基于虚拟现实的应答器操作教学系统技术方案

本申请公开了一种基于虚拟现实的应答器操作教学系统，通过设置模型单元，操作单元以及实验课单元；所述模型单元，用于预先生成所述虚拟场景以及应答器设备模型；确定所述虚拟场景与所述应答器设备模型之间的位置关系；并将所述虚拟场景以及应答器设备模型存储在数据库中；所述操作单元，用于接收用户的行为指令；并根据所述行为指令对所述虚拟场景中的应答器设备模型执行相应的操作；所述实验课单元设有一个或多个；每个所述实验课单元包括：学习模块、练习模块以及考试模块。因而可对应答器进行拆分，了解系统的组成、原理及操作；从而极大地降低教学成本且便于进行教学的技术效果，进而解决了通过实物进行教学造成的成本高昂且教学不便的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟现实的应答器操作教学系统
本申请涉及VR教学系统领域，具体而言，涉及一种基于虚拟现实的应答器操作教学系统。
技术介绍
CBTC(CommunicationBasedTrainControl)系统是一个安全的，具有高可靠性、高稳定性的基于无线通信的列车自动控制系统，现较广泛的应用于城市轨道交通运输中。它的特点是用无线通信媒体来实现列车和地面设备的双向通信，用以代替轨道电路作为媒体来实现列车运行控制。基于无线通信的CBTC是指通过无线通信方式(而不是轨道电路)，来确定列车位置和实现车－地双向实时通信。列车通过轨道上的应答器，确定列车绝对位置，轨旁CBTC设备，根据各列车的当前位置、运行方向、速度等要素，向所管辖的列车发送“移动授权条件”，即向列车传送运行的距离、最高的运行速度，从而保证列车间的安全间隔距离。CBTC的突出优点是可以实现车—地之间的双向通信，并且传输信息量大，传输速度快，很容易实现移动自动闭塞系统，大量减少区间敷设电缆，减少一次性投资及减少日常维护工作，可以大幅度提高区间通行能力，灵活组织双向运行和单向连续发车，容易适应不同车速、不同运量、不同类型牵引的列车运行控制等。在CBTC应用中的关键技术是双向无线通信系统、列车定位技术、列车完整性检测等。在双向无线通信系统中，在欧洲是应用GSM-R系统，但在美洲则用扩频通信等其他种类无线通信技术。列车定位技术则有多种方式，例如车载设备的测速-测距系统、全球卫星定位、感应回线等。CBTC是一个庞大的控制系统，其中包含了多个子系统。应答器是系统中的一个设备，主要是固定在轨道地面上，列车在运行过程给应答器发射信息，应答器接收信号来确定列车的位置和速度。VR虚拟现实技术是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，它利用计算机生成一种交互式的三维动态视景，其实体行为的仿真系统能够使用户沉浸到该环境中。传统实验课进行应答器教学具有如下缺点：1).应答器传输模块BTM、地面电子单元LEU、车载天线等设备价格昂贵，实验成本高，多次拆分、组装对设备有损耗；2).列车速度快、密度大，真实环境无法再现高速铁路复杂环境地形下无线信道、网络规划、高铁无线通信越区切换、网络性能评估与优化，不能随时去设备所在场地(列车车载设备旁、地面ATP系统旁、轨间)自由观察、操作；3).现有的高校实验实践教学不能完整地复现轨道交通通信与控制技术，特别是安全设备教学以及故障现象的分析与处理；4).电磁场电磁波看不见、摸不着，不允许进行电磁环境测量，现场只能看不能动手等问题，只能观察到应答器的外观、内部结构，抽象、难懂的知识点还是很难理解；5).老师在实验课教学过程中，无法准确及时的观察每个学生的一举一动，所以也就无法做到根据每个人的细节表现打出合适的分数。因此将VR技术与应答器教学进行结合，将能极大地降低教学成本且便于进行教学。但是现有技术中并没有相应的应用。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种基于虚拟现实的应答器操作教学系统，以解决现有技术中没有能够将虚拟现实技术有效运用在应答器操作教学领域而导致的教学不便、成本高的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种基于虚拟现实的应答器操作教学系统。