裝備維修保障技術(shù)訓(xùn)練VR與AR技術(shù)應(yīng)用研究

摘 要：開展裝備維修保障技術(shù)訓(xùn)練VR與AR技術(shù)應(yīng)用研究，將VR/AR技術(shù)應(yīng)用于武警裝備維修保障技術(shù)訓(xùn)練，提供符合指戰(zhàn)員操作習(xí)慣的人機(jī)交互方式，實(shí)現(xiàn)逼真虛擬場(chǎng)景和高交互性條件下的裝備維修保障技術(shù)訓(xùn)練，是提升武警部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練水平的現(xiàn)實(shí)需要，是促進(jìn)部隊(duì)信息化訓(xùn)練轉(zhuǎn)型的重要依托，是解決部隊(duì)訓(xùn)練保障難題的有效途徑。

關(guān)鍵詞：維修;裝備;VR;應(yīng)用

1 引言

以習(xí)主席強(qiáng)軍興軍重大戰(zhàn)略思想為指導(dǎo)，以軍民融合發(fā)展理念為抓手，著眼武警部隊(duì)改革后，裝備維修保障訓(xùn)練培訓(xùn)時(shí)間更短、訓(xùn)練任務(wù)更重、組訓(xùn)資源有限的現(xiàn)實(shí)矛盾，緊跟科技前沿，開展裝備維修保障技術(shù)訓(xùn)練VR與AR技術(shù)應(yīng)用研究，構(gòu)建某型反恐突擊車維修保障模擬訓(xùn)練原型系統(tǒng)，力求提升裝備維修保障訓(xùn)練的質(zhì)量效益，助推武警部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的有效形成。

2 研究方向

根據(jù)使命任務(wù)，本項(xiàng)目的主要研究方向是：以某型反恐突擊車的日常和戰(zhàn)時(shí)維修保障為例，重點(diǎn)圍繞虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在裝備維修保障領(lǐng)域的應(yīng)用方式、裝備維修保障仿真建模技術(shù)、可穿戴式單兵虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練設(shè)備適配、大范圍可擴(kuò)展精確空間定位設(shè)備適配、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)虛擬成像技術(shù)等研究需要，綜合運(yùn)用建模仿真、VR/AR等前沿科技成果，研制和采購面向典型應(yīng)用的模型體系及仿真模型庫、三維裝備維修保障仿真平臺(tái)及工具集、可穿戴式單兵虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練設(shè)備、大范圍可擴(kuò)展精確空間定位設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡成套設(shè)備、AR訓(xùn)練頭盔設(shè)備，為裝備維修保障仿真建模、運(yùn)行和評(píng)估全過程服務(wù)，構(gòu)建某型反恐突擊車維修保障模擬訓(xùn)練原型系統(tǒng)。

3 主要研究?jī)?nèi)容

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在裝備維修保障領(lǐng)域的應(yīng)用方式研究

裝備的占地范圍、大小、形狀、復(fù)雜程度等屬性的不同，導(dǎo)致在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行模擬教學(xué)、訓(xùn)練和考核中，需要采用不同的訓(xùn)練方式，從而導(dǎo)致需要不同的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、空間定位方式等。因此，需要對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在裝備維修保障領(lǐng)域的應(yīng)用方式進(jìn)行深入研究，抽象總結(jié)出適合我軍絕大多數(shù)裝備維修保障的訓(xùn)練應(yīng)用方式，選擇相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，研究集成對(duì)應(yīng)的空間定位方式和可穿戴式單兵虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)逼真、高效、準(zhǔn)確的裝備維修保障模擬教學(xué)、訓(xùn)練和考核。

2.裝備維修保障仿真建模技術(shù)研究

一是研究組件化仿真建模技術(shù)。裝備維修保障仿真建模包括軍事概念建模、數(shù)學(xué)物理建模和程序代碼建模，在模型體系規(guī)范的指導(dǎo)下，將軟件工程領(lǐng)域OO（Object Oriented，面向?qū)ο螅┘夹g(shù)和組件技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)仿真，形成面向?qū)ο蟮慕M件化仿真建模技術(shù)，可在模型軟件開發(fā)和模型資源復(fù)用方面滿足裝備及裝備體系的動(dòng)態(tài)組合和靈活擴(kuò)展的需求。

