[发明专利]一种智慧高速公路VR互动教学系统

说明书

本发明涉及一种智慧高速公路VR互动教学系统，通过采用三维场景的数据组织与自适应调度方法将教师监视终端、通信平台、学生教学终端进行数据交互，所述教师监视终端，包括电脑和电子白板，电脑主要用来运行教师端的控制程序，电子白板用于显示学生教学终端中的画面；电脑与电子白板之间通过USB连接方式进行数据传输、交互控制；所述学生教学终端包括平板、VR眼镜及VR手柄，通信平台，用于学生教学终端与教师监控终端的通信并存储教学资料，所述的通信平台包括处理服务器、客户端、交换机和路由器。本发明解决现有VR教学系统中师生互动不充分、课堂流程未完整实现及三维场景不能自适应多种类型的终端设备的问题。

技术领域

本发明属于VR虚拟教学技术领域，尤其涉及一种智慧高速公路VR互动教学系统。

背景技术

智慧高速公路是充分利用新一代信息技术、新能源技术、新材料、新结构，以及人工智能等先进技术，打造的一项系统工程。但是出于对金钱成本、时间成本、学生安全等因素的考虑，难以实现生动形象的现场教学。此时，通过测量数据建立逼真的VR场景进行VR课堂教学就显示出独特的优越性和便捷性。

近年来，虚拟现实技术在教育领域得到了越来越广泛的应用，涌现出了大量的理论研究和实证研究，取得了不错的教学效果，但是由于终端硬件性能的限制，现有应用中采用建立静态空间索引的数据组织方法，难以适应多样化终端的使用需求。

目前的教学系统主要实现了浏览视频、简单场景等辅助性教学功能，不能在VR中走完从教学到评测的整个教学流程，且存在老师对学生的控制权限不高、两者之间能进行的交互不多等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种智慧高速公路VR互动教学系统，该系统解决了现有VR教学系统中师生互动不充分、课堂流程未完整实现及三维场景不能自适应多种类型的终端设备的问题。

为了实现上述发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种智慧高速公路VR互动教学系统，包括教师监视终端、通信平台、学生教学终端，通过采用三维场景的数据组织与自适应调度方法将教师监视终端、通信平台、学生教学终端进行数据交互，

教师监视终端，用于获取教师在教学过程中发送的指令，并将指令传输至通信平台，同时用于读取通信平台中学生教学终端的信息，所述教师监视终端，包括电脑和电子白板，电脑主要用来运行教师端的控制程序，电子白板用于显示学生教学终端中的画面；电脑与电子白板之间通过USB连接方式进行数据传输、交互控制；

学生教学终端，用于获取学生的操作和状态，并将操作和状态传输至通信平台，同时用于获取处理服务器中教师的指令；所述的学生教学终端包括平板、VR眼镜及VR手柄，平板作为处理器是学生端VR软件程序的载体，VR眼镜是学生用来观看虚拟现实场景的工具，VR手柄是学生用来与虚拟场景进行互动的工具。

通信平台，用于学生教学终端与教师监控终端的通信并存储教学资料，所述的通信平台包括处理服务器、客户端、交换机和路由器。

作为优选方案：所述的通信平台，是基于Jetty嵌入式服务端开发框架搭建的网络通信平台，通过构建Servlet脚本完成教师监控终端与多个学生教学终端同时通信。

作为优选方案：所述的学生教学终端，用户采用手柄交互的方式，通过手柄射线、手柄按键及手柄触摸板与VR眼镜中的智慧高速公路虚拟场景进行交互；所述的智慧公路虚拟场景中，包括教学视频模块、沉浸式场景模块、答题模块。

作为优选方案：所述的沉浸式场景模块，基于CAD和3DMax软件按1：1比例完成真实的三维模型搭建，经过纹理映射和烘焙过程，形成高保真的公路修建模型，利用虚拟现实工具和终端设备真实再现公路修建主要场景。

作为优选方案：所述的答题模块，利用Unity3D制作答题场景，通过答题音效和手柄交互，实现学生与界面的实时交互。