基于增强现实和三维传感的复杂磁场互动学习系统研发

一、总体完成情况

本项目为河北省创新能力提升计划项目科学普及专项，于2020年6月立项，由华北电力大学独立承担，在华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室下属的电磁场与电磁兼容实验室进行实施。项目组投入人员共9人，其中教师2名，硕士研究生7名。2020.6-2021.6完成了基于增强现实和磁场有限元计算的磁场重构方法研究。2021.6-2022.6完成了基于增强现实和三维传感的磁场重构方法研究，开发了基于增强现实和三维传感的复杂磁场互动学习系统及应用，完成了论文发表和专利申请。基于本项目研究成果设计的工程电磁场教学案例获2021年高校电气类专业课程教学方法创新奖三等奖，基于本项目指导的大学生创新训练国家级项目《电磁场虚拟现实实验系统开发》获得优秀结题。

具体完成情况如下：

1、项目发表学术论文4篇，其中2篇SCI期刊论文，1篇EI期刊论文，1篇EI会议论文。

2、申请发明专利2项：《一种基于Augmented Reality的磁场学习系统》和《一种基于Arduino的三维磁场可视化方法》，都已进入实审阶段。

3、开发了可在移动手机端进行部署应用的互动学习系统1套。

4、培养硕士研究生7名。 

5、学习系统服务学习者约600人（选课593人），其中517人满意，满意度达到87.18%。

二、取得的重要成果及效益

基于增强现实和三维传感的复杂磁场互动学习系统综合了磁场有限元计算、三维磁场传感测量和增强现实技术，有效保证了系统的科学性。该系统将看不见摸不着的抽象磁场以三维形象化的形式加以呈现，并实现了虚实融合，让学习者产生了更强的真实感和沉浸感，并可在移动手机端进行部署应用。通过本项目，课题组掌握了基于增强现实和磁场有限元计算的磁场重构技术方法与基于增强现实和三维传感的磁场重构技术方法，纵观国内国外还没有包含该系统全部功能的类似学习系统。

三、查询下载方式

互动学习系统可部署安装在手机端，通过移动手机端摄像头检测不同的增强现实标志物，便可在在手机端屏幕上显示亥姆霍兹线圈磁场、变压器铁心磁场、变压器铁心夹件漏磁场等多种复杂磁场分布，并与真实空间实现虚实融合。通过手指触摸屏幕可以对复杂磁场分布进行旋转、缩放的细致观察。与此同时基于增强现实和三维传感的复杂磁场互动学习系统也实现了对动态变换位置关系的多目标复杂磁场的重构。

该互动学习系统APP及增强现实标志物下载二维码如下图。