根据本申请的基于虚拟现实的应答器操作教学系统包括：模型单元，操作单元以及实验课单元；所述模型单元，用于预先生成所述虚拟场景以及应答器设备模型；确定所述虚拟场景与所述应答器设备模型之间的位置关系；并将所述虚拟场景以及应答器设备模型存储在数据库中；其中：所述虚拟场景包括列车模型及站台模型；所述应答器设备模型包括：车载设备以及地面设备；所述车载设备包括：应答器传输模块BTM和车载天线；所述地面设备包括：无源应答器、有源应答器、环形应答器和地面电子单元LEU；所述虚拟场景包括：列车模型以及站台模型；所述操作单元，用于接收用户的行为指令；并根据所述行为指令对所述虚拟场景中的应答器设备模型执行相应的操作；所述实验课单元设有一个或多个；每个所述实验课单元包括：学习模块、练习模块以及考试模块；所述学习模块，用于预先设定操作步骤信息，从所述模型单元中调取所述操作步骤信息对应的第一虚拟场景以及第一应答器设备模型，在所述第一虚拟场景中按照所述预先设定的操作步骤信息对所述第一应答器设备模型进行操作，并产生供用户学习的实时视频信息；其中，所述操作步骤信息中包括多个操作步骤以及各个操作步骤的顺序关系；所述练习模块，用于接收用户按照预先设定的操作引导步骤信息并通过所述操作单元，在所述第一虚拟场景中对所述第一应答器设备模型进行操作；其中，所述操作引导步骤信息中包括：多个操作步骤，各个操作步骤的顺序关系以及各个操作步骤的提示信息；所述考试模块，用于接收用户通过所述操作单元在所述第一虚拟场景中对所述第一应答器设备模型进行的操作，并生成相应的用户操作信息；根据所述操作步骤信息对所述用户操作信息进行评判，并生成评判结果。进一步的，如前述的基于虚拟现实的应答器操作教学系统，所述操作单元包括：行为指令接收模块，用于接收用户对所述虚拟场景中的应答器设备模型进行操作的行为指令；动作确定模块，用于根据所述行为指令确定操作的动作信息；以及操作实现模块，根据所述动作信息对所述虚拟场景中的应答器设备模型执行相应的操作，并通过人机交互界面显示所述相应的操作。进一步的，如前述的基于虚拟现实的应答器操作教学系统，还包括：认知单元；所述认知单元包括；位置确定模块，用于记录各个应答器设备模型相互之间的位置关系以及各个应答器设备模型与所述虚拟场景之间的位置关系；介绍模块，用于存储所述应答器设备模型的介绍信息；所述介绍信息包括：设备介绍信息、板卡介绍信息和功能模块介绍信息；所述介绍信息种类包括：音频信息以及文字信息；对应关系确定模块，用于确定所述位置关系和介绍信息与所述应答器设备模型之间的对应关系。进一步的，如前述的基于虚拟现实的应答器操作教学系统，所述认知单元还包括：拆装模块和安装模块；所述拆装模块，用于对具有可拆装的应答器设备模型进行拆装操作，并将其分解为多个功能模块；所述安装模块包括：测量子模块和安装条件子模块；所述测量子模块，用于在通过所述动作确定模块识别用户的测量动作信息后，根据所述测量动作信息测量并显示所述应答器设备模型的尺寸；所述安装条件子模块，用于确定所述应答器设备模型的安装位置信息以及安装位置的限定条件信息。进一步的，如前述的基于虚拟现实的应答器操作教学系统，所述行为指令接收模块包括：拆装指令接收子模块；所述动作确定模块包括：拆装动作确定子模块；所述操作实现模块包括：虚拟LED指示子模块；所述拆装指令接收子模块，用于接收对所述车载设备BTM或地面电子单元LEU上的电缆的拆装行为指令；所述拆装动作确定子模块，用于根据所述拆装行为指令确定对应的拆装动作信息；所述虚拟LED指示子模块，用于设定与所有应答器设备模型中的各个板卡一一对应的LED指示灯，通过所述虚拟LED指示模块上的各个LED指示灯的状态判断各个板卡是否正常工作。进一步的，如前述的基于虚拟现实的应答器操作教学系统，所述模型单元还包括：波形显示模块；所述波形显示模块包括：无源应答器A接口波形显示子模块和C接口波形显示子模块；所述无源应答器A接口波形显示子模块，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟现实的应答器操作教学系统，其特征在于，包括：模型单元，操作单元以及实验课单元；所述模型单元，用于预先生成所述虚拟场景以及应答器设备模型；确定所述虚拟场景与所述应答器设备模型之间的位置关系；并将所述虚拟场景以及应答器设备模型存储在数据库中；其中：所述虚拟场景包括列车模型及站台模型；所述应答器设备模型包括：车载设备以及地面设备；所述车载设备包括：应答器传输模块BTM和车载天线；所述地面设备包括：无源应答器、有源应答器、环形应答器和地面电子单元LEU；所述虚拟场景包括：列车模型以及站台模型；所述操作单元，用于接收用户的行为指令；并根据所述行为指令对所述虚拟场景中的应答器设备模型执行相应的操作；所述实验课单元设有一个或多个；每个所述实验课单元包括：学习模块、练习模块以及考试模块；所述学习模块，用于预先设定操作步骤信息，从所述模型单元中调取所述操作步骤信息对应的第一虚拟场景以及第一应答器设备模型，在所述第一虚拟场景中按照所述预先设定的操作步骤信息对所述第一应答器设备模型进行操作，并产生供用户学习的实时视频信息；其中，所述操作步骤信息中包括多个操作步骤以及各个操作步骤的顺序关系；所述练习模块，用于接收用户按照预先设定的操作引导步骤信息并通过所述操作单元，在所述第一虚拟场景中对所述第一应答器设备模型进行操作；其中，所述操作引导步骤信息中包括：多个操作步骤，各个操作步骤的顺序关系以及各个操作步骤的提示信息；所述考试模块，用于接收用户通过所述操作单元在所述第一虚拟场景中对所述第一应答器设备模型进行的操作，并生成相应的用户操作信息；根据所述操作步骤信息对所述用户操作信息进行评判，并生成评判结果。...

