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VR技术在无人机操作模拟训练中应用

来源:通讯世界 作者:张德钦,李斐,刘晓伟
发布于:2020-06-17 共2769字

  摘    要: 为保证输电线路的日常运维需求,减员增效提高供电可靠性,目前越来越多的电力企业将无人机应用于架空线路巡视过程中,打造现代、高效的架空线路管控机制。基于这种实际,本文以电网线路员工为研究对象,依托VR技术,系统探讨对其进行无人机操作模拟训练的方式方法,构建完备的模拟训练体系,帮助线路人员快速掌握无人机操作技巧,提高线路巡视的工作成效。

  关键词: 电力行业; 无人机; 操作模拟; VR技术; 应用方案;

  根据国家能源局公布的数据来看,2019年我国用电量高达72 255亿kWh,同比上涨四点五个百分点,人均用电量达到5 161 kWh。基于电力资源的供应需求,电力企业除了进行硬件设备的升级之外,积极调整工作思路,强化电力设备的日常管控工作,减少故障的发生。无人机凭借其准确性、高效性以及便捷性,逐步成为现阶段架空线路巡视的重要手段,为进一步发挥其技术价值。本文尝试借助VR技术,对相关操作人员进行模拟培训,以期为后续相关日常工作的开展提供技术支持。

  1、 无人机模拟训练与VR技术概述

  对无人机模拟训练以及VR技术的梳理,有助于相关人员逐步在思维层面形成正确的认知,把握无人机模拟训练的要点以及VR技术的技术特性,为后续相关技术应用以及模拟训练方案的制定提供了方向性引导,保证了模拟训练活动开展的有效性。

  1.1、 无人机模拟训练概述

  无人机作为新型飞行工具,与其他飞行装备不同,无人机整体体积相对较小,结构较为简单,重量较轻,使用成本较低,在运行过程中,有着较强的灵活性。因此其可以在长时间内,在各类空间领域内完成相关飞行任务。由于无人机的这些技术特性,使得无人机的操作难度较高,操作人员在进行操控的过程中,需要应对气流等外部因素的影响,为确保无人机的正常运转,顺利完成各类飞行任务,需要对操作人员开展相关训练工作。但是必须清楚地认识到,无人机的日常训练与损耗速度成正比,无形之中,增加了无人机使用成本,缩短了服务年限[1]。为协调无人机日常训练以及日常费用支出之间的关系,可以尝试无人机模拟训练的方式,针对不同场景、机型,组织相应的训练活动。
 

VR技术在无人机操作模拟训练中应用
 

  1.2 、VR技术概述

  虚拟现实技术依托于计算机技术、传感器技术以及人机交互技术,打造三维环境,使得用户在虚拟三维环境下,借助于视觉、听觉以及触觉等相关资讯获取方式,实现直观经验的积累。VR技术与无人机模拟训练的结合,为模拟训练提供更多的可行性。通过计算机技术等相关技术手段,使得相关工作人员能够在短时间内,接受各类无人机操作数据,并直观地获取各类数据,积累无人机操作经验,在短时间内,掌握无人机的操作技巧[2]。随着技术的发展以及VR技术应用经验的积累,VR技术在与无人机虚拟现实技术结合的过程中,对训练系统进行了必要的简化,并对模拟训练系统的整体性以及可操作性进行必要的升级,使得VR技术能够充分满足不同场景、不同机型的模拟训练要求,降低了外部环境对于无人机模拟训练工作带来的影响,保证了训练的连续性,无形之中,提升了训练的整体效果,对于后续无人机实操工作的开展创造了便利条件。

  2 、VR技术在无人机操作模拟训练中应用方法

  VR技术在无人机操作模拟训练中的应用涉及多个层面的内容,为确保VR技术与无人机模拟训练的有效衔接,工作人员以科学性原则、实用性原则为导向,灵活调整训练方案,不断增强无人机操作模拟训练的成效,使得相关工作人员更好地掌握无人机操作技巧,满足实际的工作开展需求。

