[發明專利]一種地下工程設施設備應急搶修虛擬訓練系統的建立方法

有效

• 申請號: 202011260483.0
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112330809B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 曹繼平;崔智高;王濤;蘇延召;姜柯;韓德帥;汪波;張瑞祥
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T15/04;G06T13/20;G06Q50/20;G06Q10/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬鳳云

本發明公開了一種地下工程設施設備應急搶修虛擬訓練系統的建立方法，包括步驟：一、構建用于視景顯示的地下工程場景三維粗模和用于應急搶修虛擬訓練的地下工程設施設備及其零部件的三維精模；二、構建地下工程設施設備的戰損數據庫和貼圖數據庫；三、生成地下工程設施設備的損傷外觀三維模型；四、地下工程設施設備的損傷外觀三維模型與地下工程設施設備及其零部件的三維精模的融合；五、確定地下工程設施設備應急搶修虛擬訓練方式；六、構建地下工程設施設備應急搶修虛擬訓練模式。本發明通過在三維虛擬場景中自動生成設施設備損傷的模型外觀，周期短、費用低，“教、學、練、考、評”一體化應急搶修虛擬訓練系統建立效率高，不受時空因素制約。

技術領域

本發明屬于地下工程設施設備應急搶修虛擬訓練系統建立技術領域，具體涉及一種地下工程設施設備應急搶修虛擬訓練系統的建立方法。

背景技術

地下工程設施設備損傷是指在戰時由于戰斗損傷、偶然故障、耗損性故障、人為差錯等原因造成設施設備遭受破壞，需要維護保障人員進行應急搶修的事件。為了保證地下工程設施設備在戰時得到快速、有效修復，平時對維護保障人員進行應急搶修訓練成為一種有效途徑。然而長期以來，地下工程設施設備的維護保障人員基本采用授課教學、師徒傳承、實裝操作等方式開展應急搶修訓練，上述訓練方式的訓練效果與實際需求仍存在不小差距。例如，采用授課教學的方式往往只停留在理論教學層面，受訓人員的體驗感差，無法實現“真刀真槍”的應急搶修訓練；采用實際裝備進行應急搶修訓練成本昂貴，損傷復現困難，訓練效果受時間、場地、安全等諸多因素制約；采用師徒傳承方式，應急搶修技能等級提升緩慢，訓練內容簡單片面。

相比上述訓練方式，虛擬訓練技術不僅可以縮短訓練周期、提高訓練效率、降低訓練成本，而且具有表現形式形象直觀、交互方式豐富便捷、應用時空不受限制等顯著特點。具體地，采用虛擬仿真技術進行應急搶修訓練具有如下優勢：一是受訓人員無需對地下工程實際設施設備進行應急搶修操作，人員、裝備的安全性能夠得到有效保障；二是受訓人員不易受時間、場地等外部因素的制約；三是采用虛擬仿真技術進行地下工程設施設備應急搶修訓練，可實現設施設備損傷的復現，相比于采用實際裝備進行應急搶修訓練，可以明顯降低訓練成本，起到“一次開發、重復利用”的效果；四是采用虛擬訓練方式可直接對受訓人員的操作過程進行打分、評判，客觀性、準確性能夠得到有效保證；五是虛擬訓練系統通常借鑒游戲任務驅動機制設計，任務管理、關卡設置、積分管理等功能更易激發受訓人員的興趣。

目前雖有一些在軍事領域應用的應急搶修虛擬訓練系統，但其訓練內容、訓練模式只適應于特定領域，無法直接拓展、移植、應用到地下工程設施設備中。為拓展地下工程設施設備應急搶修訓練模式，解決傳統應急搶修訓練存在的訓練周期長、損耗大、頻次低、成本高、效果差等難題，亟需一種用于地下工程設施設備應急搶修的虛擬訓練系統的建立方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種地下工程設施設備應急搶修虛擬訓練系統的建立方法，通過戰損案例獲得損傷類別、損傷部位、損傷材料、損傷顏色的設施設備戰損數據，從而在三維虛擬場景中自動生成設施設備損傷的模型外觀，周期短、費用低，應急搶修虛擬訓練系統建立效率高；通過設計示演、引導、自主三種訓練模式，實現了地下工程設施設備應急搶修“教、學、練、考、評”的一體化訓練，有效提高了訓練效果和效益，訓練效果不受時間、場地、安全等諸多因素制約，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種地下工程設施設備應急搶修虛擬訓練系統的建立方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、構建用于視景顯示的地下工程場景三維粗模和用于應急搶修虛擬訓練的地下工程設施設備及其零部件的三維精模：采用3ds Max和Maya構建地下工程場景的視景顯示三維粗模；采用UG和Pro/E構建地下工程設施設備及其零部件的三維精模；

步驟二、構建地下工程設施設備的戰損數據庫和貼圖數據庫：根據戰損案例提供的二維圖紙數據信息構建地下工程設施設備的貼圖數據庫；