一种飞机应急撤离培训系统的制作方法

1.本发明涉及仿真模拟领域，特别涉及一种飞机应急撤离培训系统。


背景技术：

2.民航运输是一种高风险行业。在遇到紧急情况时，民用飞机只能紧急迫降。迫降成功后，民用飞机内的首要功能在于保证如何快速将存活的乘客从飞机中撤离到指定的安全地点，这就是民机的应急撤离要求。为了保证民众的生命财产安全，faa、caac等各国民航局对影响撤离的一些飞机设计因素进行限制，并要求设计的飞机进行撤离适航符合性演示试验。具体而言，飞机内的布置应能保证乘客能在规定的假设场景下于90秒内(俗称的“黄金90秒”)撤离完毕。
3.由于飞机本身和飞行环境的复杂性，飞行过程中难以避免的会出现一些不可预见的故障或紧急情况。飞机遇险需要紧急撤离时，飞行机组和乘务组人员按照相应的预案和应急操作程序，快速应对，密切配合，维持客舱秩序迅速指挥乘客撤离。因此，为了能够争分夺秒的完成应急撤离，机组人员必须经过严格训练，且定期进行复训演练，以此来确保机组人员在应急撤离时能够熟知机组成员职责及任务、正确地运用飞机上的设备和设施、具备机组成员相互协调的能力。
4.应急撤离培训包括理论培训和实操训练。在传统的应急撤离培训中，理论培训主要以教员根据机组操作手册、教学ppt课件、演习视频等教学资料开展课堂教学为主，进行机型知识、应急设备、应急分工和程序等知识的培训；实操培训是借助乘务培训设备反复训练舱门开启和关闭、应急设备使用等操作，然后模拟应急场景，组织应急撤离机组联合演练。
5.应急撤离机组联合演练是一种综合性的动态培训，通常是召集志愿者作为乘客在人为设置的紧急场景下撤离，在此过程中训练机组人员。但是这样的演练存在较多的局限性，训练效果也受人员、设备及环境等因素影响，与实际情况存在较大差异。具体而言，首先，实景演习需要大量的志愿者、工作人员、医疗保障参与，需要耗费长时间和高成本来准备和组织，这使得演习本身存在较高的安全风险；其次，应急撤离演练弱化了事故现场，这与真实遇险而产生的恐慌心理对行为的影响并不相同，无法反应撤离人员在真实事故下的行为特征；最后，现行的应急撤离演练不可重复，并且受限于安全因素的考虑，现有的应急演练场所能够模拟的紧急情况种类也是有限的，并不能体现应急撤离情况的复杂性。因此寻找一种新的培训方式，实现多类型、更加逼真的紧急情况下的应急撤离演练对机组培训来说是十分必要的。


技术实现要素：

6.本发明的目的之一在于提供一种飞机应急撤离培训系统，该飞机应急撤离培训系统能够提供各类虚拟现实以及实际场景。
7.本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种飞机应急撤离培训系统，所述飞
机应急撤离培训系统包括多个交互设备、实体模型、集成处理系统等。所述多个交互设备能够被配置在学员身上以检测和采集学员的体型信息和肢体动作信息。所述实体模型与飞机部件中的一部分的形状、布置位置相同。所述集成处理系统被配置成能够从所述多个交互设备获取学员的体型信息和肢体动作信息，并通过所述交互设备为学员提供用于培训的虚拟环境和现实环境。所述集成处理系统包括培训场景模块、事故和故障仿真模块、智能体模块。所述培训场景模块被配置成能够向所述交互设备提供虚拟培训场景，其包括用于表征飞机部件中的另一部分以及机外场景的虚拟模型、表征所述学员的虚拟模型和对应于所述实体模型的虚拟模型。事故和故障仿真模块，所述事故和故障仿真模块被配置成能够在虚拟培训场景中随机生成展示在所述交互设备中的各种飞机故障。所述智能体模块被配置成能够基于用户的设定而生成虚拟乘客和/或虚拟机组人员，其中，所述虚拟乘客和/或虚拟机组人员被配置成能够在各种飞机故障条件下自动生成虚拟反应并将所述虚拟反应反馈至所述交互设备。
