虛擬現實技術在裝甲裝備保障實踐性教學中的應用研究

倪冬 孫權 陳創業

摘要：在信息化。網絡化等高新技術迅速發展，虛擬現實技術作為新型的教學媒體已廣泛應用于教學領域。虛擬現實技術是一門綜合性信息技術，它整合了教學圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術、傳感器技術等多個信息技術，提供了更高級的集成性和交互性，給人以愈發逼真的場景。本文主要探討虛擬現實技術的西藏特征以及它在裝甲裝備保障這部教學中的意義和應用

關鍵詞：虛擬現實技術實踐性教學;裝備保障

一、虛擬現實技術的基本特征

虛擬現實技術（Virtual Reality，VR）最早是由美國航空航天局（NASA）和軍事問卷實現實時住址提出并開發出來的一項高技術，首先用于駕駛員訓練的軍事模擬器中，在武器系統性能評價、武器操縱訓練及指揮大規模軍事學習等方面發揮的重大作用。VR是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統，VR強調的是操作者對虛擬世界（Virtual World）的體驗，它具有沉浸性（immersion）、交互性（interaciton）和構想性（imagination）的特點。

沉浸性（immersion）是指用戶在純自然的狀態下，借助交互設備和自身的感知系統，對虛擬環境的投入程度。交互性（interaciton）主要是指用戶通過作用專門輸入和輸出設備（主要有頭盔、數據手套、數據衣），用人類的自然技能（如：自身的語言、身體運動、動作等）對虛擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋 自然程度。構想性（imagination）指借助虛擬現實技術，使抽象概念具體的程度。比如建造一座大廈，其量化的設計圖紙只有少數內行人看得懂，利用虛擬現實則可能用別樣方式同樣反映出設計者的構思。

二、虛擬現實技術應用于任職教育實踐性教學中的意義

實踐性教學是軍隊任職教育的重要組成部分，它是貫徹落實習主席關于加強實戰化軍事訓練指示要求的重要舉措，也是加速推進學員同知識型向能力型轉化，全面鍛造素質素養的重要橋梁和平臺。大力發展基于虛擬現實技術的實踐性教學，不公是當前培養高素質新型軍事人才的迫切要求，更是加速推進軍隊任職院校現代化建設的必然趨勢;更為重要的是我軍任職教育的培養目標為高層次聯合作戰人才和新型作戰力量人才，具有比普通軍事教育更強的技術性和實踐性要求：組織教學活動特別是實踐教學，常常會使用大量人力、物力和場地，擠占寶貴的軍費資源，教學效果也未必達到預期。因此，引進虛擬現實技術對于提高軍費使用效率，解決實踐教學基地欠缺、支撐人才隊伍快速成長等都有著非常重要的現實意義。

2.1 有利于激發學員學習興趣

教育心理學認為，“興趣是最好的老師”。虛擬現實技術可利用其形象生動、多維感知、立體交互、實時反饋等明顯優勢，營造出一個帶有高度仿真式的教學整體環境。學員身處其中，受到這個環境帶來的聽覺、視覺、觸覺等全方位的感官刺激，就會自覺不自覺地被環境所感染，從面在無形之中調動起主動探究的渴望，培養出學習的積極性和自適應能力，十分有利于軍隊任職院校實現以學員為主體，以教員為主導的實踐教學模式轉型。而且，在實踐教學環節應用虛擬現實技術，不僅有利于學員對理論知識的鞏固，而且有利于學員提前適應戰爭實踐中的戰場環境，激發學習興趣和潛能，熟練掌握任職崗位所需的知識技能，大大縮短人才成長生成周期。

2.2 有利于降低實踐教學成本

早先同于沒有仿真系統，軍隊往往需要通過軍事演習來重現戰爭實踐，便受訓人員在訓練中學會在戰爭中贏得戰爭的技能;面演習所需飛機、坦克等武器裝備等價昂貴，且容易造成農田、道路等生態環境的極大損壞，這就亟需研發一種能模擬戰爭和系統。基于虛擬現實技術的實踐教學系統就在此背景下應運而生。虛擬現實系統的最大優勢在于無需消耗任何器材，而且可以多次重復實踐教學的訓練內容。

