本發(fā)明涉及基于vr技術(shù)的環(huán)境應(yīng)急模擬演練系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近年來(lái)突發(fā)環(huán)境污染事故頻發(fā)逐漸增加。和一般的環(huán)境污染事故相比，突發(fā)性環(huán)境污染事故不僅具有一系列為確定性，如排放點(diǎn)、排放方式等，而且突發(fā)性環(huán)境事故的發(fā)生可能在短時(shí)間內(nèi)或者瞬間釋放大量環(huán)境污染物質(zhì)，容易對(duì)周邊區(qū)域造成嚴(yán)重破壞和污染，從而對(duì)國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成重大損害。我國(guó)民眾受到傳統(tǒng)“先污染，后治理”思想的影響，使得部分企業(yè)在環(huán)境應(yīng)急管理上不夠重視和安全管理基礎(chǔ)建設(shè)準(zhǔn)備不足，同時(shí)在面對(duì)突發(fā)應(yīng)急事故時(shí)受技術(shù)和應(yīng)急設(shè)施資源的限制，使得由突發(fā)環(huán)境事故造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失事件時(shí)有發(fā)生。因此，加強(qiáng)企業(yè)環(huán)境安全管理工作，提高企業(yè)環(huán)境事故應(yīng)急管理水平，做出完善合理的應(yīng)急系統(tǒng)就變得尤為重要。通過(guò)對(duì)突發(fā)環(huán)境事故的定性、定量和可視化模擬研究，分析污染物對(duì)周邊環(huán)境造成破壞和污染的程度和濃度，豐富了現(xiàn)有應(yīng)急系統(tǒng)理論基礎(chǔ)，在維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，保障公眾生命健康和企業(yè)財(cái)產(chǎn)安全等方面具有重要的知道意義。
縱觀應(yīng)急系統(tǒng)的發(fā)展歷程，在20世紀(jì)70年代之前，應(yīng)急系統(tǒng)和方案多數(shù)僅僅停留在書(shū)面形式上，沒(méi)有強(qiáng)力的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的支持，對(duì)事故的預(yù)測(cè)能力和處理能力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低下。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，進(jìn)入21世紀(jì)后，出現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，而虛擬現(xiàn)實(shí)（vr）技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)，它在多維信息空間上創(chuàng)建一個(gè)虛擬信息環(huán)境，能使用戶(hù)具有身臨其境的沉浸感，具有與環(huán)境完善的交互作用能力，并有助于啟發(fā)構(gòu)思。利用vr技術(shù)，信息技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，構(gòu)建包括環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源管理、應(yīng)急預(yù)案管理、決策支持、指揮調(diào)度、現(xiàn)場(chǎng)處置、后期評(píng)估在內(nèi)的環(huán)境應(yīng)急指揮平臺(tái)，全面提升環(huán)境應(yīng)急管理效能，這將為建立并完善我國(guó)環(huán)境應(yīng)急體系奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足，提供一種人機(jī)交互便捷、設(shè)備配置簡(jiǎn)便、評(píng)估體系科學(xué)的基于vr技術(shù)的環(huán)境應(yīng)急模擬演練系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種基于vr技術(shù)的環(huán)境應(yīng)急模擬演練系統(tǒng)，主要由三維場(chǎng)景實(shí)施系統(tǒng)、步進(jìn)跟蹤子系統(tǒng)、煙熱模擬子系統(tǒng)、體征遙測(cè)及毒氣偵檢子系統(tǒng)、控制及顯示子系統(tǒng)構(gòu)成；
