[发明专利]一种基于混合现实的搜救流程仿真与交互系统及方法

权利要求书

1.一种利用基于混合现实的搜救流程仿真与交互系统的仿真与交互方法，其特征在于，所述系统包括物理实体模块、信息窗口模块、小地图模块、局部视角模块、辅助标志模块和全局地图模块，

所述物理实体模块用于展示搜救流程及各主体之间的行为关系，所述主体包括搜救地点地形、遇险待救人员、通讯设施、搜救装备及卫星，所述搜救地点地形为基于真实地形环境数据搭建的仿真模型；

所述信息窗口模块用于展示搜救过程中的关键信息，所述关键信息包括搜救任务的评估结果和流程规划、搜救时间、遇险信息的传达与接收、指挥部下达的指令、遇险待救人员和搜救装备的态势；

所述小地图模块用于展示搜救流程所涉及到的全部地域并标记当前场景在全部地域的具体位置，并且实现从局部地图到全局地图的切换；

所述局部视角模块用于多角度展示搜救装备的细节；

所述辅助标志模块用于展示搜救装备和遇险待救人员之间的交互关系，展示方法包括利用动态波模拟展示遇险信号发送和接收过程，利用射线模拟展示搜救装备途中加油、搜救装备发现和救起遇险待救人员，利用亮点闪烁模拟展示遇险待救人员发出的照明信号；

所述全局地图模块用于展示地理位置跨度较大的搜救阶段的飞行过程，包括展示不同搜救装备的起飞先后顺序、起飞地点、飞行航线、飞行跨越的地区以及降落地点；

所述方法包括如下步骤：

S1：将搜救流程仿真分为发现与通报仿真阶段、事件评估与任务计划仿真阶段、任务执行仿真阶段和任务结束仿真阶段；

S2：对发现与通报仿真阶段的搜救事件进行分解，从包括目标、环境、力量和不确定因素的四个维度对搜救事件进行任务建模，提取任务的决策点用来进行Agent建模；

S3：获取搜救事件的位置信息，并根据位置信息与搜救任务范围确定仿真涉及的任务环境空间；

S4：利用遥感卫星高分地图，获取任务环境空间的地表信息；

S5：根据步骤S2中建立的任务模型对Agent进行建模:基于面向对象的思想，构建搜救装备的代理人基模型ABM；

S6:在发现与通报仿真阶段和任务执行仿真阶段的宏观演示端添加信息窗口模块、小地图模块、局部视角模块以及辅助标志模块；在事件评估与任务计划仿真阶段和任务结束仿真阶段的宏观演示端添加信息窗口模块、全局地图模块以及辅助标志模块；

S7：基于微软发布的HoloLens Toolkit,在Unity3D开发引擎中完成全部搜救流程仿真与交互方法的构建，添加凝视控制、手势控制以及语音控制，并在混合现实显示设备HoloLens中发布调试，最终完成基于混合现实的应急搜救仿真与交互。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体包括如下步骤：

S201：建立搜救事件的环境模型，其中随机初始环境；

S202：确定应急搜救任务模型的目标维，目标维包括救援目标的数量、类型、位置和行为，救援目标的行为体现为活动的不可控Agent或不可控Agent集群；

S203：确定应急救援模型的力量维，力量维包括任务分配模型、出动规划模型、搜救决策模型以及路径规划模型的建立，力量维体现为活动的可控Agent集群；

S204：确定应急搜救任务模型的不确定因素维，不确定因素维包括人为干扰因素的出现消失与运动变化、天气突变、救援行动中的突发事故，不确定因素维体现为不可控的随机量或Agent集群。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，通过将记录环境高程信息的raw格式文件与记录地表形态的png格式文件进行叠加，建立起完整的三维真实基础地形，在完成基础地形构建之后，进行精细化的场景构建，包括树木、河流、民房、工事与其他要素，综合构成任务环境基本地表信息。