三、虛擬現實技術在裝甲裝備保障實戰化教學訓練中的應用

近年來，隨著信息技術的快速發展，虛擬現實（VR）技術日趨成熟，在軍事教育訓練領域中顯示出巨大優勢和發展潛力。它能夠充分適應軍隊任職教育特點和要求，使其插上科技的翅膀，同時也賦予傳統實踐性教學以鷴的實現形式，十分有助于提高學員的實踐運用和動手操作能力。

3.1 裝甲裝備遠程虛擬診斷

故障診斷是指為了確定故障原因以及如何防止其再次發生而發信和分析數據的過程。故障診斷的過程是一個信息采集、信息分析、信息處理和信息判斷的過程。裝甲裝備遠程虛擬診斷是利用虛擬現實技術和遠程網絡技術，感知、故障裝甲裝備的信息，在裝甲裝備虛擬樣機模型上對故障進行虛擬再現，根據相關信息剖析故障原因，進而對故障進行判斷的過程。裝甲裝備遠程虛擬診斷系統中虛擬現實技術的應用，可以使處于遠程診斷服務器端的裝甲裝備故障診斷專家直觀地看到待修裝甲裝備的三維模型，從而能夠對故障有更準確的掌握，提高了診斷的直觀性和準確性，可以充分驗證“軟件就是儀器”的理論，最大限度地減少硬件的配置和對配件的依賴，省去大量的硬件設備，大大降低系統的運行成本。

3.2 裝甲裝備虛擬維修

維修是為使裝備保持、恢復或改善其規定技術狀態所進行的全部活動。維修是一個非常廣泛的修理概念，一般維修的直接目的是保持裝甲裝備處在規定狀態，現代維修還擴展到對裝備進行局部改進以改善裝備的性能。裝甲裝備虛擬維修就是在虛擬環境下，操作者借助于外部設備對虛擬環境中的裝甲裝備進行維修的模擬。它突破了空間、時間的限制，可以實現逼真的裝甲裝備故障維修操作，提取任何關于裝甲裝備已有資料、狀態數據，檢驗裝甲裝備性能。

3.3 裝甲裝備虛擬仿真訓練

裝甲裝備虛擬仿真訓練是虛擬仿真技術在裝備訓練領域的應用，它是一種理想的訓練和實踐系統。將仿真技術與虛擬現實技術這兩類關鍵技術有機地結合起來，充分利用虛擬現實技術來創設逼真的訓練環境，同時利用仿真技術來實現真實環境下的實時仿真，能部分或守分實現實裝訓練的郊野。裝甲裝備虛擬仿真訓練且有安全、經濟、可控、可多次重復、無風險、不愛氣候條件和場地空間限制，既能常規操作，又能培訓各種環境下的應變能力以及訓練的高效率、高效益等獨特優勢，可廣泛應用于裝甲裝備器材設備的演示、原理教學、操作訓練和性能分析及排故訓練。通過利用虛擬現實技術，可以建立高逼真度的裝甲裝備模型和操作環境模型，構建與真實環境完全一樣的訓練環境，為學員親身感受裝甲裝備操作訓練環境提供可能;可以對所要構建的操作過程進行深入分析，找出其內在規律后建立符合其特征規律的數學模型，通過仿真后臺引擎的支撐與虛擬場景中對象的交互，實現裝甲裝備操作過程的客觀反映和裝甲裝備運行客觀規律在虛擬環境中的真實反映，達到貼近現實的實時仿真效果;還可將多媒體課件功能嵌入到輔助教學系統中，滿足裝甲裝備原理教學、過程演示、內部構造關系、運行規律分析等理論教學的需要，具備輔助教學訓練功能充分體現裝甲裝備虛擬仿真訓練的自主性。

參考文獻：

[1]趙經成? 虛擬仿真系統設計與實踐[M].國防工業出版社，北京2008（5）

[2]劉鳳田? 劉玉蘭虛擬現實技術及其在教育領域中的應用研究[J].河北農業大學學報2008（3）13-15

[3]李欣? 虛擬現實及其教育應用[M].北京：科學出版社2008

[4]趙洋探析虛擬現實技術在軍需裝備技術保障中的應用[J].青年科學2013（9）