虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軍事裝備培訓(xùn)中的應(yīng)用研究

劉存海++張勇++張紀(jì)磊++孫江

摘 要 論述虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本概念、發(fā)展歷程和主要特點(diǎn)，討論現(xiàn)階段軍事裝備培訓(xùn)中存在的一些問題。結(jié)合軍事職業(yè)教育發(fā)展的特點(diǎn)，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)與軍事裝備培訓(xùn)相結(jié)合的可行性進(jìn)行探討，并對實施方案進(jìn)行詳細(xì)解析。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實；軍事職業(yè)教育；裝備培訓(xùn)；可視化

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）14-0044-02

Research on Application of Virtual Reality Technology in Trai-ning of Military Equipment//LIU Cunhai， ZHANG Yong， ZHANG Jilei， SUN Jiang

Abstract The basic concepts， development process and main fea-tures of virtual reality technology are discussed， and some problems existing in the training of military equipment at present are analyzed.

Combined with the characteristics of military vocational education development， the feasibility of the combination of virtual reality technology and military equipment training is discussed， and the im-

plementation of the program is analyzed in detail.

Key words virtual reality； military vocational education； equipment training； visualization

1 前言

近年來，軍事職業(yè)教育的發(fā)展受到越來越多的關(guān)注[1-3]。2014年6月，四總部頒發(fā)《關(guān)于加快發(fā)展軍事職業(yè)教育的實施意見》，《意見》指出，發(fā)展軍事職業(yè)教育是黨中央、中央軍委做出的戰(zhàn)略部署，是健全軍隊院校教育、部隊訓(xùn)練實踐、軍事職業(yè)教育三位一體新型軍事人才培養(yǎng)體系的重大舉措，是軍事人才培養(yǎng)的重要方式，是創(chuàng)建學(xué)習(xí)型軍營的核心載體，也是推動戰(zhàn)斗力生成提高的有效途徑，對于培養(yǎng)造就大批能夠擔(dān)當(dāng)強(qiáng)軍重任的高素質(zhì)新型軍事人才具有重要意義[4-6]。

隨著科技的不斷進(jìn)步和國防現(xiàn)代化的需要，各種新式軍事裝備不斷裝配部隊，?軍事裝備接裝培訓(xùn)作為軍事職業(yè)教育中的一個組成部分，培訓(xùn)質(zhì)量的好壞越來越受到重視，因為這直接決定了部隊對裝備的掌握程度，也間接影響著未來戰(zhàn)爭的勝負(fù)。而傳統(tǒng)的以院校和科研院所為主體的接裝培訓(xùn)的教育模式表現(xiàn)出極大的局限性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種新的教學(xué)手段，在提高裝備培訓(xùn)質(zhì)量方面有著其他教育方式無法替代的優(yōu)點(diǎn)[7]。

2 軍事裝備培訓(xùn)困境

隨著國防和軍隊現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，軍事裝備的復(fù)雜程度越來越高，培訓(xùn)所涉及的單位也越來越多，這給通過院校和相關(guān)科研院所進(jìn)行裝備培訓(xùn)的傳統(tǒng)教育模式帶來極大的挑戰(zhàn)，突出表現(xiàn)在以下三個方面。

1）用于培訓(xùn)的場地教學(xué)裝備數(shù)量有限，而每期接受培訓(xùn)的學(xué)員數(shù)量眾多，這就造成個人實際上機(jī)操作的時間很少，培訓(xùn)效果不好。很多情況下培訓(xùn)完成后，學(xué)員在自己使用裝備時仍然不會，造成裝備使用不熟練，不能發(fā)揮軍事裝備應(yīng)有的技術(shù)性能，嚴(yán)重影響部隊的戰(zhàn)斗力。

2）現(xiàn)在的武器裝備結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，造價昂貴，型號多，數(shù)量少，再加之裝備使用年限有限，這使得在實際裝備上進(jìn)行長時間的練習(xí)和操作成為奢侈。特別是在信息化的今天，結(jié)合實際裝備開展教學(xué)，極易暴露裝備的有關(guān)性能參數(shù)。

3）由于裝備的復(fù)雜性，通過傳統(tǒng)的接裝培訓(xùn)模式去熟練掌握各種故障的判斷和排除變得異常艱難，有些實際故障很難利用實際裝備進(jìn)行模擬和設(shè)置，這使得要想通過短期的接裝培訓(xùn)掌握裝備的全部故障情況變得越來越不現(xiàn)實，給實施接裝培訓(xùn)的教員和接受培訓(xùn)的學(xué)員都提出不小的難題。大多數(shù)的故障講解都依靠枯燥、煩瑣和抽象的理論講解，教員講得精彩異常，可學(xué)員感覺就是理解不了，極大地影響了新裝備后期的維修維護(hù)水平。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實是人們通過計算機(jī)對復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式。與傳統(tǒng)的人機(jī)界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。虛擬現(xiàn)實中的“現(xiàn)實”是泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環(huán)境，它可以是實際上可實現(xiàn)的，也可以是實際上難以實現(xiàn)的或根本無法實現(xiàn)的。而“虛擬”是指用計算機(jī)生成的意思。因此，虛擬現(xiàn)實是指用計算機(jī)生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用各種特殊裝置，將自己“投射”到這個環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有多感知性、浸沒感、交互性和構(gòu)想性等特點(diǎn)。

