大學(xué)實(shí)訓(xùn)室虛擬仿真平臺(tái)VR實(shí)訓(xùn)室方案（導(dǎo)游學(xué)科）

大學(xué)實(shí)訓(xùn)室虛擬仿真平臺(tái)VR實(shí)訓(xùn)室

設(shè)計(jì)方案（導(dǎo)游學(xué)科）

北京XX科技有限公司

2019年X月

目錄

第1章虛擬現(xiàn)實(shí)概述.............................................................4

1.1虛擬現(xiàn)實(shí)簡(jiǎn)介.............................................................4

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成.......................................................4

1.3VR虛擬實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域應(yīng)用............................................6

1.4建立虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)平臺(tái)的必要性............................................7

1.4.1教學(xué)觀念的變化.......................................................7

1.4.2教學(xué)內(nèi)容的變化.......................................................8

1.4.3教學(xué)手段的變化......................................................10

1.5虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)的建設(shè)思路..................................................11

第2章硬件平臺(tái)................................................................13

2.1系統(tǒng)連接圖...............................................................13

2.2硬件平臺(tái)組成............................................................13

2.3標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)..........................................................14

2.3.1產(chǎn)品介紹............................................................14

2.3.2產(chǎn)品功能............................................................14

2.3.3產(chǎn)品效果圖..........................................................15

2.4三維微間距沉浸式顯示系統(tǒng)................................................16

2.4.1系統(tǒng)概述.............................................................16

2.4.2特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)..........................................................17

2.5光學(xué)追蹤及動(dòng)捕系統(tǒng)......................................................22

第3章虛擬現(xiàn)實(shí)可視化平臺(tái)......................................................26

3.1產(chǎn)品概述.................................................................26

3.2功能特點(diǎn)................................................................26

第4章技術(shù)支持與服務(wù)..........................................................31

4.1服務(wù)內(nèi)容.................................................................31

4.2服務(wù)方式................................................................31

第5章系統(tǒng)集成................................................................32

5.1集成建設(shè)總體原則........................................................32

5.1.1系統(tǒng)集成原則........................................................32

5.1.2系統(tǒng)集成質(zhì)量保證....................................................33

5.1.3系統(tǒng)集成服務(wù)........................................................39

5.1.4系統(tǒng)技術(shù)支持........................................................45

5.2本期集成項(xiàng)目集成規(guī)劃思路...............................................47

5.2.1集成思路............................................................47

5.3項(xiàng)目成果交付............................................................62

5.3.1項(xiàng)目建設(shè)階段成果交付................................................62

5.3.2項(xiàng)目維護(hù)階段成果交付...............................................64

5.4項(xiàng)目質(zhì)量服務(wù)體系........................................................65

5.4.1項(xiàng)目管理質(zhì)量控制....................................................65

5.4.2進(jìn)度管理............................................................65

5.4.3人員管理............................................................66

5.4.4質(zhì)量管理............................................................66

5.4.5客戶滿意度管理......................................................70

5.4.6交付管理............................................................71

5.4.7運(yùn)維管理............................................................72

5.5項(xiàng)目服務(wù)承諾.............................................................73

5.5.1服務(wù)內(nèi)容............................................................73

5.5.2服務(wù)流程............................................................74

第6章VR實(shí)訓(xùn)室后期運(yùn)營(yíng)保障..................................................77

6.1服務(wù)保障.................................................................77

6.2VR應(yīng)用保障.............................................................78

6.3校企合作保障............................................................84

6.4公共平臺(tái)保障............................................................85

第7章培訓(xùn)服務(wù)方案............................................................89

7.1培訓(xùn)目標(biāo).................................................................89

7.2培訓(xùn)方式................................................................90

7.3培訓(xùn)內(nèi)容................................................................91

7.4培訓(xùn)考核................................................................94

第8章相關(guān)案例介紹............................................................95

8.1北京建筑工程學(xué)院城市建筑與環(huán)藝創(chuàng)意設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)室.......................95

8.2建設(shè)汽車虛擬裝配及虛擬培訓(xùn).............................................97

8.3建設(shè)3D虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室...................................................98

第9章設(shè)備清單................................................................99

第1章虛擬現(xiàn)實(shí)概述

1.1虛擬現(xiàn)實(shí)簡(jiǎn)介

虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality,VR）,也稱為靈境，是一種可以創(chuàng)建

和體驗(yàn)虛擬世界（VirtualWorld）的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以形成一種“人

能沉浸其中、超越其上、進(jìn)出自如、交互作用的多維信息空間”。VR

技術(shù)利用計(jì)算機(jī)生成的交互式三維環(huán)境，不僅使參與者能夠感到景物

或模型十分逼真地存在，而且能對(duì)參與者的運(yùn)動(dòng)和操作做出實(shí)時(shí)準(zhǔn)確

的響應(yīng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是綜合性極強(qiáng)的高新信息技術(shù)，在軍事、能源、

醫(yī)學(xué)、建筑、工業(yè)、藝術(shù)等很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。

