VR虚拟训练仿真系统
虚拟现实与系统仿真研究
·教育广角·从字面上来看，虚拟现实（Virtual Reality──VR）和系统仿真（System Simulation）是两个不同的概念。
有时人们把虚拟现实认为就是系统仿真或虚拟现实具有系统仿真的全部功能。
实际上它们之间既具有区别又有内在的联系，存在二者的交集。
通过在计算机上实现和运行虚拟现实系统和进行仿真实验的方法和手段，可以在多种力所能及的条件下研究和开发虚拟现实仿真模型，并能用于解决实际问题。
一、虚拟现实1.虚拟现实的概念。
虚拟现实通常是指用立体眼镜和传感手套等一系列传感辅助设备来实现的一种三维现实，人们通过这些设施以自然的技能（如头部的转动、身体的运动等）向计算机输入各种动作信息，并且通过视觉、听觉以及触觉设施使人们得到三维的视觉、听觉及触觉等感官的刺激。
随着人们的不同动作，这些感觉也随之改变。
2.虚拟现实的特点。
一个能够真正意义上实现虚拟现实的系统应当具有以下三个基本要素：（1）能够给用户一个三维立体的虚拟世界。
（2）应当给使用者身临其境的感觉，并有实时任意活动的自由度。
（3）用户能够通过一些控制装置实时的操纵和改变用户所进入的虚拟世界。
虚拟现实技术就是利用各种先进的硬件技术及软件工具，设计出合理的硬件、软件及交互手段，使参与者能够交互地观察和操纵系统生成的虚拟世界。
从概念上讲，任何一个虚拟现实系统都可以用三个“I”来描述其特性，这就是“沉浸”（Immersion）、“交互”(Interaction)、和“想象”(Imagination)。
二、系统仿真1.系统仿真的概念。
现代系统仿真是以系统理论、形式化理论、随机过程与统计学理论和优化理论为基础，以计算机为工具，对具有不确定性因素的现实系统或未来系统进行动态实验研究的理论和方法。
从系统仿真的实施过程来看，系统仿真是通过对所研究系统的认识和了解，抽取其中的基本要素的关键参数，建立与现实系统相对应的仿真模型，经过模型的确认和仿真程序的验证，在仿真实验设计的基础上，对该模型进行仿真实验，以模拟系统的运行过程，观察系统状态变量随时间变化的动态规律性，并通过数据采集和统计分析，得到被仿真系统的统计特性，据此推断和估计系统的真实参数和性能测度，为决策提供辅助依据。
科普：虚拟现实VR是什么原理
科普：虚拟现实VR是什么原理VR(Virtual Reality，即虚拟现实，简称VR)虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
简介虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。
虚拟现实技术(VR)丰要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设各等方面。
模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。
感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。
除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。
自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。
传感设备是指三维交互设备。
发展历史虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段有声形动态的模拟是蕴涵虚拟现实思想的第一阶段(1963)年以前虚拟现实萌芽为第二阶段(1963-1972)虚拟现实概念的产生和理论初步形成为第三阶段(1973-1989)虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四阶段(1990-2004)特征多感知性指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。
理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。
存在感指用户感到作为主角存在丁模拟环境中的真实程度。
