困惑。(3)信息闭环构建难,信息关系表现难。信息系统必须构成完整的信息闭环才能发挥作用,但在实际教学训练中很难同时协调到信息系统其他节点装备,不能形成信息闭环。即使构成闭环,各个节点间的信息关系无法在装备实训中很好的体现,受训者建立体系观有一定困难。(4)装备训练成本高。系统装备造价高,且数量有限,高强度的训练容易造成装备机械结构磨损,导致故障易发。(5)训练风险大。系统装备训练涉及车辆、强电、人身等方面的安全,稍有不慎就会产生事故,安全压力大。所以如何利用适当的教学模式和手段来满足大型成套装备的教学是急需解决的问题。

  2、虚拟现实(virtual realityvr)是指通过计算机技术使用软件产生逼真的图像、声音和其他感觉来复制一个真实环境(或创造一个虚拟环境),并在这个环境中模拟用户的物理存在,使得用户能够使用专门的设备与该环境中任何对象进行交互。虚拟现实应用于教育是教育技术的一个飞跃。它营造了“自主学习”的环境,由传统的“以教促学”的学习方式转变为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。虚拟现实提供的沉浸性和交互性,能够使学生扮演虚拟学习环境中的一个角色,全身心的投入到学习环境中去,这非常有利于学生技能的培养。并且训练成本低,可以不断重复的反复练习,直至技能的掌握。但是,虚拟现实技术在大型装备模拟训练上的应用还不够成熟,不能为大型装备的操作训练提供技术支持,因此研究一种可行的大型装备模拟训练平台及其训练方法是十分必要的。

  1、针对上述存在的问题,本发明旨在提供一种基于虚拟现实的大型装备模拟训练平台及其训练方法,基于虚拟现实技术,从虚拟现实的沉浸性、想象性、交互性三个特点解决传统的装备教学存在的不足和缺陷。

  3、基于虚拟现实的大型装备模拟训练平台,其特征在于:包括服务器、图形交换站、交换机和虚拟现实交互设备;所述服务器通过交换机与多台图形交换站连接,且所述服务器和每台图形交换站均连接有虚拟现实交互设备;

  4、所述服务器与所述图形交换站上部署有大型装备模拟训练系统;所述大型装备模拟训练系统包括模拟训练管理子系统、架设撤收功能模拟训练子系统、对外通信引接模拟训练子系统和业务关系建立模拟训练子系统;

  5、所述模拟训练管理子系统位于所述服务器中,每台所述图形交换站上均部署有架设撤收功能模拟训练子系统、对外通信引接模拟训练子系统和业务关系建立模拟训练子系统。

  6、进一步的,所述模拟训练管理子系统包括用户权限管理模块、仿真训练流程控制模块、模拟故障设置模块、训练想定编辑模块、训练效果考核模块和数据存储模块;所述用户权限管理模块用于对用户权限进行管理;所述仿真训练流程控制模块用于对训练流程进行控制;所述模拟故障设置模块用于对训练过程中可能出现的故障进行设置;所述训练想定编辑模块用于选择和设置当次训练或考核的要素;所述训练效果考核模块用于进行相应的训练效果考核;所述数据存储模块用于对训练数据进行汇总处理和存储。

  7、进一步的,所述架设撤收功能模拟训练子系统包括信息再生舱模拟器、信息处理舱模拟器、维修舱模拟器和电力舱模拟器;

  8、所述信息再生舱模拟器用于模拟训练信息再生舱的架设和撤收;所述信息处理舱模拟器用于模拟训练信息处理舱的架设和撤收;所述维修舱模拟器用于模拟训练维修舱的架设和撤收;所述电力舱模拟器用于模拟训练电力舱的架设和撤收。

  9、进一步的,所述对外通信引接模拟训练子系统包括网络互联模拟器、地面控制单元模拟器和无线、所述网络互联模拟器用于模拟训练光纤引接;所述地面控制单元模拟器用于训练被覆线信号引接;所述无线电台模拟器用于模拟训练同轴电缆引接。

  11、进一步的,所述业务关系建立模拟训练子系统包括信息获取节点引接模拟器、信息施效节点引接模拟器和信息再生节点引接模拟器;

  12、所述信息获取节点引接模拟器用于模拟训练信息保障业务关系建立,所述信息施效节点引接模拟器用于模拟训练通信保障业务关系建立,所述信息再生节点引接模拟器用于模拟训练上下级业务关系建立。

  13、进一步的,基于虚拟现实的大型装备模拟训练平台的训练方法,其特征在于,包括以下步骤,

  15、s2:由教师按照训练的目的、科目以及训练方法,在服务器端运行的模拟训练管理子系统中对模拟训练进行设置;

  16、s3:受训人通过图形交换站登陆模拟训练平台,查看训练内容,调试虚拟现实交互设备,在确定无误后通过图形交换站向服务器端发送准备就绪信号;

  17、s4:教师通过服务器端查看受训人员登陆以及虚拟现实交互设备调试情况,确定无误后启动训练;

  18、s5:训练启动后教师利用虚拟现实交互设备在虚拟环境中对训练科目进行示范;

  19、s6:受训人员进行训练,在完成训练或考核后退出训练,训练数据通过图形交换站提交给服务器,模拟训练管理子系统对受训人员训练情况进行评价,并将成绩记录到受训人员的相关数据中;

  20、s7:受训人员全部退出训练后,教师停止训练过程,并通过模拟训练管理子系统对本次训练或考核情况进行统计和分析。

  22、1、本发明中基于虚拟现实的大型装备模拟训练平台基于虚拟现实技术,构建出一个极具沉浸感的虚拟环境、逼真的交互反馈以及自由的想象空间,能够为用户获取即时反馈提供手段,并且能够支持用户进行反复的体验操作。这种分解练习、大量重复、反馈及时、专注沉浸的学习体验能够使受训人员快速高效地掌握操作技能。

  23、2、本发明中基于虚拟现实的大型装备模拟训练平台在充分梳理了系统装备使用、管理、维护方面实装教学存在困难的基础上,运用了虚拟现实技术的最新成果,解决了信息系统装备使用、管理、维护方面训练手段缺乏的问题,平台能够有效地提高训练质量、缩短训练时间、减少实装运用次数、降低装备训练成本、降低装备磨损和训练风险,延长装备使用寿命,且能够对各个节点之间的信息关系进行闭环训练,建立装备的体系观,加快新装备战斗力的形成,为类似装备的教学模式和手段创新提供参考。

  24、3、本发明中的大型装备模拟训练系统按照系统装备典型任务要求,对装备的各个部分进行模拟,并由模拟训练管理模块进行统筹管理,以实现装备架设撤收、通信引接等科目的模拟训练,让受训对象通过模拟训练,九游体育网站入口掌握该装备运用的相关流程及方法,提高受训人员装备运用能力,该系统已经完成开发,并在实际教学中使用,教学效果良好。

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