＞虛擬現(xiàn)實(shí)是高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)在各種領(lǐng)域的應(yīng)用過程中的結(jié)

晶和反映，它具有以下主要特征：（1）依托學(xué)科的高度綜合化；

（2）人的臨場(chǎng)化；（3）系統(tǒng)或環(huán)境的大規(guī)模集成化；（4）數(shù)據(jù)表

示的多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的大容量、數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚倩c

數(shù)據(jù)處理的分布式和并行化。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成

作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的載體，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有縝密的組成和較高

的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，歸結(jié)來說，可將其分為兩大部分：以數(shù)字軟件為基礎(chǔ)

的虛擬環(huán)境生成系統(tǒng)，及以硬件為基礎(chǔ)的人機(jī)交互系統(tǒng)。

1）虛擬環(huán)境生成系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主體部分，它依托于數(shù)碼

工作站式的計(jì)算機(jī)硬件，主要涵蓋虛擬現(xiàn)實(shí)圖形數(shù)據(jù)庫(kù)及三維數(shù)字模

型生成軟件等，能夠根據(jù)產(chǎn)品功能或者展示要求產(chǎn)生所需的、具有6

個(gè)自由度的場(chǎng)景和設(shè)計(jì)實(shí)例，通過虛擬現(xiàn)實(shí)瀏覽器可全方位觀看其造

型、材質(zhì)、色彩及結(jié)構(gòu)等。虛擬環(huán)境模型的建立既可以通過三維軟件

進(jìn)行數(shù)字建模，還可以通過逆向工程(RET)進(jìn)行環(huán)境的反求。

2)人機(jī)交互技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的顯著特征，集中體現(xiàn)在視覺、

聽覺、觸覺三大方面。人機(jī)交互系統(tǒng)使得數(shù)據(jù)不再是單方向強(qiáng)制性地

傳遞給用戶，用戶可以借助外延設(shè)備實(shí)現(xiàn)與虛擬環(huán)境的雙向信息交流,

并將用戶的口令或者所做修改以實(shí)時(shí)的方式顯示出來。虛擬現(xiàn)實(shí)中的

人機(jī)交互系統(tǒng)依靠數(shù)據(jù)手套、頭盔顯示器、音響及多維跟蹤器等設(shè)備，

使處于虛擬環(huán)境之中的使用者產(chǎn)生立體式“沉浸感”，使用戶的動(dòng)作

和操作更加真實(shí)與自然，體現(xiàn)出人機(jī)交互系統(tǒng)的多通道屬性。

1.3VR虛擬實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域應(yīng)用

1、虛擬校園也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育培訓(xùn)中最早的具體應(yīng)用，有三

個(gè)應(yīng)用層面：1、運(yùn)用三維可視化虛擬校園虛擬校園環(huán)境供游客瀏覽

基于教學(xué)、教務(wù)、校園生活。2、以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為遠(yuǎn)程教育基礎(chǔ)

平臺(tái)場(chǎng)所，通過交互式遠(yuǎn)程教學(xué)的課程目錄和網(wǎng)站，對(duì)各個(gè)終端提供

持續(xù)教育。3、還可為社會(huì)提供新技術(shù)和高等職業(yè)培訓(xùn)的機(jī)會(huì)，創(chuàng)造

更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

2、虛擬仿真景，3D導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)室可以將旅游教學(xué)與實(shí)訓(xùn)的專業(yè)層次更

加深入，使得兩者有機(jī)銜接，緊密配合，顯著提高教學(xué)質(zhì)量。1是能

滿足模擬導(dǎo)游教學(xué)過程。2是能滿足教師教學(xué)需求的功。

1.4建立虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)平臺(tái)的必要性

在高等院校，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有廣泛的作用和影響。虛擬現(xiàn)實(shí)技

術(shù)走向應(yīng)用的核心技術(shù)是交互技術(shù)，親身經(jīng)歷、親自感受比空洞抽象

的說教更具有說服力。主動(dòng)地去交互與被動(dòng)的觀看有質(zhì)的差別。正如

教育界專家所指出的：嶄新的技術(shù)，會(huì)帶來嶄新的教育思維，解決我

們以前無(wú)法解決的問題，將給我們的教育帶來一系列的重大變革，尤

其在科技研究、虛擬仿真校園、虛擬教學(xué)、虛擬實(shí)驗(yàn)、教育娛樂等方

面的應(yīng)用更為廣泛。虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教育是教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)飛躍。

它營(yíng)造了“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代

之為學(xué)習(xí)者通過自身與信息環(huán)境的相互作用來得到知識(shí)、技能的新型

學(xué)習(xí)方式。

1.4.1教學(xué)觀念的變化

傳統(tǒng)的教學(xué)觀念主要是“傳道、授業(yè)、解惑”，教學(xué)觀念決定了教

學(xué)組織形式和教學(xué)方法。教學(xué)組織形式通常是以班授課為主，授課則

主要采用課堂講授法，教師是教學(xué)的中心，由教師決定教學(xué)內(nèi)容、

結(jié)構(gòu)、教學(xué)方法及教學(xué)進(jìn)度，這種教學(xué)方法是以教為主，學(xué)生始終處

于被動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境中?，F(xiàn)代化的教學(xué)方法要求改變傳統(tǒng)的課堂講授式

