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5G技术+eMBB应用场景的高速率应用,为VR_AR,高清视频,全息投影等提供可能-刘云博士

2021-04-16

VR虚拟现实技术快速发展,目前基于该技术发展的软硬件产品日益丰富,VR相关内容和应用不断增长和普及,国内外VR虚拟现实产业在内容、网络、终端、芯片和显示屏等不断壮大。VR技术基于5G网络的优势进行发展,具有三大特点,高速率、低时延、大连接。首先,它采用了毫米波技术使得数据传输速率远高于以前的蜂窝网络,比当前的有线互联网要快。第二个就是响应时间短,更有较低的网络延迟。第三个就是连接容量大,每平方公里可以接入100万台终端。这些优势也给5G技术提供了广泛的应用场景。eMBB为其中一大应用场景,它提供高速率应用,例如VR/AR,高清视频,全息投影等。虚拟现实就是VR技术集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术对虚拟环境进行创设,从而给人“身临其境”之感。

我国针对VR技术的研究起步较晚,但发展速度很快,近年来在各行各业中得到了较好的应用,并且取得了良好的反响,获得了各界的重视与支持。国内高等院校、研究机构与各大企业,也对VR技术的发展前景很感兴趣,纷纷投身VR领域的研究与应用之中。VR技术实现了视觉技术的突破,开发了虚拟现实应用管理系统,在虚拟建模、仿真培训等方面具有积极的推动作用。

VR技术已经取得了飞速的进步,在国内外得到了广泛的应用,涉及医疗、旅游、教育、建筑、军事等各个方面。

VR技术与不同领域的特点和需求相结合,可以开发建立多种类型的业务应用,产生巨大的经济和社会效益。

1、VR的热门应用

1.1 VR医疗 

VR 技术能够在一定程度上降低医疗护理实践中的风险。如,VR 技术与医疗护理教育培训的结合,能够促进护理专业学生学习,提高从业人员培训的效率以及质量,使其能够有充分的机会以及充足的案例强化自身的基本功以及应对特殊病患的能力,为进入临床进行较为充分的准备。VR 技术与远程操控技术的协同能够帮助患者在无医护人员情况下、居家环境中,也能够继续在 3D 立体化的影像操作中,明确治疗主要步骤及环节,保证医嘱执行的正确性。同时,VR 技术能够逐渐取代现有的文字交流、声音交流以及二维视频交流的形式,通过虚拟化的真人图像的交流形式提升医患沟通的效率,减少因沟通障碍而导致的医疗风险。VRML(虚拟现实造型语言)也是桌面式虚拟现实的一种常用实现手段,是一种在Internet网上应用极具前景的技术。它采用描述性的文本语言描述基本的三维物体造型,通过一定的控制,将这些基本的三维造型组合成虚拟场景,当浏览器浏览这些文本信息时,在本地解释执行,便可生成虚拟的三维场景,大大减少了在网上传输的数据量。基于这一类型的应用其实已经深入到我们生活中了,例如各类型运动手表以及一些医用设备就是应用了这一技术。

1.2 VR旅游

对于旅游专业的学生来说,旅游团队接待技能是十分重要的一项专业技能。传统的接待技能培训不仅很难对现实场景进行模拟,让学生切实体会接待技能的使用,而且对于一些突发状况的介绍也很难讲明白,这样会极大程度上降低学生学习的积极性。而如果在对学生的旅游团队接待技能进行培训时应用 VR 虚拟现实技术进行实际情况的模拟,便可以让学生更加直观地体会到旅游接待现场的情况,包括一些突发状况的出现都可以进行模拟,提高学生学习的兴趣,同时让学生在模拟过程中提高自己的专业技能和知识水平应用的熟练度。构建对知识的学习模拟系统是指学生可以借助 VR 虚拟现实技术对旅游专业各课程的知识进行学习和相关计算机操作系统的学习,并且通过构建知识学习的虚拟系统为学生提供在线学习平台,让学生可以随时随地进行专业知识的预习和回顾,加深学生对专业知识和技能的掌握。

2、VR技术在电力系统中的应用现状

变电站和输电线路是电力系统中最重要的组成部分,目前,国内各单位及高校已经根据各地特点建成多套110~500 k V各电压等级的虚拟变电站模型与各电压等级的输电线路。对于变电站而言,VR技术可以提供以下功能:

(1)在设计初期,可以通过建模验证各个设备结构之间的相对位置,制订出合理的部署方案,优化空间布局。

(2)系统建成后,可以给变电站作业人员的检修、维护工作提供直观、形象的指导,降低作业难度与风险,提高作业效率。

(3)可以给变电站人员进行变电站结构、功能、运行模式方面的仿真培训,降低培训的成本与风险。对于输电线路而言,VR技术可以提供下列功能:

(1)可以为输电线路建设模拟提供建模支持。

(2)可以提供输电线路建设过程中的环境模拟功能,预知建设事故与环境风险。

(3)可以建立灾害模拟及评估系统。

(4)可以建设运行轨迹模型。

(5)可以为线路工作人员提供模拟寻线功能。

在国内,多家公司研制的虚拟现实电力培训系统可为电力系统人员培训等工作提供一种沉浸式的、安全的、交互式的培训方式,不但可以三维显示设备的外部形状,还可以展示其内部构造及连接方式,揭示其逻辑关系;并且通过人机交互技术,学习电力设备的工作原理与检修维护方法,效果直接明了。根据异地学习人员的需要,运用互联网技术,建立多点分布式的VR教学系统,可进行多用户的系统操作,提供异地系统作业的环境。采用VR技术进行仿真培训,既可以节省培训成本,又可以有效降低培训中的风险,学习人员可以对场景进行360°的自由观测,对设备结构进行剖析,深入了解其组成和原理,获得书本上难以获得的直观感受。此外,电力虚拟仿真培训较为灵活,模型、数据、信息和交互方式的配置可根据需要来设计、建造、扩展、补充或组合。

3、行业未来

VR技术领域诞生于美国,最初是为了满足国防和航空航天的需要,随着计算机技术,特别是图形显示技术的快速发展,在实际生产中有了更多的应用。其主要的发展趋势方向是朝着生产便利的方向以及提供娱乐性活动的体验感。但同时,由于VR技术作为一项新兴的科学技术,它的发展也依赖这其他技术的发展,受当前其他各项科学技术的限制。其沉浸性,交互性等方面都需要进一步的改进与完善。但随着行业发展逐渐扩大,涉及的产业范围越来越广,完整的标准体系以及大部分的标准都需要陆续提出,研究和制定。统一的VR虚拟现实技术的标准体系和各环节技术标准是未来VR技术发展的奠基石。