vr技术的通信虚拟实验室研究(附件)【字数：16139】
摘 要摘 要虚拟现实技术（VR）经过多年研究，近年来十分活跃，是一种研究与应用技术。它发展迅速，为高等教育中的实践教育提供了巨大的发展空间和可能性。使用虚拟现实技术搭建的虚拟现实通信实验室与传统的通信实验室相比，具有巨大的优越性。本文将从虚拟现实的概念入手，概述其发展过程、研究和应用现状，并且将重点介绍虚拟现实技术在教学中的应用和相关的技术。并针对高校实践教学中存在的问题，结合我校通信工程专业实践教育特点、要求，结合现代的虚拟现实技术，为师生构筑一个可操作可交互的虚拟现实通信实验室。基于上述内容，结合自身经历，选取经典器材示波器作为案例，设计了并实现了虚拟现实通信实验室。以求基于此虚拟实验室，激发学生的学习欲望。关键词虚拟现实；虚拟实验室；三维虚拟学习环境；人机交互摘 要 I
目 录
摘 要 I
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 课题研究意义 1
1.3 实践教学模式创新探讨 2
第二章 开发环境与平台介绍 3
2.1 引言 3
2.2 开发工具UNITY介绍 3
2.3 开发工具VISUALSTUDIO2015介绍 6
第三章 开发关键技术介绍 8
3.1 虚拟现实的概念与发展历史 8
3.2 虚拟现实研究现状 9
3.2.1 虚拟现实技术的结构特点与类型 10
3.2.2 虚拟现实技术实现相关技术简介 14
第四章 项目实现与测试 17
4.1 虚拟现实实验室功能分析 17
4.2 系统构架 17
4.3 系统功能实现 20
4.3.1 场景搭建 20
4.3.2 示波器功能实现 22
4.3.3 虚拟现实功能实现 24
4.4 系统功能测试 25
结语 31
致谢 32
参 考 文 献 33
第一章 绪论
1.1 研究背景
在2016年，虚拟现实（VR）技术经过了长时间的发展和完善，终于真正进入了公众的视野，HTC，Oculus，S *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
ONY三大头戴式虚拟现实设备的发售正式打开了民用虚拟现实的大门，全球各大厂商如三星，谷歌，微软，FaceBook等等纷纷公布各自在虚拟现实领域的研究成果，人手一台或许将是虚拟现实头显的未来。尽管虚拟现实技术目前还存在一些缺陷与不足，但是毫无疑问，民用虚拟现实大门的开启为各行各业提供了非常多的可能性。
与虚拟现实火热的发展不同，高校的实践教育目前面临着很尴尬的处境。从1999年高校大规模扩招开始，我国高等教育不再是精英化而是大众化，极大提高了我国的综合人民素质，增强了我国在国际社会的竞争力。但是大规模扩招也为高等教育带来了严峻的挑战，师资力量不足，高等教育不能完全适应经济社会的需求。高等教育背负着为社会输送高素质人才和具有拔尖创新能力人才的重大任务，提升高等教育质量和学生创新水平和实践能力的需求应运而生。
我国高等教育总是强调理论教学，教学安排也是理论为主实践为辅。此外，由于我国扩招的影响，一些高校，尤其是理工科院校面临的硬件条件不足和经费紧缺等困难更佳严峻，实践教学质量进一步下滑。这种情况不可避免地导致了毕业生就业方面的尖锐问题：相当数量的毕业生无法就业，国家紧缺高级人才，用人单位不能招收到合格、合用的工作人员，同时具有扎实理论基础和丰富实践经验的人才短缺。目前高校实践教学存在的问题有：第一，不能保证较高的实践教学设备完好率、更新率；第二，实验所需耗材不能及时补充；由于这两点问题的存在，高校实践教学现在面临着十分尴尬的处境，实践教学是高校教育的一个不可或缺的环节，但是高校却又无法保证实践教学质量，与用人单位需求脱节，学生不能真正掌握实践技能，目前我国高校的实践教育水平已经难以满足需求。
1.2 课题研究意义
在研究背景一节中已经提到过虚拟现实技术的实际应用化和高校实践教育目前存在的两个主要问题：实验设备老旧，耗材补充不及时，但是也正如前文提到的，虚拟现实民用化大门的开启为各行各业提供了非常多的可能性，包括高校实践教育。由于虚拟现实具有可交互的特点，将虚拟现实技术应用于高校实践教育中能够取得非常不错的效果，而且无需担心设备更新换代和耗材补充的问题，实验设备有更新的话，只需更新模拟程序即可，还能够降低实践教学场地的需求，能够极大缓解高校的资金压力，同时取得优质的教学效果。让学生能够人人参与到实践教育中，让高校可以紧跟用人单位的需求，调整实践教学内容。
1.3 实践教学模式创新探讨
实践教学是多数高校教育的重要环节，实践教学能够培养学生的观察能力与实践能力，激发学生学习兴趣，是高等教育中不可或缺的一环。实践教学的意义在于，通过鼓励学生亲自上场动手操作，将书本与实践操作经验结合，深化对知识的理解。从而达成提高学生观察能力、分析能力以及创新能力的目的。但是，现在高校实践教学仍然存在一些问题阻碍着实践教学质量的提高。
例如实验设备老旧，更新缓慢；某些实验存在安全隐患，难以进行；某些实验耗费耗材数量大，增加经费支出；设备数量有限，难以满足让所有学生都能实际操作的需求；
综上，以上问题均可以使用虚拟实验室来解决，首先虚拟实验室可以使用最新的计算机技术来模拟实验仪器，改进传统的实践教学方法，为解决高校实践教学的尴尬现状提供了一个崭新的思路。