8.进行应急撤离培训时，当学员站立/落座在实体模型附近时，交互设备能够为学员反应其他位置的乘客的表情、机舱内的险情等情况；同时，实体模型能够为客户提供真实的触感。各个学员根据交互设备上展示的应急情况下的机舱场景、乘客以及机组人员的表情和动作会做出最贴合真实应急情况下的反应。飞机应急撤离培训系统因此能够为学员(乘客或机组人员)提供最接近真实应急情况下的飞机场景，从而为后期的飞机设计、管理提供有效数据。
9.在一种优选实施方式中，所述智能体模块包括用于仿真虚拟乘客的乘客智能体模块，其存储有乘客仿真数据库，所述乘客仿真数据库储存有彼此相互关联的生理特征、个性特征和情绪特征，所述乘客智能体模块被配置成能够基于虚拟乘客的生理特征、个性特征，以及采集到的其他人员的情绪特征而生成动作，其中，其他人员包括出现在所述培训场景中的虚拟乘客、乘客、虚拟机组人员、机组人员中的至少一个。智能体模块能够替代部分学员参与应急培训，这可以降低应急培训中对参与人员的人数要求。
10.在一种优选实施方式中，所述乘客智能体模块被配置成能够基于虚拟乘客的生理特征、个性特征、采集到的其他人员的情绪特征和所述飞机故障而生成所述虚拟乘客的动作。乘客智能体模块的相关参数可通过采集不同年龄阶段、性别、身体状况等不同乘客的应急状况下的相应表情、动作等历史数据得到。
11.在一种优选实施方式中，所述智能体模块还包括用于仿真虚拟机组人员的机组智能体模块，其被配置成能够使得所述虚拟机组人员响应于各种飞机故障下做出标准反应，所述标准反应包括肢体动作、声音动作和表情动作。与乘客支撑体模块类似地，机组智能体模块能够取代机组人员在应急撤离培训中的角色，降低应急撤离培训的培训成本。
12.在一种优选实施方式中，所述集成处理系统还包括用于为所述机组智能体模块提供标准动作数据库的学员智能体模块，其中，学员智能体模块能够采集机组人员的生理特征以及机组人员响应于各种故障下而做出的动作而生成的所述标准动作。
13.在一种优选实施方式中，所述飞机应急撤离培训系统还包括数据管理系统，所述数据管理系统被配置成用于存储学员在飞机故障下的应急反应，以及学员在各种飞机故障下所应做出的参考反应，所述应急反应和参考反应包括反应时刻、行进路线、行进时间。
14.在一种优选实施方式中，所述飞机应急撤离培训系统还包括考核评估模块，其中
所述考核评估模块基于学员在预定时刻的位置信息和行进时间评估所述学员是否成功撤离。
15.在一种优选实施方式中，所述考核评估模块基于所述应急反应和所述参考反应之间的动作方式、反应时刻、行进路线、行进时间的差异值生成所述学员的成绩。
16.在符合本领域常识的基础上，上述各优选实施方式，可任意组合，即得本发明各较佳实例。通过阅读下列的附图和详细描述本领域技术人员可理解本发明的其他系统、方法、特征和优点。目的是所有这种额外的系统、方法、特征和优点包括在本说明书中和本发明内容中，且包括在本发明的范围内，并被所附权利要求保护。
附图说明
17.为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。
18.图1为飞机应急撤离培训系统的构架图。
具体实施方式
19.接下来将参照附图详细描述本发明的发明构思。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围。在以下的具体描述中，例如“上”、“下”、“内”、“外”、“纵”、“横”等方向性的术语，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
20.参见图1，根据本公开的飞机应急撤离培训系统包括多个交互设备、实体模型、集成处理系统等。多个交互设备能够被配置在学员身上以检测和采集学员的体型信息和肢体动作信息。交互设备可包括vr头显、设置在学员各关节、肢干位置处的位置传感器、惯性传感器等等。交互设备一方面采集各学员的体型信息、肢体动作信息等，并同步反馈到各个学员的vr头显上。此时，各个学员能够通过vr头显得到自身在机舱内的位置、其他学员的位置和表情等信息、机舱内各个设备的位置、形状等信息。