4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與軍事裝備培訓(xùn)結(jié)合的可行性

虛擬現(xiàn)實技術(shù)與軍事裝備培訓(xùn)結(jié)合的實施方案 虛擬現(xiàn)實技術(shù)打破了傳統(tǒng)接裝培訓(xùn)過程中的各種局限。

首先，利用SolidWorks和3ds MAX軟件平臺構(gòu)建實際裝備的三維仿真模型，模型具有實際裝備全部結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)。利用燈光材質(zhì)等渲染技術(shù)，建立一個與真實環(huán)境一樣的裝備培訓(xùn)的環(huán)境模型，使用者可以沉浸在類似真實的接裝環(huán)境中。

其次，將三維仿真模型導(dǎo)入Virtools和EON虛擬現(xiàn)實軟件平臺，利用軟件編程和功能程序模塊賦予模型各種交互功能，并能模擬出真實裝備的拆裝過程和實際故障。endprint

最后，利用Visual Studio和數(shù)據(jù)庫技術(shù)構(gòu)建用戶使用交互界面，形成齊備的虛擬軟件。

虛擬軟件包括裝備使用、裝備維護(hù)維修和裝備拆裝三大功能平臺，如圖1所示。裝備使用平臺可以幫助使用者學(xué)習(xí)裝備的操作使用，包括功能介紹、裝備操作規(guī)程和裝備虛擬操作三部分內(nèi)容。裝備維護(hù)維修平臺可以輔助使用者學(xué)習(xí)裝備的維護(hù)維修方法和裝備故障的檢查與排除方法，包括維護(hù)維修操作規(guī)程和故障虛擬設(shè)置與排除兩部分內(nèi)容。裝備拆裝平臺可以讓使用者在了解拆裝操作規(guī)程的基礎(chǔ)上，練習(xí)裝備的拆裝，熟悉各部分結(jié)構(gòu)的裝備特點(diǎn)。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)與軍事裝備培訓(xùn)結(jié)合的裝備培訓(xùn)模式，可以使受訓(xùn)者借助各類網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行裝備使用和維護(hù)維修學(xué)習(xí)。軟件可以模擬實際裝備的各種功能和實際故障，對裝備的使用培訓(xùn)和維護(hù)維修等教學(xué)內(nèi)容都可以進(jìn)行逼真的模擬。接裝培訓(xùn)完成后，學(xué)員也可以利用這種虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行裝備的使用練習(xí)和故障排除訓(xùn)練，等虛擬設(shè)備完全掌握后，再到實際裝備上進(jìn)行實地操控，這會極大地提高學(xué)員對裝備的使用和維護(hù)水平，對戰(zhàn)爭中裝備的實際性能的發(fā)揮有著至關(guān)重要的作用，從而也會成為影響戰(zhàn)爭勝負(fù)的關(guān)鍵。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)與軍事裝備培訓(xùn)結(jié)合解決的主要問題 與傳統(tǒng)的接裝培訓(xùn)模式相比，虛擬現(xiàn)實技術(shù)與軍事裝備培訓(xùn)相結(jié)合的教學(xué)方式可以解決接裝培訓(xùn)中的很多問題。

1）可以解決傳統(tǒng)培訓(xùn)過程中時間和地點(diǎn)受限制的問題。受培訓(xùn)者可以在任何時間和任何地點(diǎn)借助網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行裝備使用、維護(hù)保養(yǎng)及拆除練習(xí)的操作，這極大提高了裝備的培訓(xùn)效率和裝備性能的發(fā)揮。

2）虛擬軟件實現(xiàn)了對裝備的全方位模擬，克服了傳統(tǒng)培訓(xùn)中使用方法講解不透徹和故障再現(xiàn)困難帶來的問題。此外，由于軟件使用可以借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，這使得參加培訓(xùn)的人員數(shù)量不受設(shè)備數(shù)量限制；由于在虛擬軟件上接受培訓(xùn)，使得實際裝備的使用壽命可以被極大延長。

3）虛擬軟件具有一次投入、長期重復(fù)使用的特點(diǎn)，這極大降低了傳統(tǒng)裝備培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)花費(fèi)大的問題。

4）虛擬現(xiàn)實技術(shù)與軍事裝備培訓(xùn)結(jié)合后，受訓(xùn)者先在虛擬軟件上學(xué)習(xí)裝備的各種操作、故障排除和拆裝練習(xí)，然后待熟練掌握了裝備的各項性能后，再到實際裝備上進(jìn)行實裝操作，這避免了傳統(tǒng)接裝培訓(xùn)過程中由于直接在實裝上進(jìn)行學(xué)習(xí)帶來的人員安全、設(shè)備損耗以及降低設(shè)備使用年限等一系列問題。

5 結(jié)束語

近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展迅猛，已被推廣應(yīng)用于各大技術(shù)領(lǐng)域。本文論述了虛擬技術(shù)的基本概念和主要技術(shù)特點(diǎn)，闡述了長期以來在裝備接裝培訓(xùn)中存在的諸多問題，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)與接裝培訓(xùn)相結(jié)合的可行性進(jìn)行分析，給出具體的實施方案，并對方案實施過程中解決的主要問題做了詳細(xì)介紹。

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