三維場(chǎng)景實(shí)施系統(tǒng)包括演練想定生成子系統(tǒng)、三維視景渲染子系統(tǒng)、建模與仿真子系統(tǒng)以及沉浸顯示與交互子系統(tǒng)；演練想定生成子系統(tǒng)包括為概念想定編輯器、仿真想定編輯器、仿真運(yùn)行管理器；概念想定編輯器，用于負(fù)責(zé)想定的概念模型開(kāi)發(fā)；仿真想定編輯器，用于管理和建立仿真運(yùn)行想定；仿真運(yùn)行管理器，用于控制和管理想定仿真運(yùn)行；三維視景渲染子系統(tǒng)，用于渲染出環(huán)境災(zāi)害分布范圍，環(huán)境災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展過(guò)程、不同虛擬角色的動(dòng)作情況，并傳遞給沉浸顯示與交互子系統(tǒng)呈現(xiàn)給受訓(xùn)者，接收來(lái)自受訓(xùn)者的交互動(dòng)作信息，并實(shí)時(shí)做出響應(yīng)；建模與仿真子系統(tǒng)，用于生成虛擬演練所需要的各種模型，并實(shí)時(shí)運(yùn)行該模型，將模型運(yùn)行的結(jié)果提交給三維視景渲染子系統(tǒng)，并接收三維視景渲染子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)反饋信息，根據(jù)反饋信息建立新的模型運(yùn)行結(jié)果，再實(shí)時(shí)提交給三維視景渲染子系統(tǒng)；沉浸顯示與交互子系統(tǒng)，用于與受訓(xùn)者交互，使受訓(xùn)者能夠得到身臨其境的臨場(chǎng)感，并實(shí)時(shí)采集來(lái)自受訓(xùn)者的交互動(dòng)作，并將交互動(dòng)作信息傳遞給三維視景渲染子系統(tǒng)；
步進(jìn)跟蹤子系統(tǒng)，在行進(jìn)線路上安裝了帶感應(yīng)傳感器，只要有人經(jīng)過(guò)，即可在控制臺(tái)上顯示出演練者所在的位置，感應(yīng)傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)通過(guò)遠(yuǎn)程i/o模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)rs485網(wǎng)絡(luò)傳送到中控計(jì)算機(jī)，由專(zhuān)用監(jiān)控軟件完成顯示、記錄、分析、對(duì)比；
煙熱模擬子系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)主訓(xùn)練室煙、熱、狀態(tài)顯示、設(shè)備控制。該系統(tǒng)以工業(yè)觸摸屏作為人機(jī)界面，用遠(yuǎn)程i/o模塊作為rtu，并將所有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控信號(hào)通過(guò)rs485總線傳給中控主機(jī)，主要設(shè)備為發(fā)煙裝置以及熱風(fēng)機(jī)；
體征遙測(cè)及毒氣偵檢子系統(tǒng)包括體征遙測(cè)主機(jī)；
控制及顯示子系統(tǒng)主要由12個(gè)12寸監(jiān)視器、4個(gè)46寸大屏幕監(jiān)視器構(gòu)成電視墻，在大屏幕上可顯示現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)及中控室內(nèi)各計(jì)算機(jī)顯示畫(huà)面。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：三維場(chǎng)景實(shí)施系統(tǒng)中的主驅(qū)動(dòng)程序的功能為建立啟動(dòng)引擎、碰撞檢測(cè)、特效模擬、人機(jī)交互；vr顯示系統(tǒng)的功能配合操作平臺(tái)，負(fù)責(zé)與現(xiàn)實(shí)相應(yīng)的場(chǎng)景和裝置現(xiàn)實(shí)；網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中傳遞消息，協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)運(yùn)行。