[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

说明书

本发明公开了一种基于混合现实的搜救流程仿真与交互系统，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。本发明还公开了一种基于混合现实的搜救流程仿真与交互方法。本发明采用多智能体的设计思想，使用HoloLens开发工具，允许用户与虚实两种对象进行交互，并且提出了应急搜救仿真信息展示的框架与元素。采用本发明提供的应急搜救仿真信息展示方法，不仅可以更加高效地展示应急搜救的态势与进展，还能使指挥人员在观察虚拟现场态势的同时接受真实环境的信息，很大程度上提升了应急搜救观察与决策的效率。

技术领域

本发明属于计算机仿真领域，特别涉及一种应用于航空应急搜救仿真的基于混合现实的搜救流程仿真与交互系统及方法。

背景技术

目前，虚拟现实技术逐渐被应用于应急搜救、战场搜救等领域。基于虚拟现实的仿真方法可以满足搜救指挥人员实时并直观了解现场态势的需求，加快指挥人员对搜救进展的了解，促进应急搜救、战场搜救的实时优化。然而在虚拟现实仿真方法中，人可观察的环境是完全虚拟的，使得参与仿真的人员完全与现实环境隔离，不便与现实环境进行信息交互。

混合现实技术是将虚拟对象固定于现实环境之中。与仅仅覆盖现实世界的虚拟现实技术不同，混合现实允许用户与虚实两种对象进行交互。目前随着微软HoloLens MR眼镜的推出，混合现实技术快速进入实际应用。期望一种使用混合现实方法进行应急搜救仿真的方法，以使指挥人员在观察虚拟现场态势的同时接受真实环境的信息，从而在很大程度上提升应急搜救观察与决策的效率。

发明内容

为此，本发明提供了一种基于混合现实的应急搜救仿真与交互系统及方法，其采用多智能体的设计思想，使用HoloLens开发工具，允许用户与虚实两种对象进行交互，并且提出了应急搜救仿真信息展示的框架与元素。

本发明提供了一种基于混合现实的搜救流程仿真与交互系统，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。

进一步，所述搜救装备包括侦察机、救援飞机、支援飞机、卫星、搜救目标以及指挥中心六种Agent，所述六种Agent是整个仿真阶段的行动主体，各Agent具有基本的运动及碰撞检测系统。

进一步，所述信息窗口模块根据搜救流程的进行，对搜救事件的进展进行文字解释。

进一步，所述搜救装备的细节包括搜救装备种类、搜救装备型号、搜救装备构成。

本发明还提供了一种基于上述系统的搜救流程仿真与交互方法，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；