[发明专利]基于虚拟现实的应答器操作教学系统

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

CBTC(Communication Based Train Control)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。

发明内容