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：視像監(jiān)控子系統(tǒng)中的各種攝像機(jī)不僅在正常光照下可以使用，還可在黑暗、濃煙和高溫環(huán)境下監(jiān)控訓(xùn)練活動(dòng)；硬盤(pán)錄像機(jī)可將整個(gè)訓(xùn)練過(guò)程錄制下來(lái)，并可在監(jiān)視器上回放，音視頻信號(hào)能通過(guò)局域網(wǎng)或因特網(wǎng)傳到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：體征遙測(cè)主機(jī)的參數(shù)為電源：220v±22v，50/60hz±1hz監(jiān)測(cè)人數(shù)：8人顯示分辨率：1024×768顯示波形：ecg、spo2、resp波形顯示顏色：任選數(shù)據(jù)顯示：心率、血氧飽和度、血壓、呼吸率、體溫血壓顯示范圍：0mmhg～270mmhg血壓測(cè)量精度：±3mmhg呼吸顯示范圍：2次/分～100次/分呼吸測(cè)量精度：±2次/分脈搏顯示范圍：0次/分～254次/分脈搏測(cè)量精度：±2次/分體溫顯示范圍：0℃～50℃體溫測(cè)量精度：±0.2℃心電ecg導(dǎo)聯(lián)：ⅰ、ⅱ、ⅲ心電掃描速度：25mm/s、50mm/s心電采樣率：100s/s心電帶寬：0.5～75hz(3db)共模抑制比：80dbspo2顯示范圍：0％～99％spo2顯示分辨率：1％spo2測(cè)量精度：±3％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
貼近應(yīng)急需求：綜合環(huán)境應(yīng)急演練應(yīng)用共性需求，可定制用于各類(lèi)應(yīng)急場(chǎng)景使用，從總體定位、功能結(jié)構(gòu)、組織使用等方面都能夠很好地滿(mǎn)足各領(lǐng)域的業(yè)務(wù)需求。
人機(jī)交互便捷：在界面組織上，系統(tǒng)采用了導(dǎo)航欄模式，能夠很好地引導(dǎo)用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作使用；在系統(tǒng)操作上，采用了地圖操作和數(shù)據(jù)錄入相結(jié)合的方式，大大提升了人機(jī)交互操作的便捷性。
設(shè)備配置簡(jiǎn)便：采用通用成熟的設(shè)備接口管理模式，為用戶(hù)提供易于安裝、學(xué)習(xí)使用幫助功能強(qiáng)大的終端設(shè)備。
場(chǎng)景可定制：采用基于插件的模型編輯和想定動(dòng)態(tài)生成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景庫(kù)與事件庫(kù)的定義，并支持多種類(lèi)型三維數(shù)據(jù)文件的導(dǎo)入。
評(píng)估體系科學(xué)：結(jié)合應(yīng)急模擬演練特點(diǎn)，建立了科學(xué)的演練評(píng)估體系，包括評(píng)估模板維護(hù)，評(píng)估方法定義、專(zhuān)家打分、評(píng)估報(bào)告自動(dòng)生成等。
可并行仿真：平臺(tái)采用了線程并行計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了模型的并行運(yùn)行分組，有效了利用現(xiàn)有的硬件資源，最大提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。
具體實(shí)施方式：
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中示出的元素和特征相結(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，說(shuō)明中省略了與本發(fā)明無(wú)關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
vr環(huán)境應(yīng)急模擬演練系統(tǒng)以vr技術(shù)為支撐，通過(guò)多角色場(chǎng)景同步協(xié)同演練，動(dòng)態(tài)編組構(gòu)建環(huán)境應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)，豐富的導(dǎo)調(diào)功能及事故分析模擬表現(xiàn)，文字、語(yǔ)音等多形式指令發(fā)布等。功能實(shí)現(xiàn)逼真、全方位的協(xié)同模擬演練，檢驗(yàn)預(yù)案的執(zhí)行效果。系統(tǒng)采用分布式服務(wù)器軟件系統(tǒng)，具有低延遲和高穩(wěn)定性；采用大廳-房間網(wǎng)絡(luò)通訊模型，支持多組演練同時(shí)進(jìn)行；并可對(duì)演練過(guò)程和用戶(hù)操作進(jìn)行記錄和回放，以評(píng)估預(yù)案的可行性及檢驗(yàn)隊(duì)伍的執(zhí)行能力。為上層決策、隊(duì)伍磨練、協(xié)同演練提供了可靠有效的可視化模擬演練系統(tǒng)。
該系統(tǒng)主要由三維場(chǎng)景實(shí)施系統(tǒng)、步進(jìn)跟蹤子系統(tǒng)、煙熱模擬子系統(tǒng)、體征遙測(cè)及毒氣偵檢子系統(tǒng)、控制及顯示子系統(tǒng)構(gòu)成。
三維場(chǎng)景實(shí)施系統(tǒng)包括演練想定生成子系統(tǒng)、三維視景渲染子系統(tǒng)、建模與仿真子系統(tǒng)以及沉浸顯示與交互子系統(tǒng)；
