[发明专利]一种虚拟实验信息表示模型的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信息表示模型的构建方法，特别是关于一种以互联网为依托，运用虚拟现实技术建立虚拟教学实验环境的虚拟实验信息表示模型的构建方法。

背景技术

虚拟现实技术(Virtual Reality)是一项正在发展的且具有深远潜在应用方向的新技术，它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术。目前虚拟现实技术主要应用在工业、制造业和旅游业等特定领域，平民化应用的距离尚远。

虚拟实验以互联网为依托，运用虚拟现实技术建立虚拟实验室环境，提供可操作的虚拟实验仪器，使用户在网络环境下可以通过浏览器的人-机交互虚拟实验操作平台完成相关实验，同时提供了网络实验教学的一体化管理功能。虚拟实验中的虚拟实验器件的通用型构建、虚拟实验场景搭建的描述、虚拟器件参数的操作和修改、虚拟实验仿真结果的表示和处理等是解决虚拟实验问题的关键和难点。现有的虚拟实验解决方案大都为单机版实现技术，缺乏统一的模型构建描述方式，部分网络版的虚拟实验解决方案，则存在接口和规范描述不灵活、不统一的问题，在对实际物理器件的表示、仿真和绘制方面缺乏统一的构建和描述方法，无法实现统一的、多课程环境下的虚拟实验室的网络化应用，而且现有虚拟实验环境与真实操作环境差距较大，实验操作人员在虚拟实验环境下不能学习和掌握实际物理器件的操作和使用方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种建模速度快、使用方便、能够有效解决虚拟实验技术中的现实感问题、网络环境下人-机交互以及通信、数据处理、仿真运算的虚拟实验信息表示模型的构建方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种虚拟实验信息表示模型的构建方法，其包括以下步骤：1)针对某一学科实验所需要使用的实际物理器件，客户端构建虚拟器件列表和虚拟实验操作平台；2)用户根据实验所需要使用的实际物理器件，在虚拟实验操作平台上的器件列表中选择实验用虚拟器件，客户端提取所选取虚拟器件的关键词，获取虚拟器件的信息描述，构建与实际物理器件对应的器件对象模型，然后将虚拟器件以图形的形式添加到虚拟实验操作平台的界面上；3)用户根据实验要求，设置所构建的器件对象模型的物理属性和显示属性，并连接器件对象模型的管脚，生成与连线对应的连线模型，器件对象模型与相应的连线模型搭建形成实验场景；4)客户端进行相关的仿真参数设置并设置对应的网络传输接口，启动仿真，将实验场景发送到服务器端；5)服务器端将实验场景中的器件对象模型映射成相应的仿真器件对象模型，并转换相应的连线模型，生成仿真场景；6)服务器端调用仿真模块，对仿真场景进行解析和运算，根据仿真要求对仿真结果进行处理构建仿真结果模型，并将仿真结果模型回传到客户端；7)客户端对接收到的仿真结果模型进行解析，并将数据在相应的测量用仪器仪表上进行图形展示，用户在测量用仪器仪表上查看实验结果。

所述步骤3)的具体过程包括：①构建器件对象模型；②构建连线模型；③生成实验场景。

所述步骤5)的具体过程如下：①构建仿真器件对象模型；②构建连线模型；③转换生成仿真场景。