網路環境下遠程虛擬現實控制的關鍵技術和機理的研究

《網路環境下遠程虛擬現實控制的關鍵技術和機理的研究》是依託武漢大學，由胡文山擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：網路環境下遠程虛擬現實控制的關鍵技術和機理的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：胡文山
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

在網路化控制的基礎上，融入最新虛擬現實技術，通過網際網路在遠程以三維漫遊的方式復現工業現場的工作場景，並通過伺服器系統建立數據鏈，實現虛擬現實和實體設備之間的實時協調同步，這就構成了基於虛擬現實的網路化控制系統。不論操作者在何時何地，只要連上網，就可以在虛擬現實界面中以類似於本地操作的方式，直觀地監視和控制遠程的實體設備。如何在存在隨機網路延遲、丟包等不確定性干擾的情況下，讓用戶體驗到類似在本地操作的現場感(Sense of presence)，是此類技術亟待解決的一個關鍵問題。本項目從模型運動的協調同步、場景的表達和網路化遠程虛擬現實的操作方式這三個環節出發，借鑑網路控制理論中網路不確定性的補償算法，研究網際網路隨機延時環境下的虛擬現實與實體設備的互動技術和機理。通過分組實驗的方式，對用戶體驗信息進行定性和定量的分析，為此類技術以後的發展方向提供理論指導。

結題摘要

基於虛擬現實的網路化控制系統是在網路化控制的基礎上，融入最新虛擬現實技術，通過網際網路在遠程以三維漫遊的方式復現工業現場的工作場景，並通過伺服器系統建立數據鏈，實現虛擬現實和實體設備之間的實時協調同步。在解決了隨機網路延遲、丟包等問題的情況下，操作者通過網路就可以隨時隨地在三維虛擬現實界面中獲得類似於本地操作的現場感。本項目借鑑網路控制理論中網路不確定性的補償算法，研究了網際網路隨機延時環境下的虛擬現實與實體設備的互動技術和機理，提出了一種自適應算法，保證在三維復現準確連貫的情況下，最大程度地保證實時性，滿足工業控制的要求。開發的基於HTML5的系統可以在所有主流瀏覽器上無外掛程式、流暢地使用。結合模組化的設計理念和最新的HTML5技術，系統的各組件進行了更新與最佳化，提供了跨作業系統、跨平台的訪問能力和移動端的虛擬現實實驗操作能力。同時，開發的系統不僅可以支持教師的課堂演示，還能讓學生課後隨時隨地自主進行遠程實驗，該系統綜合模擬傳統實驗室的功能，例如遠程操作，遠程監控，遠程設計算法和遠程虛擬接線。基於學生線上實驗過程與實驗效果的分析，提出了基於線上實驗室的綜合多標準的學生實驗工作的評估方法，提高了實驗工作評估的客觀性與可靠性。通過研究實驗系統資料庫信息、武漢大學教學管理系統課程評教數據、學生考試成績以及問卷調查結果，量化分析了基於虛擬現實的遠程控制現場感，綜合研究了線上實驗室的可用性、教育價值以及其對學生實驗技能、學習興趣和學習效果等的影響。本研究豐富和完善了遠程實驗室的框架，為其他遠程控制實驗平台的發展提供了參考與指導。