演練想定生成子系統(tǒng)按照使用功能和過(guò)程來(lái)劃分，分為概念想定編輯器、仿真想定編輯器、分布仿真運(yùn)行管理器：
(1)概念想定編輯器
概念想定編輯器，負(fù)責(zé)想定的概念模型開(kāi)發(fā)，它不涉及到具體的實(shí)體模型。概念想定的開(kāi)發(fā)類(lèi)似于軍事標(biāo)圖，但它不是簡(jiǎn)單的把軍事想定照搬過(guò)來(lái)，而是要以環(huán)境污染現(xiàn)場(chǎng)救援的想定習(xí)慣和操作規(guī)程為藍(lán)本進(jìn)行領(lǐng)域內(nèi)的概念開(kāi)發(fā)，使想定描述標(biāo)準(zhǔn)化、形式化、無(wú)二義性。
它的基礎(chǔ)是相關(guān)領(lǐng)域的統(tǒng)一的概念描述庫(kù)，這個(gè)描述庫(kù)相當(dāng)于美國(guó)軍方cmms建立的權(quán)威數(shù)據(jù)源。它包含描述實(shí)體、聚集實(shí)體和過(guò)程等元素的概念的信息，這些信息能夠確認(rèn)和描述這些元素可能的狀態(tài)、任務(wù)、事件、行為以及性能、參數(shù)和屬性等等。概念想定模型就是建立這些元素的關(guān)系，約束，分配任務(wù)等等。它的描述包括：想定模型層次關(guān)系，合成自然環(huán)境描述(地理信息、地物信息、大氣信息、天氣或氣候等)，參訓(xùn)實(shí)體及配置，實(shí)體關(guān)系，任務(wù)集合等等。
概念想定模型的建立不但需要統(tǒng)一的概念描述作為基礎(chǔ)，而且還要使用由環(huán)境編輯器生成的合成自然環(huán)境數(shù)據(jù)。概念想定建模支持想定模型的層次化，支持協(xié)同建模過(guò)程，支持想定模型的耦合等，從而滿(mǎn)足大規(guī)模想定模型的開(kāi)發(fā)。
(2)仿真想定編輯器
仿真想定模型是直接用于仿真運(yùn)行的，仿真想定編輯器則負(fù)責(zé)管理和建立仿真運(yùn)行想定。前面建立的想定概念模型導(dǎo)入仿真想定編輯器，在仿真想定中主要考慮仿真模型資源的映射，使概念模型在添加了必要的信息后，變成可以仿真運(yùn)行的想定模型。映射包括模型類(lèi)映射，模型參數(shù)映射，任務(wù)映射，關(guān)系映射，等等。
仿真想定建模過(guò)程吸收了概念想定建模的特點(diǎn)，并且提供給用戶(hù)修改想定的功能，用戶(hù)不但能對(duì)原來(lái)的概念想定進(jìn)行映射，而且還能對(duì)想定模型進(jìn)行二次建模，添加、刪除、修改原來(lái)的想定模型。并且允許用戶(hù)在此直接建立仿真想定。
(3)仿真運(yùn)行管理器
仿真運(yùn)行管理器，負(fù)責(zé)控制和管理想定仿真運(yùn)行，底層基于hla/rti。
仿真資源管理層是虛擬仿真系統(tǒng)的重要組成部分，為虛擬仿真系統(tǒng)提供模型、數(shù)據(jù)等資源服務(wù)，該模塊底層通過(guò)oracle9i支撐，負(fù)責(zé)管理包括模型庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、想定庫(kù)、方案庫(kù)及演練環(huán)境庫(kù)等各類(lèi)基礎(chǔ)資源。
沉浸顯示與交互子系統(tǒng)直接與受訓(xùn)者交互，使受訓(xùn)者能夠得到身臨其境的臨場(chǎng)感，并實(shí)時(shí)采集來(lái)自受訓(xùn)者的交互動(dòng)作。這些交互信息會(huì)傳遞給三維視景實(shí)時(shí)渲染子系統(tǒng)。
沉浸顯示與交互子系統(tǒng)直接與受訓(xùn)者交互，使受訓(xùn)者能夠得到身臨其境的臨場(chǎng)感，并實(shí)時(shí)采集來(lái)自受訓(xùn)者的交互動(dòng)作。這些交互信息會(huì)傳遞給三維視景實(shí)時(shí)渲染子系統(tǒng)，三維視景實(shí)時(shí)渲染子系統(tǒng)實(shí)時(shí)渲染出虛擬環(huán)境災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)、虛擬救援設(shè)備、虛擬救援人員等視覺(jué)觸覺(jué)信息，表現(xiàn)給受訓(xùn)者。這種表現(xiàn)是通過(guò)沉浸顯示與交互子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。另一方面，三維視景實(shí)時(shí)渲染子系統(tǒng)也通過(guò)沉浸顯示與交互子系統(tǒng)獲取來(lái)自受訓(xùn)者的交互信息，并實(shí)時(shí)做出響應(yīng)。同時(shí)三維視景實(shí)時(shí)渲染子系統(tǒng)把虛擬環(huán)境中產(chǎn)生的聲音傳遞給多點(diǎn)音頻通信子系統(tǒng)，通過(guò)多點(diǎn)音頻通信子系統(tǒng)表現(xiàn)給受訓(xùn)者。