二是研究組件模型的組合技術(shù)。即研究仿真模型程序（類）體系結(jié)構(gòu)，確定模型類體系每個(gè)層次的框架結(jié)構(gòu)和使命任務(wù)，構(gòu)建裝備組件模型原型實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，進(jìn)一步研究組件模型的組合方法，包括組合的描述，實(shí)體的組件化構(gòu)建的初始化方法，組件化模型交互關(guān)系，實(shí)體間的關(guān)系以及與組件模型關(guān)系的映射，滿足產(chǎn)生式實(shí)體、搭載實(shí)體的實(shí)現(xiàn)。

3.可穿戴式單兵虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練設(shè)備適配技術(shù)研究

為適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境下多種信息感知和處理裝備的集成化、一體化要求，需要在可穿戴式單兵虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練設(shè)備集成設(shè)計(jì)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，開展可穿戴式單兵虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練設(shè)備適配技術(shù)研究，突破無線體域網(wǎng)與穿戴式計(jì)算機(jī)通信接口集成技術(shù)、多電源能量管理與集成設(shè)計(jì)技術(shù)、可穿戴計(jì)算機(jī)系統(tǒng)加固和抗復(fù)雜環(huán)境技術(shù)、基于穿戴式計(jì)算機(jī)的多傳感器信息融合技術(shù)，研制集成式一體化可穿戴式單兵虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練設(shè)備。

4.大范圍可擴(kuò)展精確空間定位設(shè)備適配技術(shù)研究

針對(duì)大型、復(fù)雜裝備維修保障訓(xùn)練需要，以及多人協(xié)同進(jìn)行裝備維修保障訓(xùn)練的需求，在大范圍、可擴(kuò)展精確空間定位技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，開展大范圍可擴(kuò)展精確空間定位設(shè)備適配技術(shù)研究。基于一定區(qū)域的高精度空間定位單元，可進(jìn)行空間定位范圍的自由復(fù)制擴(kuò)展，理論上要達(dá)到無限空間范圍的擴(kuò)展，從而滿足多人在運(yùn)動(dòng)中的協(xié)同裝備維修保障訓(xùn)練和大型裝備維修保障訓(xùn)練需要。

5.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)虛擬成像技術(shù)研究

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可構(gòu)造出一種將真實(shí)世界與虛擬世界相合成的新環(huán)境，它同時(shí)包含了虛擬世界和真實(shí)世界的相關(guān)要素。無論是在真實(shí)世界中加入虛擬世界要素，還是在虛擬世界上疊加真實(shí)世界，最終形成的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境都是一個(gè)真實(shí)與虛擬相合成的新環(huán)境。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的載體就是AR眼鏡，AR眼鏡的核心部分就是光學(xué)透視顯示器，其實(shí)現(xiàn)方式目前主要有自由曲面反射和光波導(dǎo)，本項(xiàng)目擬采用光波導(dǎo)技術(shù)作為光學(xué)系統(tǒng)，以全高清的OLED顯示屏作為顯示模組，并且需要研究在高亮度條件下提高亮度以實(shí)現(xiàn)清晰成像的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]何其昌.桌面戰(zhàn)爭(zhēng)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2017

[2]彭希文.兵棋：從實(shí)驗(yàn)室走向戰(zhàn)場(chǎng)[M].北京：國防大學(xué)出版社，2013

[3]范文，楊勇，徐磊.成長·通向榮光[M].北京：中國水利水電出版社，2018

作者簡(jiǎn)介：

徐磊（1985年7月—）男，寧夏銀川人，碩士研究生，現(xiàn)為武警警官學(xué)院信息通信系講師，主要從事指揮自動(dòng)化、作戰(zhàn)模擬與仿真、三維仿真等方面的研究。

基金項(xiàng)目：1、軍內(nèi)科研項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：WJ20182A080079