理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。
交互性指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。
自主性指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。
关键技术虚拟现实是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角(宽视野)立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。
基于VRP的油田虚拟现实仿真培训系统设计
２ ． １ ３ Ｄ 建 模
虚 拟现 实场 景模 型 的优化 对 ＶＲ — Ｄ Ｅ ＭＯ 的演 示 速 度 影 响很 大 ，因为制 作 前 期 如果 不 对场 景 的模 型
进行 很好 的优化 ，到 了制 作后 期再 对模 型进 行优 化 时需要 重新 回到 ３ ＤＳ ＭＡＸ修改 模型 ，这样 会大 大 降
儿
第１ 层 级
任 务组 分 类 界面
第２ 层 级
ＪＬ
注 配 间 任 务 组
１ 系统 结 构 设 计
由于虚 拟现 实 仿 真 培 训 系 统 着 眼 于 技 术 工 人 岗前 培 训 和 岗
中技能 强化 训 练 ，因而 在 设 计 时 以集 配 间和 抽 油 机 井 生 产 维 护 工 艺为 蓝本 ，针 对 采 油 、注 水 等 主 要 生 产 单 元 进 行 计 算 机 虚 拟
虚拟 现 实技术 是 利用计 算 机集 成一 种模 拟幻 境 ，通过 多种传 感设 备使 用 户 “ 投 入” 到该 幻境 中并实
现用 户 与幻 境 的 自然 交互 的一 种技 术 。 目前 ，该 技术 已经 被 广 泛 应 用 于视 景 仿 真 、城 市 规 划 、室 内设
计 、工业 仿 真 、古迹 复原 、桥 梁道 路设 计 、军事 模拟 等领 域 。北京 中视 典公 司研制 开发 的虚 拟现 实平 台 （ Ｖｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ Ｒｅ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ Ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ，ＶＲ Ｐ ） ，以其 功能全 面 、灵 活实用 以及 易 于与 ３ Ｄ Ｓ ＭＡＸ等 建 模 软件 兼容 的 特点 获得 业 界广泛 赞誉 ，成 为 虚拟 现实 仿真 系统 开发 的首 选Ⅲ 。 卫 星油 田数 字 化 建 设 整 合 了全 油 田计 算 机 网 络 的 资 源 ，形 成 了功 能强 大 的 计 算 机 数 据 信 息 处 理 系 统 ，具 备 进 行 虚 拟 现 实
基于VR的油田钻井工程仿真培训系统
石油勘探和开采对钻井工程技术水平的要求越来越严格，因此对井控人员实施专业培训十分关 键。由于石油行业有着比较复杂的工艺流程以及多样化的机械设备，书面教材或者视频观看教学只 能单一地讲解与观看石油开采过程；实地井场培训中，由于石油开采的恶劣的环境，甚至可能存在 的某些不确定性的安全隐患，导致进行现场培训效果受限，一旦在现场发生井场事故，不仅带来经 济损失，还会对其生命造成威胁。特别是初期阶段培训的井控人员，由于复杂的环境以及不熟悉的 工艺流程，大大地增加了发生事故的可能性。
建筑设计、工程 CAD 等中使用较广，又名窗口中的虚拟现实系统。 ②沉浸式虚拟现实
借助多样化的硬件设备，如模拟驾驶舱、头盔显示器等，完全封闭相关感觉如听觉、 视觉等，免除外界干扰来让使用者对模拟环境产生一种置身其中的错觉。其沉浸感较 强，但它对硬件要求高、成本高。 ③分布式虚拟现实
通过多种技术如计算机网络、数据库等，连接起具有不同地理位置的虚拟环境，最 终实现用户共享、参与虚拟环境的交互。应用于异地设计、远程医疗、大规模军事训 练、多用户游戏等方面，也叫作网络化虚拟现实。（多个不同地理位置的个体参与到 同一个虚拟环境中） ④增强式虚拟现实
基于VR的油田钻井工程仿真培训系统
一、背景介绍
1.什么是VR技术 2.VR技术的重要特征 2.虚拟现实分哪几种