建模與仿真子系統(tǒng)通過(guò)環(huán)境災(zāi)害過(guò)程的仿真建模方法與再現(xiàn)技術(shù)，能更加形象地再現(xiàn)環(huán)境災(zāi)害的全過(guò)程和相對(duì)真實(shí)的災(zāi)害場(chǎng)景，為相關(guān)人員提供一個(gè)相對(duì)逼真的虛擬環(huán)境災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。建模與仿真子系統(tǒng)中虛擬環(huán)境的三維建模是整個(gè)三維視景生成系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)，主要包括三維視覺(jué)建模和三維聽(tīng)覺(jué)建模，以3dstudiomax和maya的建模為基礎(chǔ)，再導(dǎo)入vr-platform虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)中，從而制作環(huán)境災(zāi)害的虛擬場(chǎng)景。
選擇3dstudiomax做為環(huán)境災(zāi)害視景仿真建模工具，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)工作流模式使得工作組的協(xié)調(diào)更容易，效率更高。3dstudiomaxr3引入了工作流模式，在具體的實(shí)現(xiàn)上從外部參考體系(xref)、示意視圖(schematicview)的引入以及現(xiàn)在3dmax可以使用其他程序從外部加以控制，而不必激活它的工作界面。
(2)易用性的改進(jìn)。操作界面的改進(jìn)是release3.0版本的最顯著的變化，除了外觀的變化之外，r3.0版本還增加了諸如用戶(hù)自定義界面、宏記錄、插件代碼、變換gizmo、軌跡條等功能。
(3)渲染的改進(jìn)。autodesk公司在收購(gòu)了以渲染和視頻技術(shù)聞名的discreetlogic公司，吸收了該公司的先進(jìn)技術(shù)，3dmaxr3對(duì)其渲染器幾乎做了重新設(shè)計(jì)，不僅增加了渲染的速度，而且提高了畫(huà)面渲染的質(zhì)量。
(4)建模技術(shù)的增強(qiáng)。建模技術(shù)的增強(qiáng)是3dstudiomax最重要、最突出的改進(jìn)，這也是在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)構(gòu)建中應(yīng)用它的一個(gè)有力的原因。
三維視景渲染子系統(tǒng)在構(gòu)建虛擬環(huán)境中是最為復(fù)雜的技術(shù)，如果細(xì)分的話，可以分為，聲音渲染，地形渲染，物理渲染等。其最終目的就是最大程度地模擬真實(shí)世界的物理特性。如蓋一所房子需要很多原材料，我們把房子蓋好需要把各種材料有機(jī)的組合在一起才行。同樣用電腦做3d圖形的時(shí)候也是很多東西組合在一起的，包括三維建模，材質(zhì)搭配，光線效果，動(dòng)畫(huà)效果等等，把這些東西合理的組合在就是3d渲染過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是完成環(huán)境災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境最重要的環(huán)節(jié)。
vr-platform虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)
基于pc平臺(tái)的虛擬現(xiàn)實(shí)制作軟件vr-platform(vrp)，可為用戶(hù)提供成熟的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真項(xiàng)目解決方案。
vrp以vrp引擎為核心，衍生出5個(gè)相關(guān)三維產(chǎn)品的軟件平臺(tái)：vrp-ie三維網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、vrp-builder虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器、vrp-physics物理系統(tǒng)、vrp-digicity數(shù)字城市平臺(tái)、vrp-sdk二次開(kāi)發(fā)工具包。
