VR技术在航标领域的应用研究
——以温州航标实训基地为例

蒋锋锋,王 雪

(1.交通运输部东海航海保障中心温州航标处,浙江 温州 325000;2.温州大学 商学院,浙江 温州 325000)

0 引言

航海培训是航行员和航海人员必须经历的重要环节。而传统的航海培训方式存在着一些局限性,无法真实地模拟复杂的航行环境和紧急情况。借助VR技术,航标的维护和管理变得更加高效和安全,可以实现远程巡视和检修;VR技术可以提供更真实的训练和培训体验,通过模拟真实的工作场景进行训练,提高操作技能和应急处置能力;VR技术还可以提供实时的数据分析和管理支持,能够及时发现问题并采取相应的措施,以保证航标的正常运行。本文将探讨VR技术在航标领域的应用研究进展,以期提高航标的维护和管理效率,减少人力资源的浪费和安全风险,同时提供更好的培训和数据支持,为航海员提供更好的工作条件和保障。通过对温州航标实训基地的VR技术应用研究,不仅探索了VR技术在航标实训领域的潜力,也为实训基地的教学和训练提供了创新的方式和工具。

1 VR基本原理

VR虚拟现实增强技术是能够通过计算机模拟产生一种现实交互感觉的技术[1]。通过戴上VR头盔或使用其他设备,用户可以沉浸在360°的视觉和听觉体验中,仿佛置身于一个虚拟的世界中。传统的计算机界面和显示方式往往无法提供丰富、沉浸式的交互体验,而虚拟现实技术通过将用户置身于虚拟环境中,使得用户可以通过自然的方式进行交互[2],更加直观、灵活地与计算机进行沟通。此外,随着移动计算设备和传感器技术的发展,虚拟现实技术也越来越便携和易用。

通过航标模型的数字化并应用VR技术,可以实现航标的可视化呈现。使用虚拟现实设备,船员和船只操作员可以在船上或岸上模拟真实的航标环境,直观地观察和感受航标的形态、颜色、亮度等特征。这不仅提供了更丰富的航标信息,还能够帮助船员更好地理解和记忆航标的形状和位置,提高船只导航的准确性和安全性。VR技术可以通过增强现实(AR)技术与真实环境结合,实现航标的电子标牌展示。航标的功能信息可以通过AR技术以数字化形式投影到航标的具体位置上,船员可以通过手机或其他智能设备观看这些标牌展示,无需直接接近航标本身。

VR技术在航标领域的研究还可以为航标的维护和管理提供支持。通过建立航标的虚拟模型,可以进行模拟测试和分析,以评估航标在不同天气条件下的可见性和可靠性。这有助于优化航标的设计和位置选择,提高其在各种环境下的性能。此外,VR技术还可以用于培训航标操作员,通过模拟维护任务和紧急情况,提高操作员的应对能力和安全意识。通过提升航标的可视化效果和使用体验,可以提高航行安全性,并为航标的维护和管理提供支持。这将为航行领域的发展和航标的智能化升级奠定基础[3]。

2 VR航标实训平台设计

2.1 设计目的和作用

VR实训平台的设计是为了提供一种虚拟现实(VR)技术的解决方案,用于航标领域的实训教育和培训,帮助学员在虚拟环境中学习和提升航标相关技能,从而提高航标领域的实际应用水平。可以模拟真实的航标环境,让学员在虚拟世界中进行实际操作和训练;可以根据学员的需求和学习进度,灵活设置不同的训练场景和难度;可以实现对航标操作、维护和管理的学习和理解,帮助学员提高学习效果和质量。另外,还可以支持远程教学与协作,学员不受地点限制,可以随时随地通过互联网进行实训学习,同时与其他学员进行实时互动与合作。

2.2 具体设计内容

设计一个完整的VR航标实训平台需要考虑到虚拟环境的真实性、航标模拟和互动、航标维护模拟、航标导航训练、数据记录和分析以及多人协作与竞争等方面。通过合理设计和实现这些要素,可以为船员提供高效、安全和实用的航标教学体验[4]。