二、国内外研究现状 三、VR应用于钻井仿真培训系统的意义 四、基于VR钻井仿真培训系统的拓展 五、虚拟结构建模和VR场景搭建的实现 六、总结（创新点）
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什么是虚拟现实？
其构成包括两个部分：虚拟物体、真实环境，简称 AR，指的是为对建模工作量加 以控制，促进系统运行速度的提升，而将虚拟物体、场景加入真实环境中。
国外研究现状
矿山救援虚拟仿真系统方案
矿山救援虚拟仿真系统方案目录1.概况 (1)1.1 简介 (1)1.2系统整体架构图 (2)1.3操作图 (2)2.灾害模拟 (3)2.1 冒顶事故防治 (4)2.1.1冒顶灾害事故特点 (4)2.1.2冒顶预兆 (5)2.2其它灾害图例 (15)2.2.1火灾事故防治 (15)2.2.2瓦斯防治 (16)2.2.3水灾防治 (17)2.2.4煤尘防治 (18)3.救援装备培训模块 (18)3.1装备展示及基本知识（基础教学） (19)3.2装备结构组成及原理（设备结构） (20)3.3故障排除 (21)4.救灾演练和评估模块 (21)4.1救灾演练 (22)4.1.1灾害场景编辑与选择 (25)4.1.2角色选择 (28)4.1.3事故推演 (28)4.1.4辅助功能 (34)4.2自救逃生 (37)4.3演练评估 (37)1.概况1.1 简介随着近几年虚拟现实技术的迅猛发展，各行各业都都通过VR技术进行仿真培训。
由于矿山救援的危险性、事故不可再现等特性，更使得矿山救援培训适合用VR技术来实现。
矿山救援仿真培训系统结合矿山事故的发生、发展以及救援处置等过程，利用计算机虚拟仿真技术和3D立体显示技术,学员通过佩戴虚拟现实头盔，将自己完全沉浸在煤矿仿真环境中，利用VR技术身临其境的体验灾害效果。
针对煤矿事故的特点，系统可包括从灾害征兆出现，到事故发生，再到最后的自救逃生与救护救援（包括救援工具的使用培训）等一系列虚拟培训和演练。
矿山救援虚拟仿真培训系统包含三大模块：灾害模拟模块、救援装备培训模块、救灾演练模和评估模块。
各个模拟演练模块都既包含讲解演示功能与交互培训功能。
学员可通过佩戴VR头盔，利用外接手柄设备实现与计算机中软件的交互操作，在感受真实场景的同时，进行问答式交互学习与虚拟实战演练。
1.2系统整体架构图1.3现场操作图2.灾害模拟煤矿自然灾害一直是煤矿生产中最严肃的问题，不仅影响到煤矿工人的生命安全，也给社会和家庭造成巨大的损失，所以对于矿工的灾害预防和应急措施的培训也是重中之重。
虚拟现实技术在体育训练中的应用案例(九)
虚拟现实技术在体育训练中的应用案例引言随着科技的不断发展，虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）已经逐渐渗透进了各个领域。
尤其是在体育训练领域，VR技术的应用正逐渐改变着传统的训练方式和方法。
本文将围绕虚拟现实技术在体育训练中的应用案例展开探讨。
一、VR技术在足球训练中的应用虚拟现实技术在足球训练中的应用已经成为当下研究的热点。
例如，一些足球俱乐部借助VR技术为球员提供了更加真实的比赛场景，让他们能够在虚拟环境中进行实际比赛的模拟训练。
这样一来，球员可以在不同场地、不同对手和不同比赛节奏中提高自己的技战术水平。
此外，VR技术还可以结合仿真器材，模拟球员在比赛中与对手正面交锋的场景，提高球员的反应速度和协调能力。
二、VR技术在篮球训练中的应用虚拟现实技术对篮球训练的改善同样也是显著的。
以射篮训练为例，通过VR技术，球员可以在虚拟环境中进行多场景、多角度的投篮训练。
这种虚拟环境能够模拟真实场地的环境，提供各种先进的数据分析和反馈系统，使球员能够更加直观地了解自己的投篮姿势、力量和技术细节，进而针对性地进行训练。
此外，VR技术还可以模拟比赛中的紧张氛围，帮助球员提高集中力和应对压力的能力。
三、VR技术在游泳训练中的应用在游泳训练中，VR技术同样发挥了重要的作用。
在传统的游泳训练中，教练需要花费很多时间在水中纠正运动员的动作。
而通过VR技术，教练可以在干净的室内环境中，通过虚拟现实设备监控运动员的游泳姿势。
通过实时的姿势检测和反馈，教练可以更好地指导运动员，帮助他们纠正不规范的动作并改善游泳技术。
四、VR技术在田径训练中的应用虚拟现实技术还被应用在田径训练中。
