申请/专利权人：新兴际华科技发展有限公司;新兴际华集团有限公司

申请日：2021-10-26

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN113990134B

主分类号：G09B9/00

分类号：G09B9/00;G06T17/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.02.18#实质审查的生效;2022.01.28#公开

摘要：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。

主权项：1.一种基于地震救援模拟演练系统的模拟演练设计方法，其特征在于，所述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、损毁范围的基本概念，以及等级评估和地震学相关的各种理论知识，演练过程中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，用户在教学和仿真实训过程中，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，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；所述逃生预案生成子系统从虚拟应急演练出发，以相关领域的同一概念描述库为背景结合自然环境数据进行概念预案建模形成概念预案模型；然后概念预案模型通过地震灾害预案编辑器，结合实体模型数据，映射到可以运行的仿真预案模型，最终进行仿真运行，得到仿真结果；所述逃生预案生成子系统作为整个系统的出题系统，通过预案编辑，生成各种情况，各种条件的突发公共安全事件，包括生成演练的场景，突发公共事件的仿真建模方法，通过演练的公共安全事件预案，在平台上演练针对不同公共安全事件的应急指挥处理机制，包括救援资源配置，用户可配置和调度应急救援资源和设施；用户向不同的救援地点和救援队员配置不同数量的救援资源和设施，推送合适的救援路线信息、资源配置信息或救援方案信息，为救援人员提供数据、资源和技术支撑；编辑、设置好的各类应急救援数据被保存至一个或多个固定的配置文件，结合当前的三维场景，最终形成一个或多个的救援方案文件；用户能够实时打开模拟场景和配置进行逃生、应急管理、救援教学实训的演练内容；所述沉浸显示与交互子系统直接与受训者交互，并实时采集来自受训者的交互动作，交互信息传递给三维视景实时渲染子系统；所述三维视景实时渲染子系统包括突发安全事件周围地形、地貌、建筑、车辆实体以及受灾过程的表现的模拟；以及根据用户指令，实时场景漫游；所述建模与仿真子系统用于生成系统所需要的各种模型，并实时运行这些模型，模型运行的结果将实时提交给三维视景实时渲染子系统，随之将用户交互的结果反馈给建模与仿真子系统，建模与仿真子系统根据用户的交互，得到新的模型运行结果，再实时提交给三维视景实时渲染子系统；所述虚拟演练记录与回放子系统建立一种时态连接，把虚拟演练过程中记录的各场景运行状态录像和专家的评定按照时态顺序保存，并组织起来，在回放时，读出这些记录，按时态顺序显示各场景运行状态和专家的评定；虚拟演练记录与回放子系统与演练资源管理子系统紧密结合，利用演练资源管理子系统存储记录模块得到的日志，检索并读出这些需要的记录，用于回放录像或输出专家评语；所述虚拟演练评估子系统用于对应急演练效果的评估，在演练评估前，建立演练评估的指标体系，评估指标的选择由系统任务需求牵引；所述通讯子系统为千兆高速以太网；所述设计方法包括：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；所述地震救援模拟演练系统选用高层体系结构HLA作为分布式系统的仿真技术框架，使用HLA中的核心部分RTI作为分布式系统的仿真运行的支撑环境；所述步骤1包括：登录、预案检索、加载预案、运行控制以及退出系统；所述登录包括：输入用户名和密码，只有管理员权限的用户才可以登录演练预案生成子系统，用户的创建及其权限的设定由用户管理系统设定；所述预案检索包括：用户登录系统，进行相关的初始化操作后，检索数据库中的预案文件和流程控制文件；预案文件是在预案编辑系统中编辑好的，用户查看预案的名称、作者、建立时间、预案描述、演练任务要求、历史训练记录信息；流程控制文件是根据演示脚本生成的对整个演练的流程进行控制的文件；所述加载预案包括：用户选定了预案文件和流程控制文件后，预案加载与运行控制系统读取预案数据，并根据预案数据的内容对各个联邦成员要生成的对象进行初始化，同时系统会根据流程控制文件的内容，向其他联邦成员发送流程控制命令，实现整个仿真系统按照训练脚本推进；所述运行控制包括：在系统按照流程进行推进的过程中，用户对系统进行动态控制，包括添加突发事件以及向场景中添加模型；所述退出系统包括：当训练结束或者其他原因需要结束训练，指挥员选择退出，结束整个训练；所述步骤2包括：所述三维视景实时渲染子系统以动画、影像、声音、图片的多媒体表现形式模拟显示中地震应急救援过程,三维视景实时渲染子系统是独立的子系统，在虚拟仿真训练开始时运行存在，通过一系列的场景初始化操作后，加入到系统进行注册，进入图形显示循环，接收消息表现各虚拟人员的动作和位置信息，并实时反馈系统场景装填和虚拟人员信息；所述步骤3包括：采用物理引擎对废墟碎块以及人体件的物理交互进行模拟，模拟物体之间、物体和场景之间发生碰撞后的力学表现，包括碰撞检测和刚体动力学；所述步骤4中，通讯接口采用winsock接口，使用TCP协议进行通信，消息类型有登陆包、登陆回复包、演练控制包、事件注入包、事件发送包以及决策提交包。

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