為啟發(fā)引導(dǎo)式，追求教與學(xué)的合作化，以講授引導(dǎo)思維，以教導(dǎo)激發(fā)

感情，并賦予學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)有利于創(chuàng)造這樣的環(huán)

境，以教師為中心的授課形式將會(huì)被改變，以學(xué)生為中心的個(gè)別化教

學(xué)、合作化教學(xué)和環(huán)境中自我探究得以真正實(shí)現(xiàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)正是在現(xiàn)代教育思想指導(dǎo)下，使用新技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方法

的嘗試。引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)到教學(xué)，從多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組織形

式看，虛擬現(xiàn)實(shí)是非線性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，逼真的虛擬環(huán)境可提供良好的

人機(jī)交互功能，在這個(gè)基礎(chǔ)上教學(xué)內(nèi)容的組織安排將特別強(qiáng)調(diào)由學(xué)生

主動(dòng)參與來構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)，變學(xué)生的“被動(dòng)聽講”為“主動(dòng)學(xué)習(xí)”，

由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。在這種情況下，教材的意義也將由

傳統(tǒng)的“教材控制”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)習(xí)者控制”，教學(xué)內(nèi)容外在形式的生

動(dòng)化與內(nèi)在結(jié)構(gòu)的科學(xué)化將更緊密的結(jié)合起來，這種環(huán)境將極大地促

進(jìn)教學(xué)觀念發(fā)生變化。

1.4.2教學(xué)內(nèi)容的變化

教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)過程中傳遞的教學(xué)信息，是學(xué)生獲取知識(shí)、掌握

技術(shù)、發(fā)展能力的主要源泉。多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入使教學(xué)內(nèi)容

無(wú)論是外在形式還是內(nèi)在結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生了很大的變化。

一是教學(xué)內(nèi)容外在形式的變化。學(xué)生的技術(shù)水平和動(dòng)手能力是在

實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)中培養(yǎng)出來的，在傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容主要是

學(xué)科性的理論驗(yàn)證和學(xué)會(huì)使用設(shè)備、儀器，并從中歸納、總結(jié)出規(guī)律。

這些年來，隨著教育技術(shù)的發(fā)展，從原來只是用錄音、錄像來輔助

文字教材進(jìn)行教學(xué)的方式發(fā)展為使用具有人機(jī)交互的多媒體技術(shù)。多

媒體的信息類型有靜態(tài)的、運(yùn)動(dòng)的、超級(jí)鏈接的視覺和聽覺信息，媒

體信息形式通過計(jì)算機(jī)的集成處理，提供了超文本、圖形、圖像、圖

表、音頻、視頻和動(dòng)畫。多媒體信息表現(xiàn)形式多樣，對(duì)于抽象的、概

括的概念、原理，除了用文字和語(yǔ)音協(xié)同描述外，還可以用三維實(shí)景

虛擬現(xiàn)實(shí)過程，對(duì)于不可視的變化、無(wú)法觸摸的物體或有危險(xiǎn)的場(chǎng)所,

甚至自然界或現(xiàn)實(shí)生活中不可能存在的事件，也可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技

術(shù)去展現(xiàn)。多媒體技術(shù)存貯信息量大，教學(xué)內(nèi)容可以用最有效的方式

來表現(xiàn)，而且同一教學(xué)內(nèi)容還可以用多種信息形式來表現(xiàn)，這就有利

于克服單一媒體表現(xiàn)及難以協(xié)同表現(xiàn)的弊端。虛擬現(xiàn)實(shí)所提供的人機(jī)

交互的特點(diǎn)尤其適用于個(gè)性化教育，因人施教、因材施教，培養(yǎng)高素

質(zhì)的綜合型人才。

二是教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在結(jié)構(gòu)的變化。虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用將帶來教學(xué)內(nèi)

容結(jié)構(gòu)的變化。教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在結(jié)構(gòu)就是學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，知識(shí)結(jié)

構(gòu)是學(xué)科知識(shí)間的邏輯關(guān)系，是學(xué)科內(nèi)含智力因素的信息源。傳統(tǒng)的

教材及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料都是以線性結(jié)構(gòu)來組織學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的，知識(shí)內(nèi)

容的結(jié)構(gòu)及順序都是以教為主，教學(xué)順序性很強(qiáng)，學(xué)生只能在教師的

講授下獲得正確的概念、原理及邏輯關(guān)系。這種形式的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)

教師的依賴性很大，教材也只是一種教授材料，學(xué)生利用它學(xué)習(xí)的自

由度不大，靈活性不強(qiáng)，難以促使學(xué)生從己建立的知識(shí)結(jié)構(gòu)向新