[发明专利]一种航空发动机多人协同混合现实教学训练系统

说明书

本发明公开了一种航空发动机多人协同混合现实教学训练系统，包括航空发动机实体、混合现实处理系统、多台混合现实头戴式设备、多用户协同服务器、控制终端计算机，混合现实处理系统内嵌在各混合现实头戴式设备内，多台混合现实头戴式设备同时与多用户协同服务器通讯连接实现实时协同工作，多用户协同服务器与控制终端计算机通过LAN接口线连接；所述混合现实头戴式设备用于进行使用者与所述混合现实处理系统的人机交互；所述混合现实处理系统用于生成并存储航空发动机的虚拟数字模型以及虚拟影像数据，并通过混合现实头戴式设备将混合现实处理系统生成的数据以全息影像形式实时投射至航空发动机实体上，实现虚拟现实融合。

技术领域

本发明涉及航空发动机教学领域和混合现实技术领域，具体是一种航空发动机多人协同混合现实教学训练系统。

背景技术

为提升航空发动机教学中的“高阶性、创新性、挑战度”，真实、便捷、可交互式复现航空发动机的结构、原理、工作过程及特殊工作状态，解决现有教学装备无法直观展示系统工作、无法实现跨专业交联等矛盾困难，需要探索实施平台化模拟训练的方法途径，以满足活塞发动机以及典型燃气涡轮发动机教学需要，推动航空发动机教学训练水平整体提升。

航空发动机具有结构复杂和工作过程复杂的特点。以往通常采用二维图纸、半剖实物等传统教学方式开展航空发动机的教学训练。这些教学方式存在以下问题：一是要求学生具有较强的专业基础知识，能够读懂图纸或者半剖实物，学习基础比较薄弱的学生难以理解；二是从老师讲解到学生理解的过程缺乏趣味性，学生耗费时间较长，对学习内容难以形成直观、深刻的理解，学生与学习内容之间缺少交互；三是难以精准全面地表达局部精细的航空发动机部件、复杂的航空发动机工作系统和工作过程。

发明内容

为了解决航空发动机教学训练过程中存在的上述问题，本发明提出了一种航空发动机多人协同混合现实教学训练系统，推动航空发动机的教学训练向数据三维化、模型精细化、效果真实化转型。将混合现实技术与航空发动机教学训练特点相结合，本发明具有使用简单、沉浸体验效果好、通用性强的特点。

本发明是通过以下技术方案实现的，结合附图：

一种航空发动机多人协同混合现实教学训练系统，包括航空发动机实体1、混合现实处理系统2、多台混合现实头戴式设备3、多用户协同服务器5、控制终端计算机6，混合现实处理系统2内嵌在各混合现实头戴式设备3内，多台混合现实头戴式设备3同时与多用户协同服务器5通讯连接实现实时协同工作，多用户协同服务器5与控制终端计算机6通过LAN接口线连接；

所述混合现实头戴式设备3用于进行使用者与所述混合现实处理系统2的人机交互；

所述混合现实处理系统2用于生成并存储航空发动机的虚拟数字模型以及虚拟影像数据，并通过混合现实头戴式设备3将混合现实处理系统2生成的数据以全息影像形式实时投射至航空发动机实体1上，实现虚拟现实融合；

所述控制终端计算机6用于监控多用户协同服务器与混合现实头戴式设备的信号连接和数据同步情况。

进一步地，所述混合现实头戴式设备3包括手势交互模块、语音指令交互模块以及眼动交互模块。

进一步地，所述混合现实头戴式设备3的眼动交互模块用于匹配虚拟现实空间与现实物理空间，其匹配方法为：在所述航空发动机实体1特定位置设置定位标志，操作者佩戴混合现实头戴式设备3，眼部瞄准航空发动机实体1的定位标志，眼动交互模块捕捉操作者眼部动作，获取所述定位标志，自动识别并建立空间锚点，匹配虚拟现实空间与现实物理空间。

更进一步地，所述眼动交互模块当识别定位发生位置偏移时，可以重复匹配虚拟现实空间与现实物理空间。

更进一步地，所述眼动交互模块具有锚点记忆功能，当定位完毕后，保存该锚点位置，后续在同一环境下再次启动眼动交互模块，锚点的位置和旋转都会和以前的相同。