[发明专利]基于虚拟现实的气象雷达实训控制系统及方法、计算机

说明书

本发明属于虚拟现实技术领域，公开了一种基于虚拟现实的气象雷达实训控制系统及方法、计算机，包括：VR硬件设备；VR硬件设备由VR套件构成。包括：(1)系统管理，包含数据库、用户管理；(2)结合气象雷达的型号种类分类进行VR建模，部分关键模型具备电气特性；(3)提供气象雷达测试及培训时需要的常用虚拟仪器仪表；(4)提供二次开发接口和功能。本发明将虚拟现实(VR)技术融入气象雷达实训中，降低了培训中硬件、差旅成本，增加了培训中人员的安全性，VR提供的沉浸式场景能让线上教育场景更加真实，提高了培训的效果。采用远程VR的实施，会代替传统的集中式培训的时间、人员、资金的限制，使得培训时效性更高。

技术领域

本发明属于虚拟现实技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实的气象雷达实训控制系统及方法、计算机。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality，VR)是以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用、相互影响，可以产生亲临对应真实环境的感受和体验。虚拟现实是人类在探索自然、认识自然过程中创造产生，逐步形成的一种用于认识自然、模拟自然，进而更好地适应和利用自然的科学方法和科学技术。20世纪90年代以后，随着计算机技术与高性能计算、人机交豆技术与设备、计算机网络与通信等科学技术领域的突破和高速发展，以及军事演练、航空航天、复杂设备研制等重要应用领域的巨大需求，VR技术进入了快速发展时期。当前，VR市场不论是在国外还是国内，都处于初级发展阶段。2015年，VR概念开始在中国的一线城市以及科技圈、媒体圈、游戏硬件爱好者之间兴起，在资本推动下，VR产业的扩张速度加快，再加上普通VR眼镜的售价比较低，VR设备开始在年轻群体之间流行。2015年，中国VR市场规模为14.8亿元，行业的大部分公司或处于初创阶段，或是一线互联网企业布局。VR作为一项开拓性技术，未来的市场被资本和用户看好，在各领域的应用都有着巨大潜力，预计2020年VR市场规模将达589.5亿元。国内的VR企业除了一些布局较早的巨头，大部分VR项目都处于初创阶段。从2015年国内VR项目的融资轮次分布可以看出，58.6％的VR项目完成了天使轮融资，30.2％的项目完成了A轮融资，而超过B轮融资的VR项目仅占整体的11.2％。从项目类型上看，国内获得融资的VR项目包括硬件设备、内容制作、发布平台等，基本涵盖了VR行业的主要细分领域。气象雷达在航空航天、军队及地方气象部门的短时临近预报中发挥着重大的作用。其中大型的气象雷达系统近千部，仅中国气象局布网的新一代天气雷达(气象雷达中一种)有216部。由于气象雷达是个系统工程，涉及面广，再加上雷达保障人员流动性大，凸显保障滞后，其中最为突出的是雷达保障人员专业背景和经验不足。目前，雷达保障多是厂家人员和数量不多的有经验的专业级保障人员维护。基于此原因，气象雷达保障相关部门一直加大气象雷达保障人员的在职培训工作，如每年在成都信息工程大学举办的中国气象局气象雷达机务培训班、中国民航空管局气象雷达维护维修培训班等。所有类似培训班由于考虑人数限制一般采取轮训培训。培训中，无论是雷达厂家、高校、研究院所，涉及到雷达实物演示、操作演示、调试安装、测试等操作，由于雷达系统是昂贵、体积庞大等因素，有仅一套，培训时资源不够、成本高、效率低等。(1)运行成本高：①雷达开机时功率大，关键部件如速调管受寿命限制造成实际运行等成本昂贵，通常速调管工作寿命5000小时，每只管体价格大概是30万至100万不等；②集中培训，差旅交通、住宿等费用较高，以培训通常一个月计算，仅住宿费人均花费300元/天*30天＝9000元。(2)培训受限：培训受到厂家、高校等培训机构资源时间等安排影响，只能定期约定式的统筹安排，培训不及时。影响气象雷达运行效率。(3)效率低：由于用于气象雷达台套数太少(国内目前唯有雷达厂家会同时具备几套雷达设备，但通常是订单式生产，只要验收通过后即将出厂验收，很难有用于雷达培训的设备，可用于培训的仅有一套)，气象雷达实训时分组，一次雷达实训行课只能3-5人参加培训，造成其他受训同学处于等待状态。(4)学习不够深入效果受影响：由于雷达一旦成型后，基本上采用机柜封装，内部结构很难熟悉，或者通常情况下，考虑到人员安全或操作不便等原因，通常雷达组成结构或内部单元受训人员很难接收培训，而这也降低了培训效果。