使用VR技术创建一个真实的航标环境,包括海洋、天空、岛屿、港口等元素。通过精细的建模和渲染,使得船员能够身临其境地感受到真实的航标场景。在虚拟环境中模拟不同类型的航标,并提供与之互动的功能。船员可以通过触摸、点击或其他交互方式来了解航标的特征和功能,并进行操作和决策,例如调整航标的光线强度、改变航标的位置等。通过虚拟环境模拟航标的维护过程,包括更换灯泡、清洁镜面、修复电路等。船员可以进行实际的维护操作,并根据维护情况获得实时反馈和指导。

提供各种航标导航训练模式,让船员能够在虚拟环境中进行导航决策,并根据导航结果进行评估和改进。记录船员在虚拟环境中的操作和决策,并提供数据分析功能。通过分析数据,可以评估船员的表现和技能水平,并为进一步培训提供指导。提供多人在线功能,使得船员可以与其他船员一起进行实训或竞争。这可以增加实训的趣味性和互动性,并促进船员之间的交流和合作。

2.3 操作流程

用户需要进入VR航标实训平台的官方网站或打开相应的手机应用,使用个人账号登录,可以通过用户名和密码登录,或者其他认证方式,如手机号码或指纹识别。一旦用户成功登录平台,将能够看到平台的主界面。用户可以使用各种实训模块,包括不同类型的航标实训,如灯光控制、信号识别、航行规则等。

当用户选择了特定的实训模块后,将被带入一个虚拟现实环境,可能是一个航标实训场景,模拟真实的海洋或港口环境;可能是一个实验室场景,用于演示和训练各种实际操作。在虚拟现实环境中,用户可以操作航标设备,通过使用虚拟现实头盔和手柄等设备与虚拟环境进行互动。用户可以学习和实践航标的设置、调整、维护和监控等操作。

完成实训任务后,用户可以选择继续学习其他实训模块,或者重复之前的任务以提高自己的技能。平台将提供一些进阶或高级的实训模块,以满足用户的不同需求,并帮助他们在航标领域不断进步。通过以上的操作流程,用户可以在VR航标实训平台上获得更加真实、安全、高效的实践和培训体验,提升自己在航标领域的技能和能力。

3 VR在航标领域的应用

3.1 航标文化宣传

VR航标实训平台在文化宣传方面可以发挥重要的作用。通过VR技术,航标实训平台可以呈现出逼真的虚拟环境,使用户仿佛置身于真实的文化环境中。这种身临其境的体验能够激发人们对历史文化的兴趣和好奇心,增强文化宣传的吸引力。VR航标实训平台可以提供多种互动体验,例如用户可以与虚拟角色进行交流、解谜、参与文化活动等,从而使文化宣传更加生动有趣。这种互动性不仅可以增加用户的参与度,还能够帮助用户更深入地了解和体验文化,加深对文化宣传的印象。VR航标实训平台还可以打破时间和空间的限制,让用户在任何时间和地点都能够接触到丰富的文化资源。

3.2 航标教学交互

VR航标实训平台在航标教学中具有显著的效果[5]。通过虚拟现实技术,航标实训平台能够再现实际的航标场景,让学生真实地感受到航标的形态、位置和功能。这种身临其境的体验能够提高学生对航标的理解和记忆,使他们能够更加深入地掌握航标知识。VR航标实训平台提供了多种互动教学功能,例如学生可以在虚拟环境中亲自操作航标设备、进行航标标识、调整航标光亮度等。通过实际操作和体验,学生能够更好地理解航标的使用方法和操作流程,提高实际应用能力。VR航标实训平台还可以模拟不同的天气情况和海洋环境,让学生在虚拟环境中体验各种复杂情况下的航标操作。通过再现实际场景、提供互动教学和模拟训练等功能,能够提高学生对航标知识的理解和记忆,提高实际应用能力,并且能够在实际操作中减少错误和风险。通过虚拟现实技术,航标工作人员可以接受高度真实的培训和教育,模拟各种复杂的航标环境和情景,提高其技能和应对能力。

