一种电力VR仿真培训的多人协同方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电力VR仿真培训的多人协同方法，包括如下步骤：构建轴对其包围盒、交互行为表和行为状态表；客户端解析所扮演的虚拟角色的行为指令及被操作的虚拟物体信息；客户端确定协作同步的其他客户端，并确定是否有交互行为；对有交互行为的客户端，使其同步；服务端对客户端的同步信息进行验证，判断该客户端扮演的虚拟角色与其他虚拟角色之间的交互行为是否匹配，若不匹配，进行数据回滚。本发明专利技术还提供一种电力VR仿真培训的多人协同装置。本发明专利技术能够减少网络延时问题，提高同步效率，使所有参与者在任何时刻对同一仿真对象都拥有完全一致的视图，保证多人协作过程中时间和空间的一致性，满足培训中多岗位间协作性的要求。

A Multi-Person Collaboration Method and Device for Power VR Simulation Training

【技术实现步骤摘要】
一种电力VR仿真培训的多人协同方法及装置
本专利技术涉及一种电力VR仿真培训的多人协同方法及装置。
技术介绍
电力工作往往需要多名人员协同完成，以业扩报装为例，一般需要客户经理、运检人员、计量人员、用检人员等成员协同作业，也因而对相关工种人员的专业素质及协同配合能力有着较高的要求。目前，VR仿真培训已经在电力技能培训中得到了广泛应用，但却停留在仅能提供具有临场感的沉浸式三维场景，以及固定情节模式下扮演角色与其他虚拟模型交互的功能上，且多采用单人模式。而对于培训中所要求的多岗位间的协作性，由于设备性能、网络通信、同步机制等技术问题，现有电力VR仿真培训系统存在交互反馈慢，同步效率低等问题，如何实现多角色协同完成相同培训任务已经成为仿真领域亟待解决的方向和目标。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出一种电力VR仿真培训的多人协同方法及装置，能够减少网络延时问题，提高同步效率，使所有参与者在任何时刻对同一仿真对象都拥有完全一致的视图，保证多人协作过程中时间和空间的一致性，满足培训中多岗位间协作性的要求。本专利技术通过以下技术方案实现：一种电力VR仿真培训的多人协同方法，包括如下步骤：A、构建VR场景中各虚拟角色的轴对齐包围盒、培训任务的交互行为表以及各虚拟角色的行为状态表，并将数据存储于客户端；B、一客户端通过VR获取单元接收来自VR设备的操作内容，并解析获得所扮演的虚拟角色的行为指令及被操作的虚拟物体信息；C、该客户端通过区域判断单元计算同步区域，以确定需要协作同步的其他客户端，并通过接触检测单元判断所扮演的虚拟角色与其他客户端扮演的虚拟角色之间是否有交互行为，若无，进入步骤D，若有，进入步骤E；D、该客户端将步骤B中解析获得的行为指令及被操作的虚拟物体信息，通过数据同步单元对自身行为状态进行同步，并封装成执行信息，发送需要协作同步的其他客户端，使该客户端所扮演的虚拟角色的状态动作同步至其他客户端的虚拟角色，同时发送至服务端备份；E、该客户端将交互行为作为条件，对步骤A中构建的交互行为表进行检索，若存在记录，则进入步骤F；否则，进入步骤K；F、该客户端获取交互行为表记录中的预测反馈结果内容，通过动作解析单元进行解析以生成与之对应的行为指令及被操作的虚拟物体信息，再通过数据同步单元对自身行为状态进行同步，并封装成执行信息，发送给服务端和需要协作同步的其他客户端；G、服务端通过同步校正单元对该客户端发送的执行消息进行验证，判断该客户端所扮演的虚拟角色与其他虚拟角色之间的交互行为是否匹配，若匹配，则进入步骤H，否则，进入步骤I；H、服务端向该客户端发送正确标志，该客户端接收到正确标志后，不做任何处理，并结束；I、服务端将其他虚拟角色的行为指令及被操作的虚拟物体信息作为实际交互反馈结果发送至该客户端，该客户端通过数据同步单元向自身及同步客户端发送回滚信号，使其所扮演的虚拟角色及其他虚拟角色对已经执行的预测反馈结果进行数据回滚，数据回滚后，进入步骤J；J、该客户端将收到的实际交互反馈结果通过数据同步单元对自身行为状态进行同步，并封装成执行消息，发送给需要协作同步的其他客户端，并结束；K、该客户端将所扮演的虚拟角色的行为指令及被操作的虚拟物体信息发送给服务端，服务端通过同步校正单元将有交互行为的其他虚拟角色的行为指令及被操作的虚拟物体信息作为实际交互反馈结果发送至该客户端，并进入步骤J。进一步的，所述步骤A中，通过公式构建各虚拟角色的轴对齐包围盒P：P＝{(X,Y,Z)|xmin≤X≤xmax,ymin≤Y≤ymax,zmin≤Z≤zmax}，其中，X、Y、Z表示轴对齐包围盒的坐标，(xmin,ymin,zmin)和(xmax,ymax,zmax)分别表示虚拟角色的三维模型中的最小定点和最大定点；所述行为交互表为根据电网公司标准化作业流程，对各工种人员之间存在交互行为的关键信息进行抽取而形成的表；所述行为状态表包括关键信息：角色对象、操作行为和操作对象。