21.此外，交互设备还用作采集学员的声音信息，通过下述的集成处理系统反向反馈给各个学员，从而为学员提供声、光信息，使得学员能够得到更接近飞机应急状况下的机舱感受。
22.实体模型与飞机部件中的一部分的形状、布置位置相同。一般地，实体模型包括飞机舱内限制学员动作的大件设备。具体地，实体模型可包括座位、登机门、服务门、应急门等。参与应急撤离培训时，实体模型不仅会通过交互设备为参与人员提供虚拟的感官体验，同时会为参与人员提供真实的触碰感受。在出现应急情况下，实体模型会为参与人员提供的真实环境下的机舱环境，限制其前进路线。
23.集成处理系统可视为培训系统的控制系统，其被配置成能够从多个交互设备获取学员的体型信息和肢体动作信息，并通过交互设备为学员提供用于培训的虚拟环境和现实环境。根据本公开内容，集成处理系统包括培训场景模块、事故和故障仿真模块、智能体模
块等。
24.其中，培训场景模块被配置成能够向交互设备提供虚拟培训场景，其包括用于表征飞机部件中的另一部分以及机外场景的虚拟模型、表征学员的虚拟模型和对应于实体模型的虚拟模型。飞机部件中的另一部分一般包括灯光、窗户等。培训场景模块能够搭建各类机外的各类场景也可根据应急撤离的模拟场景进行构建，构建的对象可包括地形、植被、机场、建筑、河流、天气以及照明水平等，例如机场撤离模拟机场环境，水上撤离模拟水波环境等。
25.事故和故障仿真模块被配置成能够在虚拟培训场景中随机生成展示在交互设备中的各种飞机故障。培训场景模块能够搭建各类舱内环境，例如烟雾、火情、水淹等等。客舱失火出现浓烟、燃油泄漏、飞机进水等。根据本公开内容，事故和故障仿真模块还能够向交互设备提供声音信号。与一般的仿真系统不同的是，本公开的事故和故障仿真模块提供的飞机故障场景是随意设置的。具体地，事故和故障仿真模块模拟产生真实的事故画面和声音效果，会在登机门、服务门、应急门、驾驶舱舱门、应急滑梯、应急滑梯充气、过道堵塞等故障中随机进行设置，并映射在飞机对应的基础环境上。随机生成的应急撤离场景有利于考察和锻炼乘务员的随机应变的能力。
26.智能体模块被配置成能够基于用户的设定而生成虚拟乘客、虚拟机组人员，其包括用于仿真虚拟乘客的乘客智能体模块以及用于仿真虚拟机组人员的机组智能体模块等。由智能体模块生成的虚拟乘客、虚拟机组人员能够在各种飞机故障条件下自动生成虚拟反应并将虚拟反应反馈至交互设备。
27.乘客智能体模块存储有乘客仿真数据库。乘客仿真数据库储存有彼此相互关联的生理特征、个性特征和情绪特征。乘客智能体模块被配置成能够基于虚拟乘客的生理特征、个性特征，以及采集到的其他人员的情绪特征而生成动作，其中，其他人员包括出现在培训场景中的虚拟乘客、乘客、虚拟机组人员、机组人员中的至少一个。为了保证生成的虚拟乘客能够根据机舱环境和其他虚拟乘员做出的反应与真实乘客的反应相一致，虚拟乘客的对应反应可由特征属性、感知、决策、行为、运动等方面对其进行定义，从而赋予人的特性以及个体差异性。特征属性、感知、决策、行为、运动与虚拟乘客的应急撤离培训状态下的反应之间的关系可通过对乘客的历史数据构件算法模型。虚拟乘客模块模型可生成不同乘客体型的虚拟乘客，例如成年人、儿童、婴儿等。关于个性，例如可基于人工生命方法建立智能体仿真模型，诸如ocean个性模型，当然，其他的模型也是可行的。
28.根据本技术，用于反应虚拟乘客在各种应急情况下的反应的特征包括乘客的年龄阶段、性别、身体状况，乘客的相应表情、动作等。虚拟智能体模块生成的虚拟乘客能够取代参与演习的真实乘客，因此可以规定更少的参与演习的真实乘客来参与演习。
