基于混合现实的道路工程车辆教学系统设计

谭登程， 白廷俊

（中国矿业大学 建筑与设计学院， 江苏 徐州 221116）

0 引言

近年来， 随着计算机三维能力的增强和传感设备的普及，混合现实技术取得了显著进步，特别是在教学等领域展现出广阔的发展前景[1]。 然而在工程机械领域，由于其操纵的复杂性特点[2]，目前还没有成熟的教学方案。 通过将混合现实技术与道路工程车辆教学系统结合， 可获得沉浸式的操作感受和逼真的环境体验， 从而提高教学效率和学生学习体验。

1 概述

混合现实（Mixed Reality，MR）将虚拟事物与真实世界融合到一个场景中，从而增强用户体验的真实感。它有三个主要的特点：一是虚实融合，将真实世界和虚拟事物在同一空间中展示；二是三维注册，将虚拟事物精准地与真实世界耦合；三是实时交互，实现人与真实世界及虚拟事物的实时交互。 同时人机交互也是混合现实的重要支撑技术，成为了近年来国内外研究的热点[3]。

随着关键技术的发展， 混合现实逐渐被应用多个领域。 由于其极佳的体验，使得混合现实技术在教育系统的设计与开发中具有广阔的前景[4]。 将混合现实技术引入到机械类课程教学中，通过视觉耦合增强交互体验，使学生身临其境地学习， 提高了学生视图解读的认知能力和工程实践的创新能力[5-6]。

2 用户调研与特征分析

2.1 用户调研

走访调研了徐工集团道路事业部以及多个道路施工项目，通过自然观察、半结构式访谈、问卷调查等研究方法， 了解了新手驾驶员对道路工程车辆操纵的认知程度和学习培训过程中的痛点与需求。……