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我国首套太空VR眼镜:内置陀螺仪和光学追踪两种模式

11月18日,历经33天太空之旅,我国航天员景海鹏、陈冬顺利返航。遨游太空时,两位航天员并不孤单,借助我国首套登陆太空的VR虚拟现实眼镜,他们能像观看3D电影一样,身临其境地看到家人与家中状况,从而缓在太空的心理压力。据悉,这套VR设备由中国航天员科研训练中心和北京理工大学共同研制。

 

我国首套太空VR眼镜登陆太空,资料图


为帮助中国航天员顺利完成在轨驻留新挑战,有效缓解心理压力,中国航天员科研训练中心决定采用具有高度沉浸感的虚拟现实技术来开展心理舒缓方法和技术的研究,特别为航天员配备了适用于太空环境的VR眼镜。

这套学名为心理舒缓组件的设备,其硬件部分包括嵌入式显示单元、头戴式单元、耳机和充电单元。嵌入式显示单元可播放有助于航天员心理舒缓的场景及声音,心理舒缓系统中的所有软件都在嵌入式显示单元上运行。为在最小体积下实现众多功能,装置采用头盔式结构。

心理舒缓系统通过虚拟现实技术可生成与现实相关场景,通过播放全景视频,配合视觉、听觉信息,舒缓航天员的紧张和焦虑等情绪;设备还会通过传感器自动监测头部姿态,调整画面的对应场景;在内容设计方面,经过航天员心理专家的不断测试与反馈,能生成山川湖海、“单位大家庭”与“幸福小家庭”等与现实相关的系列VR场景,有针对性地消除被试者当前的不良情绪。

在地面VR眼镜技术中,常是通过陀螺仪监测元件,来为场景提供基本的空间方向参考,从而实现对人体头部的跟踪。但在复杂特殊的太空失重条件下,不能保证陀螺仪能够正常工作。为此,北理工研究团队采用光学和陀螺仪两种跟踪模式,通过算法保证头部姿态与视频场景显示角度一致,实现了运动跟踪的准确保障。

此外,对VR设备中视频内容的选择,不再需要用手,而是通过对航天员头部运动跟踪,根据不同的头部姿态,来实现任意场景的选择,以及视频的播放、暂停和退出等功能,操作十分便利。

 

国际空间站宇航员用上了微软HoloLens AR头显,NASA希望用它来增强宇航员们在太空的表现。资料图


在国际上,美国宇航局NASA是目前VR和AR技术的最大支持者之一。NASA现已将微软的MR头盔HoloLens送到了国际空间站上,并将HTC Vive和Manus VR手套相结合来训练宇航员。现在这些仍然是VR和AR技术的早期阶段,公司和机构会逐渐发展出更具创造性的用途。不过NASA相信,在10年内,VR、AR、MR等技术将成为该机构员工的标配。

目前,无论是为宇航员提供VR影像还是VR体验,都还处于试验尝试阶段,仍需经过长期且复杂的试验后,才能证明VR在宇航员心理建设中的实际意义。但不管怎么说,VR与航天工作结合在一起,也标志着VR技术迈上了更高的台阶。

此文关键字:陀螺仪 传感器 传感器应用

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