29.在实际演习过程中，乘客通过vr头显能够在视觉范围看到真实乘客以及虚拟乘客在各类应急条件下的真实反应，以及飞机处于应急条件下机舱内的其他情况，如物件脱落、喷水、烟雾、声光报警等，参与演习的乘客因此能够体会最接近处于真实应急状况的机舱环境，并做出对应的真实动作。
30.考虑到飞机应急撤离培训系统包括实体模型，因此乘客参与演习过程中不仅可以通过vr头显感受机舱内的各类声音、光线信号(含虚拟乘客、乘客、机组人员表情、位置等)，还可以通过身体与对应实体模型的接触而或者触感。这进一步使得乘客在飞机应急撤离培
训系统做出更接近真实飞机应急状况的反应，从而为设计人员提供改良飞机设计的资料。
31.进一步参见图1，用于仿真虚拟机组人员的机组智能体模块被配置成能够使得虚拟机组人员响应于各种飞机故障下做出标准反应。虚拟机组人员的标准反应包括肢体动作、声音动作和表情动作等。与乘客支撑体模块类似地，机组智能体模块能够取代机组人员在应急撤离培训中的角色，降低应急撤离培训的培训成本。在本技术中，机组人员包括机长、乘务员以及其他具备应对各类飞机应急情况处理能力的人员。机组人员已经过系统培训，在飞机出现各类应急情况下，其可以做出合理、及时的处理。例如，机组人员在应急情况下可以及时按照最优路径朝舱门行进。对于乘务人员，其具备引导各个乘客以合理的方式行进。
32.在本技术的集成处理系统中还设有用于为机组智能体模块提供标准动作数据库的学员智能体模块，其中，学员智能体模块能够采集机组人员的生理特征以及机组人员响应于各种故障下而做出的动作而生成的标准动作。
33.在一种优选实施方式中，飞机应急撤离培训系统还包括数据管理系统。数据管理系统被配置成用于存储学员在飞机故障下的应急反应，以及学员在各种飞机故障下所应做出的参考反应，应急反应和参考反应包括反应时刻、行进路线、行进时间。其中，学员在各种飞机故障下所应做出的参考反应可通过记录具备完备的飞机故障处理能力的乘客或机组人员的应急反应而生成。一般地，参考反应集合由乘务员的各类应急反应组成，其可以在进行实际应急培训前进行采集而生成。
34.优选地，飞机应急撤离培训系统还包括考核评估模块，其中考核评估模块基于学员在预定时刻的位置信息和行进时间评估学员是否成功撤离。
35.在一种优选实施方式中，考核评估模块基于应急反应和参考反应之间的动作方式、反应时刻、行进路线、行进时间的差异值生成学员的成绩。具体而言，例如，系统可识别应急培训参与人员的行进路线，并将其与参考反应中的标准行进路线进行对比而生成结果。此外，考核评估模块将动作方式、反应时刻、行进路线、行进时间设置了权重因子，以此将各种应急反映在撤离过程中的重要性体现在评判结果中。例如，将行进时间的权重因子设置得较大，并且在行进时间超过90秒后，将学员的演习成绩直接设定为不合格。
36.在演习完成后，工作人员可以从数据管理系统中调取演习参与人员的视频资料。通过结合视频资料实现场景再现，工作人员可以带着学员开展复盘，结合考评结果深入思考和分析培训过程中的处置行为，学员能看到自己和同伴做出的应对行为，更为加深印象，以便找到应对类似问题的最佳方式。
37.进行应急撤离培训时，当学员站立/落座在实体模型附近时，交互设备能够为学员反应其他位置的乘客的表情、机舱内的险情等情况；同时，实体模型能够为客户提供真实的触感。各个学员根据交互设备上展示的应急情况下的机舱场景、乘客以及机组人员的表情和动作会做出最贴合真实应急情况下的反应。飞机应急撤离培训系统因此能够为学员(乘客或机组人员)提供最接近真实应急情况下的飞机场景，从而为后期的飞机设计、管理提供有效数据。
38.最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在
本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。