例如，在短跑训练中，运动员可以利用VR技术在虚拟环境中进行场地选择和起跑姿势训练。
通过运动捕捉系统和虚拟现实设备，教练可以对运动员的起跑技术进行精细调整和评估。
此外，虚拟现实还可以模拟比赛的紧张氛围，让运动员在训练中适应压力和提高反应速度。
VR是什么 虚拟现实技术原理
虚拟现实技术原理VR现在正当火热之时，满大街我们都可以见到这个词，更别说在网络上早已铺天盖地。
不过虽然经常听到，但很多人还没弄明白是怎么一回事，在这里洁灵牙膏为你解答VR的一切。
虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。
虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。
模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。
感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。
除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。
自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。
传感设备是指三维交互设备。
发展历史虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：有声形动态的模拟是蕴涵虚拟现实思想的第一阶段（1963年以前）；虚拟现实萌芽为第二阶段（1963 -1972 ）；虚拟现实概念的产生和理论初步形成为第三阶段（1973 -1989 ）；虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四阶段（1990 -2004 ）。
特征虚拟现实多感知性指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。
理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。
虚拟现实存在感指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。
虚拟现实交互性指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。
虚拟现实自主性指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。
虚拟现实(VR)
概述“虚拟现实”是来自英文“Virtual Reality”，简称VR技术。
最早由美国的乔·拉尼尔在20世纪80年代初提出。
虚拟现实技术(Ⅵ)是集计算机技术、传感器技术、人类心理学及生理学于一体的综合技术，其是通过利用计算机仿真系统模拟外界环境，主要模对象有环境、技能、传感设备和感知等，为用户提供多信息、三维动态、交互式的仿真体验。
特点虚拟现实主要有3个特点：沉浸感(Immersive)、交互性(Interactive)、想象性(Imagination)。
沉浸感是指计算机仿真系统模拟的外界环境十分逼真，用户完全投入三维虚拟环境中，对模拟环境难分真假，虚拟环境里面的一切看起来像真的，听起来像真的，甚至闻起来等都像真的，与现实世界感觉一模一样令人沉浸其中。
交互性是指用户可对虚拟世界物体进行操作并得到反馈，如用户可在虚拟世界中用手去抓某物体，眼睛可以感知到物体的形状，手可以感知到物体的重量，物体也能随手的操控而移动。
想象性是指虚拟世界极大地拓宽了人在现实世界的想象力，不仅可想象现实世界真实存在的情景也可以构想客观世界不存在或不可发生的情形。
根据用户沉浸程度和参与方式的不同，虚拟现实可分为4类：非沉浸式虚拟现实、沉浸式虚拟现实、分布虚拟现实系统及增强虚拟现实系统。
应用一、幼儿园教学应用综合应用（1）逼真式的体验教学。
VR虚拟现实技术最大的优势在于开放自由的教学空间，解决了课堂互动，答疑解惑，动手实操等问题。
例如：运用VR职业模拟体验，可以让幼儿体验美食大厨、上班族和便利店店员，幼儿们不仅需要像在真实生活中那样完成工作内容，更重要的是作为一种职业冒险类模拟体验游戏，幼儿们将会在游戏过程中体验到更多置身未来难以适应的困惑感，幼儿们就可以在游戏过程中获得很多人生感悟。
