【系列】北理工空间载荷之太空VR眼镜，央视《科技之光》专访
编者按
志上九天揽月，愿赴星辰大海，北京理工大学在航天事业的征途中且思且行。学校根据“拓天”的战略发展规划，针对决定着飞行器规模、轨道需求、所形成能力，是空间科技领域的关键核心技术之一的有效载荷，顶层设计、谋篇布局，组建空间载荷研究院。通过跨学科组织空间载荷技术科研队伍，进一步加强空间载荷技术的理论基础和关键技术攻关，聚焦研发具有北理特色的载荷及应用，促进学校空间载荷资源的整合与共同发展。我们将推出系列报道，为大家介绍过去几年里我校在空间载荷方面取得的骄人成果。
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中央电视台科教频道 《太空VR眼镜北京造》
央视《科技之光》中，北京理工大学光电学院硕士生李跃同学参加了一项有关VR眼镜的心理测试。从一开始聆听轻音乐的舒缓到拼不出魔方的焦躁再到之后心情的平和，这其中起到重要作用的便是李跃从VR眼镜中所看到的身临其境般美丽的大好河山之景……
北理工VR眼镜究竟有何神奇之处？
相信从上面的视频中，你已经有所了解。
还想继续深入了解？下滑下滑~
”2016年10月17日，航天员景海鹏、陈冬搭乘神舟十一号飞船翱翔星际太空。景海鹏在第三次出征太空之际曾这样道别：“家人们，咱们北京见！”，而在轨飞行的33天里，两位航天员与家人并未感觉分别“许久”，除了与地面通讯联络并进行视频外，他们首次运用中国自主研发的VR技术，在浩瀚的太空中回到自己熟悉的家，与亲人们面对面的实现“团聚”。
这是北京理工大学为航天员的心理支持增添的一大“硬件”。
太空VR眼镜是啥？
这套学名为“心理舒缓组件”的空间载荷，由中国航天员科研训练中心与北京理工大学共同研发。由北京理工大学光电学院、生命学院组成的科研团队，根据航天员科研训练中心制定的航天员在轨心理舒缓方案，按照航天载荷标准打造出中国首套登陆太空的VR设备。这款为航天员“量身订制”的VR心理舒缓系统，可以帮助航天员获得完全沉浸式的场景体验，经多次地面测试评估，相关功能模块均正常工作，为航天员在轨驻留提供了有效支持，舒缓心理压力，保障航天科研探索任务的顺利完成。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。为了在最小的体积下实现众多功能，装置采用头盔式结构。
航天员执行航天任务过程中，容易由于工作环境产生焦虑、孤独等负面情绪。心理舒缓系统通过播放全景视频的方式，配合视觉、听觉的设计，完成场景的生成与显示的工作，航天员以高沉浸的方式观看心理舒缓系统生成的场景，随着头部的转动，显示在面前的画面也随之转动。
虚拟现实技术可以为使用者提供高沉浸的虚拟环境，系统通过全景拍摄，清风微拂的竹林，绚丽多彩的海底世界，白雪皑皑的山峰、碧波荡漾的西湖……祖国的大好河川与名胜古迹历历在目。不仅能够为航天员提供360度任意观察的全景视频，还特意拍摄了航天员所熟悉的训练环境以及航天员与家人团聚的情景，画面其乐融融、温馨幸福，实现了航天员与家人的隔空“团聚”。
太空VR眼镜是怎么打造的？
自2007年起，北京理工大学就与中国航天员科研训练中心合作开发基于VR技术的心理舒缓系统，以协助长期在轨飞行的航天员疏解心理压力。执行此次飞行任务的航天员景海鹏曾经对基于VR的心理舒缓系统第一代产品进行过试用，并提出了宝贵的建议，这次任务应用的是第二代产品。
虽然VR技术和装备的研究对北京理工大学来说已经较为成熟，但完成航天任务还要面对更为“严苛”的挑战。由于飞船载荷要求的限制，VR设备必须遵守严格的尺寸、重量范围及技术要求，北京理工大学团队尽显军工特色高校的作风传统，无论是外观、硬件还是软件，都在原有技术上进行了创新和突破，出色的完成了任务。王涌天教授更是高度重视此次任务，直接参与系统设计方案的确定，对保障任务的顺利完成做出了重要贡献。
为了使得心理舒缓系统在使用中达到更好的效果，系统在开发过程中，经历了和航天员心理专家的反复沟通和商讨。针对航天员在轨心理舒缓的特点和特殊性，在满足多种需求的同时，不仅拍摄了多种全景场景，通过航天员身边熟悉的事物帮助航天员进行心理舒缓，还始终强调软件整体设计要简单，使用要简便。
太空环境复杂，在地面VR设备中，一般是通过陀螺仪来为场景提供基本的空间方向参考，实现对人头部的跟踪，但在太空失重条件下，不能保证陀螺仪能够正常工作。为此，团队的师生们经过研究，最终决定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的一致，实现运动跟踪的准确保障。
写在最后
伴随着神舟十一号任务的圆满成功，中国首套登陆太空的VR虚拟现实设备成功服务于祖国航天事业，为航天员长期在轨提供了生命健康保障。北京理工大学将继续发挥自身科研优势，按照“强地、扬信、拓天”的特色发展路径，为建设中国特色世界一流理工大学而不懈努力！
策划：党委宣传部 韩姗杉
供稿：党委宣传部 马瑶
整理：党委宣传部 张长鑫
编辑：i北理工作室 刘奕彤