高校虚拟校园平台的设计与开发

第２２卷第４期　２０１０年８月　电力系统及其自动化学报　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＵ—ＥＰＳＡ　Ｖｏ１．２２　ＮＯ．４　Ａｕｇ．　２Ｏ１０　

自动控制原理虚拟实验平台的设计与开发　

王焕然，徐颖秦　

（江南大学通信与控制工程学院，无锡２１４１２２）　

摘要：利用ＭＡＴＬＡＢ语言及其图形用户界面ＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌ　ｕｓｅｒ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ）功能和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ工具箱，通过设　置图形窗口、调整控件、设置属性、编写Ｍ文件等，设计和开发了《自动控制原理》虚拟实验平台和仿真软件，　通过创建现场菜单完成了对各实验界面的集成。该平台既能完成自动控制原理各种实验的仿真，又可以进行　实际系统的分析、综合与研究开发，从而达到激发学生学习和创新激情的目的。　关键词：ＭＡＴＬＡＢ语言；ＧＵＩ；自动控制原理；虚拟实验平台　中图分类号：ＴＰ１３　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００３—８９３０（２０１Ｏ）０４—０１５７　Ｏ４　

Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｆｏｒ　

Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｏｕｒｓｅ　

ＷＡＮＧ　Ｈ　ｕａｎ—ｒａｎ．ＸＵ　Ｙｉｎｇ—ｑｉｎ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊ　ｉａｎｇｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　

ＷＵＸｉ　２１４１２２。Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｇｕｒｅ　ｗｉｎｄｏｗ　ｓｅｔｔｉｎｇｓ，ｒｅｓｉｚｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ，ａｔｔｒｉｂｕｔｅ　ｓｅｔｔｉｎｇｓ　ａｎｄ　Ｍ　ｆｉｌｅｓ　ｗｒｉｔｉｎｇ　ｅｔｃ，ｔｈｅ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ａｎｄ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｆｏｒ”ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ”ｃｏｕｒｓｅ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｄｅｓｉｇｎ，Ｍａｔｌａｂ，ｗｉｔｈ　ｉｔｓ　ｓｔｒｏｎｇ　ｇｒａｐｈｉｃａｌ　ｕｓｅｒ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ（ＧＵＩ）ａｎｄ　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ　ｔｏｏｌｂｏｘ，　ｐｌａｙｅｄ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ．Ｖａｒｉｏｕｓ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｂｙ　ｃｒｅａｔｉｎｇ　ｆｉｅｌｄ　ｍｅｎｕ　ａｎｄ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｓｏｍｅ　ａｃｔｕａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｍｏｔｉｖａｔｅｓ　ｓｔｕｄｅｎｔ　ｐａｓｓｉｏｎ　ｆｏｒ　ｌｅａｒｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＭＡＴＬＡＢ　ｌａｎｇｕａｇｅ；ＧＵＩ；ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｖｉｒｔｕａｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　

浅谈虚拟校园文化网络平台的设计　

郝玲玲　

天津广播电视大学（天津３００１９１）　教育教学研究■　■■●　

【摘要】　校园文化是学校教育不可分割的重要组成部分，与传统校园文化建设相比，现代远程教育环　境下的校园文化建设具有自己的特点。本文以模块化形式对虚拟校园文化网络平台进行了设计，努力为远程学　习者营造出独具特色的校园文化氛围，以增强学生归属感，力求真正满足学生的不同需求，使学生无论身处何　地，都能感受到浓厚的校园氛围，最终达到全而提高网络教育质量的目的。　关键词虚拟校园文化平台设计　

一、引言　校园文化是学校教育不可分割的重要组成部　

分，良好的校园文化是塑造师生理想人格的“空　气”和“土壤”。随着计算机网络技术和网络教育　

的飞速发展，远程教育越来越显示了其自身特　

性，即改变了传统的教学方式和手段，教师与学　生处于准分离状态，所有教育教学活动均在一个　虚拟的网络环境完成。虚拟校园作为一所没有围　墙的大学，其校园文化建设上与普通教育应该是　

一致的。在这样的虚拟校园里如何形成符合远程　

教育教学规律的校园文化，如何利用远程教育资　源构建虚拟校园文化网络平台，这都是远程教育　

亟需解决的问题。　二、虚拟校园文化网络平台的特点　虚拟校园作为一所没有围墙的大学，与传统　校园文化建设相比，在很多方面都体现了它的便　

利。学习者通过计算机网络，根据自己选择的学　习方式去主动获取知识，最大限度地利用各种资　源，实现资源共享。但是，由于网络的非现实　

性、虚拟性、无形化等特征，使得虚拟校园文化　建设存在很多突出的挑战，从而更加具有自己的　特点。　第一，在远程教育中，教师和学生大部分时　

间处于时间、空间和心理上的准分离状态，面对　

面交流的机会很少。在这个虚拟校园中，教师从　传统的知识讲授者转变知识学习的指导者、文化　

知识的传授者、课程教材的执行者和教育教学的　

管理者。教师通过教学设计、制作教学资源、指　

导小组学习活动、网络辅导答疑等实现教学。由　此导致的一个负面影响是：学生接受知识的同　

基于虚拟现实技术的虚拟校园系统设计与实现

作者：刘明

来源：《中国新通信》 2017年第22期

一、虚拟现实的发展现状

虚拟现实（VR,Virtual Reality）技术是一种计算机仿真技术，通过对现实世界的模拟创造出一种全新的计算机高科技交互模拟系统，通过在多维信息空间上创建一个虚拟空间环境，使用户具有身临其境的沉浸感，并在虚拟现实的环境下实现交互，有助于使用者加深感受，启发认知，在游戏、影视、医疗、教育等诸多领域带来革命性的影响。