  2.1、 VR技术在无人机操作模拟训练中的环境模拟

  VR技术依托于计算机技术以及人机交互技术,使得计算机能够有效模拟出与现实环境极为接近的虚拟环境,并通过相关传感器,将虚拟环境呈现在操作者面前,为后续相关工作的开展提供了技术支持。在这一思路的指导下,在运用VR技术开展无人机操作模拟训练的过程中,相关技术人员需要结合电力系统线路管理的相关要求,有针对性地借助VR技术对无人机的使用场景进行模拟,通过这种方式来确保模拟训练的实际效果,使其符合预期的使用需求。具体来看,相关技术人员可以借助于相关VR技术平台,通过对无人机机体运行形式、承载部件以及主要目标任务等信息的录入,为操作人员营造出逼真的无人机操作环境。例如目前较为常用的STS-H1电力无人机巡线仿真培训系统,根据架空线路相关技术规范,全面模拟无人机在进行架空线路巡视过程中,可能遭遇的各类场景,并且其增加了巡线逻辑培养、安全知识教育以及操控技术提高等相关模块,帮助工作人员在短时内,快速掌握架空线路巡线工作中,对于无人机的操作要求。在场景模拟过程中,为最大限度地实现电力巡线场景的真实还原,其使用Lidar数据,对杆塔线路等环境进行建模,并将所建模型存储到三维引擎之中。相关人员在进入到VR模拟训练系统后,能够在视觉、听觉以及触觉等多个方面,感知电力系统巡线工作中,出现的各类常见问题,无形之中,增强了无人机模拟训练的有效性,保证了训练结果的针对性与有效性。

  2.2、 VR技术在无人机操作模拟训练中的设备模拟

  VR技术在无人机操纵模拟训练中的应用,不仅能够实现无人机工作场景的快速熟悉,减少陌生感,对于后续相关实际操作奠定了坚实基础。同时VR技术在很大程度上,实现了对无人机各设备组件的真实还原,使得相关人员在接受模拟训练的过程中,熟悉各类操作终端,增强模拟训练的普适性。在这一思路的指导下,在使用VR技术开展无人机模拟训练的过程中,需要结合模拟训练的相关要求以及培训工作的基本情况,合理选择模拟训练所使用的硬件设备,通过这种方式,保证了模拟培训的有效性,帮助受训人员快速投入到实际工作之中。例如STS-H1电力无人机巡线仿真培训系统其在用户界面,采用了真实无人机遥控仿真设备,该仿真设备与真实无人机遥控器几乎完全一致,涵盖了大多数四轴飞行器或者六轴飞行器的操控。在基础上,为受训人员提供基础飞行以及应急处理两个模块的模拟飞行训练,使得受训人员熟练掌握无人机起飞、降落、悬停等基本操作技巧,同时又能够针对信号干扰、动力不足等突发情况,进行应急操作技巧的学习与掌握,大大增强了无人机操作模拟训练的有效性,获得了更多的实操经验。同时在STS-H1电力无人机巡线仿真培训系统的支持下,使得受训者在短时间内,能够应对各类架空线路巡视任务,满足输电线路维护管理的相关要求。

  3 、结语

  VR技术在无人机模拟训练中的应用,进一步增强了操作能力,使其能够适应不同场景下的无人机操作需求,更好地推动输电线路巡视工作的使用需求,实现了架空线路的高效维护。文章在分析VR技术与无人机模拟训练工作内涵的基础上,结合过往有益经验,优化模拟训练方案,帮助线路操作人员在短时间掌握操作技巧,满足线路巡视要求。

  参考文献

  [1] 郭栋,何伟华,鱼敏.VR/AR技术联合SP辅助机动卫勤分队灾害救援模拟训练的思考[J].中国急救复苏与灾害医学杂志,2018(10):75-76.
  [2]刘文泉,赵自浩.VR智能管道模拟实战系统[J].石化技术,2019(7):52-53.

作者单位:广西电网有限责任公司北海供电局输电管理所 广西电网有限责任公司北海供电局 武汉大学电气工程学院/武汉傲睿尔科技有限公司
原文出处:张德钦,李斐,刘晓伟.无人机操纵模拟训练中的VR技术[J].通讯世界,2020,27(04):146-147.
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