进一步的，所述步骤C包括如下步骤：C1、该客户端的区域判断单元将VR场景地面划分为等大的单元格；C2、区域判断单元定义该客户端所扮演的虚拟角色的视距半径，并计算包围该视距半径对应的视野圆的最小正方体；C3、区域判断单元判断VR场景中其他客户端的虚拟角色的轴对齐包围盒在X、Y轴上的投影区间是否位于这个最小正方体包含的单元格内，若是，则对应的客户端为该客户端需要协作同步的客户端，否则，为不需要协作同步的客户端；C4、该客户端的接触检测单元判断所扮演的虚拟角色与其他虚拟角色之间是否存在接触行为，若是，则所扮演的虚拟角色与其他虚拟角色之间有交互行为，进入步骤E，否则，则无交互行为，进入步骤D。进一步的，所述通过数据同步单元对自身行为状态进行同步具体为：对相应虚拟角色的行为状态表进行更新。进一步的，所述步骤F包括如下步骤：F1、该客户端的动作解析单元通过正向最大匹配算法对预测反馈结果内容进行解析，以生成与之对应的行为指令及被操作的虚拟物体信息；F2、数据同步单元根据解析获得的行为指令及被操作的虚拟物体信息，对所扮演的虚拟角色的行为状态表进行更新，且数据同步单元使用更新前的时刻作为时间戳，成为回滚标记；F3、数据同步单元将解析获得的行为指令及被操作的虚拟物体信息进行消息封装，发送给服务端和需要协作同步的其他客户端；F4、其他客户端接收到执行消息后，通过自身的数据同步单元，对其当前所扮演的虚拟角色的行为状态表进行更新。进一步的，所述步骤G具体为：服务端通过同步校正单元将该客户端所扮演的虚拟角色的预测反馈结果的执行消息与其他有交互行为的客户端的虚拟角色的预测反馈结果的同步消息进行对比验证，若通过验证，则判定该客户端所扮演的虚拟角色与其他虚拟角色之间的交互行为匹配，否则，即判定为不匹配。进一步的，所述步骤I中，客户端通过步骤F2中所述的回滚标记进行数据回滚。进一步的，所述步骤F1中所述的正向最大匹配算法包括如下步骤：F11、针对预测反馈结果的文字描述，从左向右待切分多个字符作为匹配字段；F12、查找预先定义的数据词典并进行匹配；F13、若匹配成功，则将该匹配字段作为一个词切分出来，并标注主语、谓语和宾语；F14、若匹配不成功，则将该匹配字段最后一个字去掉，剩下的字符串作为新的匹配字段，进行再次匹配，直到切分出所有词为止。本专利技术还通过以下技术方案实现：一种电力VR仿真培训的多人协同装置，包括服务端和多个客户端，客户端包括VR设备、输入端与VR设备连接的VR获取单元、输入端分别与VR获取单元连接输出端的动作解析单元、区域判断单元和接触检测单元、以及输入端分别与动作解析单元输出端和接触检测单元输出端连接的数据同步单元，服务端包括同步校正单元，各客户端的数据同步单元相互连接，各客户端的数据同步单元分别与服务端的同步校正单元连接。进一步的，所述VR设备包括外接式头戴设备、移动式头显设备或者一体式头戴设备。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过区域判断单元计算同步区域，动态确定需要协作同步的其他客户端，在同步的客户端之间再进行信息交互，能够减少网络延迟问题，避免了VR场景的全范围广播，从而大大提高VR场景下多人协作的同步效率，且采用预测同步机制，客户端若满足既定条件，则优先执行常规流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力VR仿真培训的多人协同方法，其特征在于：包括如下步骤：A、构建VR场景中各虚拟角色的轴对齐包围盒、培训任务的交互行为表以及各虚拟角色的行为状态表，并将数据存储于客户端；B、一客户端通过VR获取单元接收来自VR设备的操作内容，并解析获得所扮演的虚拟角色的行为指令及被操作的虚拟物体信息；C、该客户端通过区域判断单元计算同步区域，以确定需要协作同步的其他客户端，并通过接触检测单元判断所扮演的虚拟角色与其他客户端扮演的虚拟角色之间是否有交互行为，若无，进入步骤D，若有，进入步骤E；D、该客户端将步骤B中解析获得的行为指令及被操作的虚拟物体信息，通过数据同步单元对自身行为状态进行同步，并封装成执行信息，发送需要协作同步的其他客户端，使该客户端所扮演的虚拟角色的状态动作同步至其他客户端的虚拟角色，同时发送至服务端备份；E、该客户端将交互行为作为条件，对步骤A中构建的交互行为表进行检索，若存在记录，则进入步骤F；否则，进入步骤K；F、该客户端获取交互行为表记录中的预测反馈结果内容，通过动作解析单元进行解析以生成与之对应的行为指令及被操作的虚拟物体信息，再通过数据同步单元对自身行为状态进行同步，并封装成执行信息，发送给服务端和需要协作同步的其他客户端；G、服务端通过同步校正单元对该客户端发送的执行消息进行验证，判断该客户端所扮演的虚拟角色与其他虚拟角色之间的交互行为是否匹配，若匹配，则进入步骤H，否则，进入步骤I；H、服务端向该客户端发送正确标志，该客户端接收到正确标志后，不做任何处理，并结束；I、服务端将其他虚拟角色的行为指令及被操作的虚拟物体信息作为实际交互反馈结果发送至该客户端，该客户端通过数据同步单元向自身及同步客户端发送回滚信号，使其所扮演的虚拟角色及其他虚拟角色对已经执行的预测反馈结果进行数据回滚，数据回滚后，进入步骤J；J、该客户端将收到的实际交互反馈结果通过数据同步单元对自身行为状态进行同步，并封装成执行消息，发送给需要协作同步的其他客户端，并结束；K、该客户端将所扮演的虚拟角色的行为指令及被操作的虚拟物体信息发送给服务端，服务端通过同步校正单元将有交互行为的其他虚拟角色的行为指令及被操作的虚拟物体信息作为实际交互反馈结果发送至该客户端，并进入步骤J。...

