[发明专利]虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统及工作方法

说明书

本发明公开了一种虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统及工作方法，其中，物理实验仿真智能引擎系统包括用户虚拟操作模块、设备管理模块、虚拟电路逻辑模块和考试控制模块。其中，用户虚拟操作模块向用户提供一个虚拟物理实验环境，使得用户能自由拼装、组合实验器材并根据器材的状态向用户呈现不同的现象；而设备管理模块，则根据即时用户在电路中选择的设备类型及连接关系，将电路抽象成一张无向图并借助虚拟电路逻辑模块进行电流计算，实时更新设备的状态，从而能迅速准确地模拟出实验现象和实验数据。考试控制模块根据以上的现象和数据，给予用户一个客观准确的评价。

技术领域

本发明涉及虚拟仿真技术领域，具体涉及一种虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统及工作方法。

背景技术

虚拟仿真技术以信息技术应用为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等感官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。与传统物理操作实验相比，虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统具有三大优势：无地点约束、安全、低成本。无地点约束，即进行该引擎系统不需要实验室等固定场所，不受地点的限制，任何有计算机和网络的地方都可以进行虚拟实验操作。安全，即进行虚拟实验过程中，用户不需要接触高压、危险系数较高的物理仪器，可以直接通过该引擎系统来对实验进行操作。低成本，即进行虚拟实验不需要再购买昂贵的实验设备。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，并正确还原物理电学的实验效果，本发明提供一种虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统及工作方法，该物理仿真智能引擎系统使用户能自由拼装、组合各种电学实验器材，完成上万种搭配，正确模拟出上万种实验现象。同时，该系统也使得用户对实验的原理、反应以及仪器的结构更为了解，能够极大地提升学生的设计思考能力和动手操作能力。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统，所述的物理实验仿真智能引擎系统包括用户虚拟操作模块、设备管理模块、虚拟电路逻辑模块和考试控制模块，其中，

所述的用户虚拟操作模块，对用户的操作进行界面显示。将用户的操作信息转化为一条条指令，并传递给设备管理模块，进而建立一个虚拟物理实验环境，使得用户能够自由拼装、组合实验设备；同时，该模块还能根据电路中设备的变化情况，向用户展现不同的实验现象。

所述的事件信息指的是指的是监听到的元件之间的组合、组合后经过元件的电流的变化以及组合后元件之间所产生的实验现象这三种信息；

所述的设备管理模块，根据用户虚拟操作模块中所转化的指令信息，呼叫虚拟电路逻辑信息来进行设备模型的构建；同时将设备信息、设备连线操作信息以及设备事件信息发送给虚拟电路逻辑模块进行处理，进而更新实验设备的状态。

进一步地，所述的虚拟电路逻辑模块包括物理电路管理模块和抽象电路管理模块，其中，所述的物理电路管理模块，接收设备管理模块的信息，对现实存在的设备模型进行子图预定义，同时，创建或增删其设备模型所需要的节点，随后结合子图和节点，完成设备模型的构建。构建完设备模型后，本模块再将其设备信息、节点信息传递给抽象电路管理设备进行电路计算。

其中的节点，指的是元件的连接点(即支路与支路的交接点)。

所述的抽象电路管理模块，接收物理电路管理模块的设备信息和节点信息，进而绘制、修改抽象电路图；同时，计算电路中所有元件的电流，并判断电路中元件的串并联信息。

所述的考试控制模块用于实时监听设备管理模块的进程，并依照触发的虚拟设备事件匹配的结果进行评分。

本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统的工作方法，所述的工作方法包括以下步骤：