3.3 航标仿真模拟

VR航标实训仿真教学项目在航标领域的应用具有广泛的前景[6]。该项目可以实现对航标的真实再现和模拟,使学生能够在虚拟环境中进行实际操作和练习,提高实际应用能力。这种实训教学方式不仅能够减少实地训练的成本和风险,还可以提高学生的学习效率和效果。

VR航标实训仿真教学项目可以模拟不同的天气情况和海洋环境,使学生能够在各种复杂的情况下进行航标传感操作和决策。这种模拟训练能够提高学生的应变能力和决策能力,让他们在实际协作操作中更加熟练和自信[7]。VR航标实训仿真教学项目还可以实现多人协同操作和交流,使学生能够在虚拟环境中进行团队合作和沟通。VR航标实训仿真教学项目的应用前景广阔。通过航标的真实再现和传感模拟[8],提供多种天气和环境模拟,实现多人协同操作和交流等功能,它能够提高学生的实际应用能力、应变能力和团队合作能力,在航标数字化媒体教学中发挥重要作用[9]。

航标的巡视和维护是非常重要的工作,通过虚拟现实头盔和手柄,工作人员可以直接远程监控和操作航标设备,无需亲自到现场。这种方式可以提高工作效率,减少巡视和维护过程中的风险和困难。通过虚拟现实技术,航标领域可以收集和分析大量的航标和海洋数据。这些数据可以在虚拟环境中进行可视化和分析,帮助决策者更好地了解航标的运行状况和海洋环境的变化。

3.4 航标展馆展示

温州航标文化馆于2014年建成,致力于加强航标技术人员培训,VR在展馆展示方面同样能够发挥重要作用。VR技术可以帮助展馆提供更加沉浸式和真实的体验,使观众能够身临其境地参观展品。通过VR头盔或其他设备,观众可以如亲临现场一样观看艺术品、文物或其他展品,感受到其细节和纹理,提升观展的乐趣和参与感。

VR还可以扩大展馆的展示空间。在现实世界中,展馆的面积是有限的,无法容纳过多的展品。但是通过VR技术,展馆可以在虚拟空间中展示更多的作品,观众可以在有限的展馆内,体验到更多的艺术品和文化遗迹,增加了观展的选择和多样性,丰富了展览内容。

VR还可以提供互动性的展示方式。通过VR技术,观众可以与展览中的作品进行互动,例如旋转、缩放、点击等。观众可以更加深入地了解作品的细节和背后的故事,增加了参观的趣味和教育性。VR展览中还可以提供个性化的体验。通过VR技术,展馆可以根据观众的兴趣和需求,定制个性化的展示内容和路线。观众可以根据自己的喜好选择参观的作品和展览主题,增加了观展的满意度和参与度。

4 结语

通过对温州航标实训基地的VR技术应用研究,本文不仅探索了VR技术在航标实训领域的潜力,也为实训基地的教学和训练提供了创新的方式和工具。VR技术在航标实训中的应用已经取得了一定的成果和效果,为培养航标人才提供了新的可能性。

通过虚拟现实技术,学生可以在安全的环境中进行各种传感实际操作,如灯塔维护、导航仪使用等,从而提高实践能力和应对紧急情况的能力。

VR技术可以提供更加灵活和个性化的教学培训。传统的教学方法往往只能侧重于理论和书本知识的传授,而通过VR技术,学生可以通过亲身体验来学习实践技能,更加深入地理解航标工作的实质。同时,VR技术还可以根据学生的不同需求和水平提供个性化的数字媒体教学内容和挑战,帮助学生更好地提高自身能力。

综上所述,VR技术在温州航标实训基地的应用研究为航标教育和培养航标人才带来了新的希望和机遇,这方面的作用不仅提高航标的效能与安全性,减少了工作风险与成本,最终也将成为航标实训的重要工具和手段,为航标事业的发展作出更大的贡献。