【技术特征摘要】
1.一种电力VR仿真培训的多人协同方法，其特征在于：包括如下步骤：A、构建VR场景中各虚拟角色的轴对齐包围盒、培训任务的交互行为表以及各虚拟角色的行为状态表，并将数据存储于客户端；B、一客户端通过VR获取单元接收来自VR设备的操作内容，并解析获得所扮演的虚拟角色的行为指令及被操作的虚拟物体信息；C、该客户端通过区域判断单元计算同步区域，以确定需要协作同步的其他客户端，并通过接触检测单元判断所扮演的虚拟角色与其他客户端扮演的虚拟角色之间是否有交互行为，若无，进入步骤D，若有，进入步骤E；D、该客户端将步骤B中解析获得的行为指令及被操作的虚拟物体信息，通过数据同步单元对自身行为状态进行同步，并封装成执行信息，发送需要协作同步的其他客户端，使该客户端所扮演的虚拟角色的状态动作同步至其他客户端的虚拟角色，同时发送至服务端备份；E、该客户端将交互行为作为条件，对步骤A中构建的交互行为表进行检索，若存在记录，则进入步骤F；否则，进入步骤K；F、该客户端获取交互行为表记录中的预测反馈结果内容，通过动作解析单元进行解析以生成与之对应的行为指令及被操作的虚拟物体信息，再通过数据同步单元对自身行为状态进行同步，并封装成执行信息，发送给服务端和需要协作同步的其他客户端；G、服务端通过同步校正单元对该客户端发送的执行消息进行验证，判断该客户端所扮演的虚拟角色与其他虚拟角色之间的交互行为是否匹配，若匹配，则进入步骤H，否则，进入步骤I；H、服务端向该客户端发送正确标志，该客户端接收到正确标志后，不做任何处理，并结束；I、服务端将其他虚拟角色的行为指令及被操作的虚拟物体信息作为实际交互反馈结果发送至该客户端，该客户端通过数据同步单元向自身及同步客户端发送回滚信号，使其所扮演的虚拟角色及其他虚拟角色对已经执行的预测反馈结果进行数据回滚，数据回滚后，进入步骤J；J、该客户端将收到的实际交互反馈结果通过数据同步单元对自身行为状态进行同步，并封装成执行消息，发送给需要协作同步的其他客户端，并结束；K、该客户端将所扮演的虚拟角色的行为指令及被操作的虚拟物体信息发送给服务端，服务端通过同步校正单元将有交互行为的其他虚拟角色的行为指令及被操作的虚拟物体信息作为实际交互反馈结果发送至该客户端，并进入步骤J。2.根据权利要求1所述的一种电力VR仿真培训的多人协同方法，其特征在于：所述步骤A中，通过公式构建各虚拟角色的轴对齐包围盒P：P＝{(X,Y,Z)|xmin≤X≤xmax,ymin≤Y≤ymax,zmin≤Z≤zmax}，其中，X、Y、Z表示轴对齐包围盒的坐标，(xmin,ymin,zmin)和(xmax,ymax,zmax)分别表示虚拟角色的三维模型中的最小定点和最大定点；所述行为交互表为根据电网公司标准化作业流程，对各工种人员之间存在交互行为的关键信息进行抽取而形成的表；所述行为状态表包括关键信息：角色对象、操作行为和操作对象。3.根据权利要求1所述的一种电力VR仿真培训的多人协同方法，其特征在于：所述步骤C包括如下步骤：C1、该客户端的区域判断单元将VR场景地面划分为等大的单元格；C2、区域判断单元定义该客户端所扮演的虚拟角色的视距...

【专利技术属性】
技术研发人员：王普专，张春香，吴饰斐，李燕燕，陈颖芬，郭明杰，叶友泉，薛娴，徐海利，陈雪琨，赵凤梅，陈育欣，周磊，黄帮局，
申请(专利权)人：福建省电力有限公司泉州电力技能研究院，国网福建省电力有限公司，北京科东电力控制系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：福建,35