vrp-ie三維網(wǎng)絡(luò)瀏覽器：將vrp-builder的編輯成果發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)，并且可讓用戶(hù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行對(duì)三維場(chǎng)景的瀏覽與互動(dòng)。
vrp-builder虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器：三維場(chǎng)景的模型導(dǎo)入、后期編輯、交互制作、特效制作、界面設(shè)計(jì)、打包發(fā)布的工具。
vrp-physics物理系統(tǒng)：可逼真的模擬各種物理學(xué)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)如碰撞、重力、摩擦、阻尼、陀螺、粒子等自然現(xiàn)象，在算法過(guò)程中嚴(yán)格符合牛頓定律、動(dòng)量守恒、動(dòng)能守恒等物理原理。
vrp-digicity數(shù)字城市平臺(tái)：具備建筑設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃方面的專(zhuān)業(yè)功能，如數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)、實(shí)時(shí)測(cè)量、通視分析、高度調(diào)整、分層顯示、動(dòng)態(tài)導(dǎo)航、日照分析等。
vrp-sdk二次開(kāi)發(fā)工具包：提供c++源碼級(jí)的開(kāi)發(fā)函數(shù)庫(kù)，用戶(hù)可在此基礎(chǔ)之上開(kāi)發(fā)出自己所需要的高效仿真軟件。環(huán)境災(zāi)害仿真建模與再現(xiàn)運(yùn)用了vrp-physics物理系統(tǒng)，模擬有毒有害物質(zhì)泄漏等災(zāi)害。使用vrp-builder虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器作為環(huán)境災(zāi)害三維場(chǎng)景的模型導(dǎo)入、后期編輯、交互功能的制作、特效制作、界面設(shè)計(jì)、打包發(fā)布的工具。搭建虛擬數(shù)字城市時(shí)，還用到vrp-digicity平臺(tái)搭建虛擬中小數(shù)字城市。而后續(xù)開(kāi)發(fā)虛擬地震災(zāi)害應(yīng)急救援處置平臺(tái)還需運(yùn)用vrp-ie三維網(wǎng)絡(luò)瀏覽器開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同演練平臺(tái)當(dāng)已有的功能不滿(mǎn)足需求時(shí)，我們還將使用vrp-sdk二次開(kāi)發(fā)工具包，開(kāi)發(fā)符合自己需求的功能。
vrp可以利用3dsmax中各種全局光渲染器所生成的光照貼圖，因而使得場(chǎng)景具有非常逼真的靜態(tài)光影效果。支持的渲染器包括scanline，radiosity，lighttracer，lightscape，finalrender，vray，mentalray等。同時(shí)，vrp擁有的實(shí)時(shí)材質(zhì)編輯功能，可以對(duì)材質(zhì)的各項(xiàng)屬性進(jìn)行調(diào)整，如顏色、高光、貼圖、uv等，以達(dá)到優(yōu)化的效果。
vrp運(yùn)用了游戲中的各種優(yōu)化算法，提高大規(guī)模場(chǎng)景的組織與渲染效率。無(wú)論是場(chǎng)景的導(dǎo)入導(dǎo)出、實(shí)時(shí)編輯，還是獨(dú)立運(yùn)行，其速度明顯快于某些同類(lèi)軟件。經(jīng)測(cè)試，在一臺(tái)geforce128m顯卡上，一個(gè)200萬(wàn)面的場(chǎng)景經(jīng)過(guò)自動(dòng)優(yōu)化，仍然可以流暢運(yùn)行。用vrp制作的演示可廣泛的運(yùn)行在各種檔次的硬件平臺(tái)，尤其適用于geforce和radeon系列民用顯卡，也可在大量具有獨(dú)立顯存的普通筆記本上運(yùn)行。
vrp中可對(duì)物體的三維坐標(biāo)進(jìn)行任意的調(diào)整，包括平移、旋轉(zhuǎn)、縮放和鏡像，并且還可以對(duì)物體進(jìn)行復(fù)制。這樣我們可以在三維場(chǎng)景中任意擺放建筑物、救援設(shè)備、廢墟的組合搭建等。
vrp支持適時(shí)導(dǎo)航地圖，在行走相機(jī)或飛行相機(jī)狀態(tài)下，通過(guò)單擊導(dǎo)航地圖上任意一點(diǎn)可以快速切換到當(dāng)前相機(jī)視角；同時(shí)也支持固定熱點(diǎn)，單擊某一熱點(diǎn)也可以快速切換到當(dāng)前相機(jī)視角。因此滿(mǎn)足環(huán)境災(zāi)害應(yīng)急處置演練平臺(tái)中，針對(duì)宏觀場(chǎng)景中的決策分析，任務(wù)分配的需求。