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实的应答器操作教学系统，其特征在于，包括：模型单元，操作单元以及实验课单元；所述模型单元，用于预先生成所述虚拟场景以及应答器设备模型；确定所述虚拟场景与所述应答器设备模型之间的位置关系；并将所述虚拟场景以及应答器设备模型存储在数据库中；其中：所述虚拟场景包括列车模型及站台模型；所述应答器设备模型包括：车载设备以及地面设备；所述车载设备包括：应答器传输模块BTM和车载天线；所述地面设备包括：无源应答器、有源应答器、环形应答器和地面电子单元LEU；所述虚拟场景包括：列车模型以及站台模型；所述操作单元，用于接收用户的行为指令；并根据所述行为指令对所述虚拟场景中的应答器设备模型执行相应的操作；所述实验课单元设有一个或多个；每个所述实验课单元包括：学习模块、练习模块以及考试模块；所述学习模块，用于预先设定操作步骤信息，从所述模型单元中调取所述操作步骤信息对应的第一虚拟场景以及第一应答器设备模型，在所述第一虚拟场景中按照所述预先设定的操作步骤信息对所述第一应答器设备模型进行操作，并产生供用户学习的实时视频信息；其中，所述操作步骤信息中包括多个操作步骤以及各个操作步骤的顺序关系；所述练习模块，用于接收用户按照预先设定的操作引导步骤信息并通过所述操作单元，在所述第一虚拟场景中对所述第一应答器设备模型进行操作；其中，所述操作引导步骤信息中包括：多个操作步骤，各个操作步骤的顺序关系以及各个操作步骤的提示信息；所述考试模块，用于接收用户通过所述操作单元在所述第一虚拟场景中对所述第一应答器设备模型进行的操作，并生成相应的用户操作信息；根据所述操作步骤信息对所述用户操作信息进行评判，并生成评判结果。2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的应答器操作教学系统，其特征在于，所述操作单元包括：行为指令接收模块，用于接收用户对所述虚拟场景中的应答器设备模型进行操作的行为指令；动作确定模块，用于根据所述行为指令确定操作的动作信息；以及操作实现模块，根据所述动作信息对所述虚拟场景中的应答器设备模型执行相应的操作，并通过人机交互界面显示所述相应的操作。3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的应答器操作教学系统，其特征在于，还包括：认知单元；所述认知单元包括；位置确定模块，用于记录各个应答器设备模型相互之间的位置关系以及各个应答器设备模型与所述虚拟场景之间的位置关系；介绍模块，用于存储所述应答器设备模型的介绍信息；所述介绍信息包括：设备介绍信息、板卡介绍信息和功能模块介绍信息；所述介绍信息种类包括：音频信息以及文字信息；对应关系确定模块，用于确定所述位置关系和介绍信息与所述应答器设备模型之间的对应关系。4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的应答器操作教学系统，其特征在于，所述认知单元还包括：拆装模块和安装模块；所述拆装模块，用于对具有可拆装的应答器设备模型进行拆装操作，并将其分解为多个功能模块；所述安装模块包括：测量子模块和安装条件子模块；所述测量子模块，用于在通过所述动作确定模块识别用户的测量动作信息后，根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈后金，戴胜华，李正交，杨世武，王海峰，黄赞武，周兴，柴铭，刘宏杰，陈拥军，付文秀，
申请(专利权)人：北京镭嘉商务服务有限公司，北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11