[发明专利]一种地震救援模拟演练系统及其设计方法

说明书

本发明公开了一种地震救援模拟演练系统，包括：沉浸显示与交互子系统、逃生预案生成子系统、建模与仿真子系统、三维视景实时渲染子系统、虚拟训练评估子系统、虚拟训练记录与回放子系统、训练资源管理子系统以及多点音频通讯子系统。其设计方法包括：步骤1，预案加载与运行控制流程；步骤2，视景实时渲染子系统，接收来自所述预案生成子系统的预案文件信息，建立本地渲染对象；然后，三维视景实时渲染子系统接收来自虚拟人控制盟员VH的关于人的动作指令，并根据指令信息内容进行模拟；步骤3，进行动力学计算；步骤4，采用通讯接口进行导演组、演练组和评估组之间的数据通讯。

技术领域

本发明属于应急培训技术领域，尤其涉及一种地震救援模拟演练系统及其设计方法。

背景技术

地震是一种破坏性极大的突发性自然灾害，利用计算机模拟现实的现有技术，通过地震灾害过程的仿真建模方法与再现技术，创造一种接近真实的虚拟地震灾害现场环境，为地震应急救援处置演练平台中地震灾害场景预案编辑器和三维视景实时渲染子系统的研究奠定基础。然而现有技术的应急演练系统仍然以开展实战模拟演练为主，并且由于地震现场的复杂性，模拟的灾害场景区域具有一定的局限性，模拟灾害现场绘制的运算量大不能满足实时仿真演练的要求。此外，由于没有使用分布式技术，无法满足对于仿真提出的仿真应用见互操作性以实现不同类型的仿真应用之间无缝链接的要求，如将基于等时间步长的实时连续系统仿真、实际的C4I系统集成到一个分布交互的综合环境中。仿真也无法与虚拟现实设备有机结合，无法形成时间和空间上能够相互耦合，参与者可自由与环境交互，完成演练的目标。目前上没有成熟的应用系统，能够利用先进的三维可视化、虚拟仿真技术与计算机网络，把分散在不同地点的软、硬件设备与有关人员“连接”起来，在人工合成的“受灾环境”中形成一个在时间和空间上进行协同救援的虚拟救援演练。

发明内容

本发明的目的是提供一种地震救援模拟演练系统及其设计方法，将分布式交互仿真技术以及虚拟环境建模方法用于地震应急演练技术中，将HLA(高层体系框架结构)作为分布式交互仿真所遵循的规范，对地震灾害场景仿真模拟和地震应急演练虚拟仿真演练技术进行必要的设备和虚拟环境中对象进行交互的技术开发，产生沉浸于等同真实环境的感受和体验，从而增强受训者的临场感觉，提升地震应急管理人员的快速反应和应急处置能力。

本发明一方面提供了一种地震救援模拟演练系统，包括：

地震环境资源数据库、沉浸显示与交互子系统、逃生预案生成子系统、建模与仿真子系统、三维视景实时渲染子系统、虚拟演练评估子系统、虚拟演练记录与回放子系统以及通讯子系统；

所述地震环境资源数据库包括：(1)地震学理论知识库：涵盖地球物理基本知识、震源、震中、震级、覆盖范围、损毁范围等基本概念，以及等级评估等和地震学相关的各种理论知识，演练过程中可以根据需要选择性调阅学习相关的知识内容，展现方式和手段包括：文字、图片、视频、3D建模和虚拟仿真；(2)地震救援方法知识库：涵盖各种关于地震救援方面的理论方法和历史案例的成功经验介绍分析，演练者可以根据需要选择性调阅学习相关的知识内容，展现方式和手段包括：文字、图片、视频、3D建模和虚拟仿真；(3)逃生方法知识库：涵盖各种关于地震逃生发明的方法和理论知识以及历史案例中成功的逃生案例分析。演练者可以根据需要选择性调阅学习相关的知识内容，展现方式和手段包括：文字、图片、视频、3D建模和虚拟仿真；(4)救援工具库：系统内置各种通过3D建模构建的应急救援工具，如车辆、帐篷、撬杠、千斤顶、起重机、升降车、无人机等救援设施；用户在教学和仿真实训过程中，可以根据需要实时从工具箱中打开所需要的“救援工具模型”，每一个“三维工具”均配套相应的文字介绍和相关数据；也包括各种场景的救援工具的图片、位置和视频介绍；(5)历史典型案例库：系统内置多个典型地震案例供演练者调阅、学习和参考，如阪神大地震、唐山大地震、汶川大地震等，每个案例配备丰富的历史影像和文字介绍，内容涉及该地震的基本成因、破坏程度、震源、震中、震级、覆盖范围、损毁范围、人员伤亡以及逃生和应急救援过程的经验教学案例分析；