vrp的多通道模塊，可以在百m的局域網(wǎng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)最多達(dá)32臺(tái)主機(jī)的幀同步互聯(lián)。
所有機(jī)器運(yùn)行同一個(gè)場(chǎng)景，通過(guò)一個(gè)服務(wù)器，可以為每一臺(tái)客戶(hù)機(jī)指定一個(gè)顯示窗口，將這些顯示窗口拼接起來(lái)，即可形成一個(gè)多通道的展示環(huán)境。vrp幀同步效率非常高，在機(jī)器性能一致的情況下，每臺(tái)機(jī)器均不會(huì)發(fā)生丟幀現(xiàn)象，聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的刷新率(fps)與單機(jī)運(yùn)行時(shí)基本一致。這樣一方面，針對(duì)協(xié)同演練時(shí)，不同的隊(duì)員運(yùn)行不同的機(jī)器，可以同時(shí)在一個(gè)場(chǎng)景中演練，而不造成不同步的畫(huà)面，另一方面更好地支持4d影院環(huán)形幕的多通道展示。
步進(jìn)跟蹤子系統(tǒng)：在模擬演練過(guò)程中，指揮員及觀摩者需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)演練人員的工作狀態(tài)，或當(dāng)演練人員出現(xiàn)異常時(shí)，需要緊急采取救援措施。在行進(jìn)線路上安裝了帶感應(yīng)傳感器，只要有人經(jīng)過(guò)，即可在控制臺(tái)上顯示出演練者所在的位置。這樣即使演練中漆黑一片或充滿(mǎn)煙霧，監(jiān)控人員仍能掌握受訓(xùn)人員所處位置。感應(yīng)傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)通過(guò)遠(yuǎn)程i/o模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)rs485網(wǎng)絡(luò)傳送到中控計(jì)算機(jī)，由專(zhuān)用監(jiān)控軟件完成顯示、記錄、分析、對(duì)比等功能。
煙熱模擬子系統(tǒng)：煙熱模擬子系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)主訓(xùn)練室煙、熱、狀態(tài)顯示、設(shè)備控制。該系統(tǒng)以工業(yè)觸摸屏作為人機(jī)界面，用遠(yuǎn)程i/o模塊作為rtu，并將所有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控信號(hào)通過(guò)rs485總線傳給中控主機(jī)，主要設(shè)備為發(fā)煙裝置以及熱風(fēng)機(jī)。
體征遙測(cè)及毒氣偵檢子系統(tǒng)：包括體征遙測(cè)主機(jī)，其參數(shù)為：電源：220v±22v，50/60hz±1hz監(jiān)測(cè)人數(shù)：8人顯示分辨率：1024×768顯示波形：ecg、spo2、resp波形顯示顏色：任選數(shù)據(jù)顯示：心率、血氧飽和度、血壓、呼吸率、體溫血壓顯示范圍：0mmhg～270mmhg血壓測(cè)量精度：±3mmhg呼吸顯示范圍：2次/分～100次/分呼吸測(cè)量精度：±2次/分脈搏顯示范圍：0次/分～254次/分脈搏測(cè)量精度：±2次/分體溫顯示范圍：0℃～50℃體溫測(cè)量精度：±0.2℃心電ecg導(dǎo)聯(lián)：ⅰ、ⅱ、ⅲ心電掃描速度：25mm/s、50mm/s心電采樣率：100s/s心電帶寬：0.5～75hz(3db)共模抑制比：80dbspo2顯示范圍：0％～99％spo2顯示分辨率：1％spo2測(cè)量精度：±3％。
控制及顯示子系統(tǒng)：基本配置：大屏幕子系統(tǒng)主要由12個(gè)12”監(jiān)視器、4個(gè)46”大屏幕監(jiān)視器構(gòu)成電視墻。在大屏幕上可顯示現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)及中控室內(nèi)各計(jì)算機(jī)顯示畫(huà)面。
最后應(yīng)說(shuō)明的是：雖然以上已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說(shuō)明書(shū)所描述的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來(lái)要被開(kāi)發(fā)的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。