从国家政策层面来看，目前国家对虚拟现实领域的发展十分重视，在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中明确提出，大力推进虚拟现实等新兴前沿领域创新和产业化，形成一批新增长点。运用虚拟现实技术，从社会的、经济的、技术的角度进行的产品设计、系统设计、工艺流程设计、商业模式和服务设计。

虚拟现实技术属于前沿技术中信息技术部分三大技术之一，在国家发改委最新发布的“互联网+”领域创新能力建设专项中，重点内容包括了“虚拟现实/ 增强现实技术及应用”。

从VR 行业发展层面来看，VR 技术作为近年发展突飞猛进的新兴产业之一，拥有着庞大的潜在应用领域及巨大的市场前景。虚拟现实产业链长，产业带动比高，涉及产业众多，包括虚拟现实工具与设备、内容制作、分发平台、行业应用和相关服务等。2016 年4 月，工信部《虚拟现实产业发展白皮书5.0》提到：“2015 年中国虚拟现实行业市场规模为15.4 亿元，预计2016 年将达到56.6 亿元，2020 年国内市场规模预计将超过550 亿元，我国虚拟现实产业正在高速发展中”。

目前，虚拟现实技术已广泛地应用于教育、地产、工业仿真、医疗、旅游、电力、消防、军事等各行各业中，通过其沉浸感、交互性及构想性的显著特征开始不断地影响大众日常生活。

二、虚拟现实项目开发涉及的主要技术分析

MicrocomputerApplicationsVol.27,No.7,2011研究与设计微型电脑应用2011年第27卷第7期

文章编号：1007-757X(2011)07-0029-03

基于VRML的虚拟校园系统的研究和设计

宋燕燕，蒋博全，贾鹏程

摘要：虚拟校园基于现实大学的一个三维虚拟环境，用于支持资源管理、环境规划和学校发展。研究了虚拟校园系统的相

关技术，并运用三维建模技术，利用VRML强大的交互性，实现了中国传媒大学南广学院虚拟校园系统。

关键词：虚拟校园；VRML；建模

中图分类号：TP39文献标志码：A

0引言

虚拟校园系统是校园建筑及文化展示的理想方式，实时的三维空间表现能力、人机交互式的操作环境带来身临其境的感受，用户通过一定的方式可以从各个视角观察校园的内外建筑结构，感受校园文化。目前国内外研究的虚拟校园系统在实现方法上可分为两种，主要按照虚拟场景的构造方法来区分。一种是传统的基于几何建模的虚拟漫游技术，另一种是新兴的基于实景图像的全景技术。建模法实现的虚拟校园系统中虚拟景观大多具有精确对应的几何模型，得到的场景比较细腻、逼真，同时便于用户与虚拟场景中虚拟对象的交互。全景技术是一种基于图像绘制技术生成真实感图形的虚拟现实技术，是一种基于图像处理的技术，它是把相机环绕四周进行360°拍摄的一组校园实景照片拼接成一个全景图像，用一个专用的播放软件在单机或网络上显示。VRML(VirtualRealityModelingLanguage，虚拟现实建模语言)是一种基于web面向对象的三维造型语言，是计算机网络、多媒体技术与人工智能等技术的结合。本文基于VRML实现虚拟校园系统，使其临场感强，文件短小，易于在网络上传输。

1VRML

VRML是一种虚拟现实建模语言，它以Internet作为应用平台，作为构筑虚拟现实应用的基本构架。VRML文件是虚拟现实的文本性描述文件，可由任一文本编辑器编写，例如记事本、写字板等，也常采用一个功能强大并且使用简便的开发设计软件—VrmlPad。该文件以扩展名.wrl格式进行保存，一个VRML文件包括了一些主要的功能部件：文件头、场景图、原型和事件路由等。它的解释、执行和显示一般由专门的浏览器来完成，通过浏览器对VRML进行处理后，以声音和图像的形式展现出来，用户可以在“虚拟世界”中漫游，还可以通过感知器节点与虚拟世界进行交互。VRML文件的大小在实时渲染时影响场景，一方面是服务器与浏览者之间的传输时间，另一方面VRML文件的大小也直接影响到将场景载入浏览器。所以在创建场景的同时必须要考虑对场景的优化，提高场景的渲染速度。除了从硬件上提高计算机CPU速度、增加内存、选择好的显卡等方法外，也可以通过优化细节层次、利用纹理、使用脚本等方法，在不损失效果的同时，提高渲染的速度。在VRML场景中，空间直角坐标满足右手螺旋法则，就是说，右手四指从X方向转到Y方向，则拇指指的指向是Z方向。在默认情况下，X坐标向右为正；坐标向上为正；而Z坐标指向观察者，如图1所示：