虚拟现实技术在实验教学中的具体应用就是虚拟实验室，虚拟实验室是基于虚拟现实技术的一个虚拟空间，由于虚拟现实技术的特性，虚拟实验室有这传统实验室不可比拟的性能和特点。1）节省实验成本，实验不消耗实验材料，可不限次数地重复才做。2）安全，在虚拟实验环境中可以放心地去做各种危险实验[1]。如此一来，实践教学便能够跟上时代的发展，与时俱进，时刻提供最新的实践教学，为培养满足社会需求的高素质人才提供巨大助力。
目 录
摘 要 I
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 课题研究意义 1
1.3 实践教学模式创新探讨 2
第二章 开发环境与平台介绍 3
2.1 引言 3
2.2 开发工具UNITY介绍 3
2.3 开发工具VISUALSTUDIO2015介绍 6
第三章 开发关键技术介绍 8
3.1 虚拟现实的概念与发展历史 8
3.2 虚拟现实研究现状 9
3.2.1 虚拟现实技术的结构特点与类型 10
3.2.2 虚拟现实技术实现相关技术简介 14
第四章 项目实现与测试 17
4.1 虚拟现实实验室功能分析 17
4.2 系统构架 17
4.3 系统功能实现 20
4.3.1 场景搭建 20
4.3.2 示波器功能实现 22
4.3.3 虚拟现实功能实现 24
4.4 系统功能测试 25
结语 31
致谢 32
参 考 文 献 33
第一章 绪论
1.1 研究背景
在2016年，虚拟现实（VR）技术经过了长时间的发展和完善，终于真正进入了公众的视野，HTC，Oculus，S *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
ONY三大头戴式虚拟现实设备的发售正式打开了民用虚拟现实的大门，全球各大厂商如三星，谷歌，微软，FaceBook等等纷纷公布各自在虚拟现实领域的研究成果，人手一台或许将是虚拟现实头显的未来。尽管虚拟现实技术目前还存在一些缺陷与不足，但是毫无疑问，民用虚拟现实大门的开启为各行各业提供了非常多的可能性。
与虚拟现实火热的发展不同，高校的实践教育目前面临着很尴尬的处境。从1999年高校大规模扩招开始，我国高等教育不再是精英化而是大众化，极大提高了我国的综合人民素质，增强了我国在国际社会的竞争力。但是大规模扩招也为高等教育带来了严峻的挑战，师资力量不足，高等教育不能完全适应经济社会的需求。高等教育背负着为社会输送高素质人才和具有拔尖创新能力人才的重大任务，提升高等教育质量和学生创新水平和实践能力的需求应运而生。
我国高等教育总是强调理论教学，教学安排也是理论为主实践为辅。此外，由于我国扩招的影响，一些高校，尤其是理工科院校面临的硬件条件不足和经费紧缺等困难更佳严峻，实践教学质量进一步下滑。这种情况不可避免地导致了毕业生就业方面的尖锐问题：相当数量的毕业生无法就业，国家紧缺高级人才，用人单位不能招收到合格、合用的工作人员，同时具有扎实理论基础和丰富实践经验的人才短缺。目前高校实践教学存在的问题有：第一，不能保证较高的实践教学设备完好率、更新率；第二，实验所需耗材不能及时补充；由于这两点问题的存在，高校实践教学现在面临着十分尴尬的处境，实践教学是高校教育的一个不可或缺的环节，但是高校却又无法保证实践教学质量，与用人单位需求脱节，学生不能真正掌握实践技能，目前我国高校的实践教育水平已经难以满足需求。
1.2 课题研究意义
在研究背景一节中已经提到过虚拟现实技术的实际应用化和高校实践教育目前存在的两个主要问题：实验设备老旧，耗材补充不及时，但是也正如前文提到的，虚拟现实民用化大门的开启为各行各业提供了非常多的可能性，包括高校实践教育。由于虚拟现实具有可交互的特点，将虚拟现实技术应用于高校实践教育中能够取得非常不错的效果，而且无需担心设备更新换代和耗材补充的问题，实验设备有更新的话，只需更新模拟程序即可，还能够降低实践教学场地的需求，能够极大缓解高校的资金压力，同时取得优质的教学效果。让学生能够人人参与到实践教育中，让高校可以紧跟用人单位的需求，调整实践教学内容。
1.3 实践教学模式创新探讨
实践教学是多数高校教育的重要环节，实践教学能够培养学生的观察能力与实践能力，激发学生学习兴趣，是高等教育中不可或缺的一环。实践教学的意义在于，通过鼓励学生亲自上场动手操作，将书本与实践操作经验结合，深化对知识的理解。从而达成提高学生观察能力、分析能力以及创新能力的目的。但是，现在高校实践教学仍然存在一些问题阻碍着实践教学质量的提高。
例如实验设备老旧，更新缓慢；某些实验存在安全隐患，难以进行；某些实验耗费耗材数量大，增加经费支出；设备数量有限，难以满足让所有学生都能实际操作的需求；
综上，以上问题均可以使用虚拟实验室来解决，首先虚拟实验室可以使用最新的计算机技术来模拟实验仪器，改进传统的实践教学方法，为解决高校实践教学的尴尬现状提供了一个崭新的思路。
虚拟现实技术在实验教学中的具体应用就是虚拟实验室，虚拟实验室是基于虚拟现实技术的一个虚拟空间，由于虚拟现实技术的特性，虚拟实验室有这传统实验室不可比拟的性能和特点。1）节省实验成本，实验不消耗实验材料，可不限次数地重复才做。2）安全，在虚拟实验环境中可以放心地去做各种危险实验[1]。如此一来，实践教学便能够跟上时代的发展，与时俱进，时刻提供最新的实践教学，为培养满足社会需求的高素质人才提供巨大助力。
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