同时，将头盔式VR 装备应用于幼儿课程教学中，教师课前将教程编排好，应用情景式教学内容设置给将给幼儿带来沉浸式的教学体验，学习就像看电影，从一定程度上增加了学习的乐趣，补充了教学素材。
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VR虚拟训练仿真系统
目录
一概述 (3)
1.1 项目背景及目标 (3)
1.2 系统优点 (3)
二系统功能 (4)
2.1 地形选择 (4)
2.2 沉浸式畅游 (4)
2.3 模拟射击 (4)
2.4 参数分析 (4)
2.5 模拟对抗训练 (5)
三系统组成 (6)
3.1 系统组成框图 (5)
四系统模块设计 (7)
4.1 地形编辑 (7)
4.2 模型设计 (8)
4.3 数据分析 (6)
4.4 对抗训练 (9)
4.5 沉浸式畅游 (9)
一概述
1.1 项目背景及目标
VR虚拟训练仿真系统是以VR虚拟技术与真实枪械模型相结合所开发出来的虚拟仿真系统。
采用VR技术模拟出逼真多维的环境，通过立体头盔、数据服和数据手套或三维鼠标操作传感装置，做出或选择相应的战术动作。
通过不同的处置方案，体验不同的作战效果，进而像参加实战一样，锻炼和提高战术水平、快速反应能力和心理承受力，培养作战技能。
包含枪械射击、对抗训练等项目。
1.2 系统优点
（1）VR虚拟训练仿真系统优点，分别是：不受环境影响、性价比高、观赏性强、仿真度高。
不受环境影响：无需亲临现场就可以起到真实的操作过程，不受条件的约束。
性价比高：实际的实验造价高，成本高，运用VR技术可以大大的较少成本，让您以最低的成本完成实验的真实效果。
开放性好：提供各类武器、装备的高精度复原、特性展示、虚拟拆装训练等功能。
观赏性强：VR虚拟训练仿真系统有专门的的武器展间，会罗列出不同型号的枪械。
仿真度高：整个系统是采用真实的物理模型，结合三维设计模型，制作复杂的作战地形、雨雪天气等各种可能对战局产生影响的场景或事件，实现真实对抗，为对抗训练起到一个有力指导。
（2）虚拟现实技术具有3大特征，分别是沉浸感、交互性、想象性：
沉浸性：是指利用计算机产生的三维立体图像，让人置身于一种虚拟环境中，就像在真实的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉；
交互性：在计算机生成的这种虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样，比如：当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时，手就有握东西的感觉，而且可感觉到物体的重量；
想象性：虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而使用户深化概念和萌发新的联想，因而可以说，虚拟现实可以启发人的创造性思维。
二系统功能
2.1 地形选择
根据真实的情况，制作出山地、平原、海滨等多种地形供使用者自主选择，作为虚拟对抗训练的场地。
2.2 沉浸式畅游
用户可以佩戴专业设备在自主选择的场景中沉浸式畅游，近距离的观看与了解各种枪械。
2.3 模拟射击
用户可以通过对应设备在虚拟训练中实现射击。
2.4 参数分析
射击后靶环参数数据会在面板中显示。
2.5 模拟对抗训练
会根据不同地形，设置不同场景的野外对抗训练。
三系统组成3.1 系统组成框图
地形：支持多种地形选择（山地、平原、海滨等）。
模拟射击：佩戴对应设备实现打靶射击。
射击后参数分析：射击（打靶）后对对应的靶环数据提示与分析。
模拟野外对抗训练：根据不同的地形来实现虚拟野外对抗训练。
四系统模块设计
4.1 地形编辑
运用Unity3D引擎编辑地形，真实体验。
4.2 模型设计
用三维制作软件设计模型，拟真度极高。
4.4 数据分析
通过VR 沉浸式设备手柄，模拟打靶射击后得出的对应靶环等数据会在面板当中体现。
4.5 对抗训练
根据不同的地形选择，佩戴对应设备，在不同环境的野外对抗训练。
4.6 沉浸式畅游
用Unity3D 引擎与HTC VIVE 设备结合开发自主漫游模式，近距离观看与了解。