虛擬現實技術在軍事裝備培訓中的應用研究

劉存海++張勇++張紀磊++孫江

摘 要 論述虛擬現實技術的基本概念、發展歷程和主要特點，討論現階段軍事裝備培訓中存在的一些問題。結合軍事職業教育發展的特點，對虛擬現實技術與軍事裝備培訓相結合的可行性進行探討，并對實施方案進行詳細解析。

關鍵詞 虛擬現實；軍事職業教育；裝備培訓；可視化

中圖分類號：G642 文獻標識碼：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，軍事職業教育的發展受到越來越多的關注[1-3]。2014年6月，四總部頒發《關于加快發展軍事職業教育的實施意見》，《意見》指出，發展軍事職業教育是黨中央、中央軍委做出的戰略部署，是健全軍隊院校教育、部隊訓練實踐、軍事職業教育三位一體新型軍事人才培養體系的重大舉措，是軍事人才培養的重要方式，是創建學習型軍營的核心載體，也是推動戰斗力生成提高的有效途徑，對于培養造就大批能夠擔當強軍重任的高素質新型軍事人才具有重要意義[4-6]。

隨著科技的不斷進步和國防現代化的需要，各種新式軍事裝備不斷裝配部隊，?軍事裝備接裝培訓作為軍事職業教育中的一個組成部分，培訓質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爭的勝負。而傳統的以院校和科研院所為主體的接裝培訓的教育模式表現出極大的局限性。虛擬現實技術作為一種新的教學手段，在提高裝備培訓質量方面有著其他教育方式無法替代的優點[7]。

2 軍事裝備培訓困境

隨著國防和軍隊現代化進程的不斷加快，軍事裝備的復雜程度越來越高，培訓所涉及的單位也越來越多，這給通過院校和相關科研院所進行裝備培訓的傳統教育模式帶來極大的挑戰，突出表現在以下三個方面。

1）用于培訓的場地教學裝備數量有限，而每期接受培訓的學員數量眾多，這就造成個人實際上機操作的時間很少，培訓效果不好。很多情況下培訓完成后，學員在自己使用裝備時仍然不會，造成裝備使用不熟練，不能發揮軍事裝備應有的技術性能，嚴重影響部隊的戰斗力。

2）現在的武器裝備結構極為復雜，造價昂貴，型號多，數量少，再加之裝備使用年限有限，這使得在實際裝備上進行長時間的練習和操作成為奢侈。特別是在信息化的今天，結合實際裝備開展教學，極易暴露裝備的有關性能參數。

3）由于裝備的復雜性，通過傳統的接裝培訓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行模擬和設置，這使得要想通過短期的接裝培訓掌握裝備的全部故障情況變得越來越不現實，給實施接裝培訓的教員和接受培訓的學員都提出不小的難題。大多數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水平。

3 虛擬現實技術

虛擬現實是人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式。與傳統的人機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現實在技術思想上有了質的飛躍。虛擬現實中的“現實”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境，它可以是實際上可實現的，也可以是實際上難以實現的或根本無法實現的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此，虛擬現實是指用計算機生成的一種特殊環境，人可以通過使用各種特殊裝置，將自己“投射”到這個環境中，并操作、控制環境，實現特殊的目的，即人是這種環境的主宰。虛擬現實技術具有多感知性、浸沒感、交互性和構想性等特點。

4 虛擬現實技術與軍事裝備培訓結合的可行性

虛擬現實技術與軍事裝備培訓結合的實施方案 虛擬現實技術打破了傳統接裝培訓過程中的各種局限。

首先，利用SolidWorks和3ds MAX軟件平臺構建實際裝備的三維仿真模型，模型具有實際裝備全部結構和細節。利用燈光材質等渲染技術，建立一個與真實環境一樣的裝備培訓的環境模型，使用者可以沉浸在類似真實的接裝環境中。

其次，將三維仿真模型導入Virtools和EON虛擬現實軟件平臺，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和數據庫技術構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習裝備的操作使用，包括功能介紹、裝備操作規程和裝備虛擬操作三部分內容。裝備維護維修平臺可以輔助使用者學習裝備的維護維修方法和裝備故障的檢查與排除方法，包括維護維修操作規程和故障虛擬設置與排除兩部分內容。裝備拆裝平臺可以讓使用者在了解拆裝操作規程的基礎上，練習裝備的拆裝，熟悉各部分結構的裝備特點。

虛擬現實技術與軍事裝備培訓結合的裝備培訓模式，可以使受訓者借助各類網絡平臺進行裝備使用和維護維修學習。軟件可以模擬實際裝備的各種功能和實際故障，對裝備的使用培訓和維護維修等教學內容都可以進行逼真的模擬。接裝培訓完成后，學員也可以利用這種虛擬現實技術進行裝備的使用練習和故障排除訓練，等虛擬設備完全掌握后，再到實際裝備上進行實地操控，這會極大地提高學員對裝備的使用和維護水平，對戰爭中裝備的實際性能的發揮有著至關重要的作用，從而也會成為影響戰爭勝負的關鍵。

虛擬現實技術與軍事裝備培訓結合解決的主要問題 與傳統的接裝培訓模式相比，虛擬現實技術與軍事裝備培訓相結合的教學方式可以解決接裝培訓中的很多問題。

1）可以解決傳統培訓過程中時間和地點受限制的問題。受培訓者可以在任何時間和任何地點借助網絡平臺進行裝備使用、維護保養及拆除練習的操作，這極大提高了裝備的培訓效率和裝備性能的發揮。

2）虛擬軟件實現了對裝備的全方位模擬，克服了傳統培訓中使用方法講解不透徹和故障再現困難帶來的問題。此外，由于軟件使用可以借助網絡進行，這使得參加培訓的人員數量不受設備數量限制；由于在虛擬軟件上接受培訓，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、長期重復使用的特點，這極大降低了傳統裝備培訓經費花費大的問題。

4）虛擬現實技術與軍事裝備培訓結合后，受訓者先在虛擬軟件上學習裝備的各種操作、故障排除和拆裝練習，然后待熟練掌握了裝備的各項性能后，再到實際裝備上進行實裝操作，這避免了傳統接裝培訓過程中由于直接在實裝上進行學習帶來的人員安全、設備損耗以及降低設備使用年限等一系列問題。

5 結束語

近年來，虛擬現實技術發展迅猛，已被推廣應用于各大技術領域。本文論述了虛擬技術的基本概念和主要技術特點，闡述了長期以來在裝備接裝培訓中存在的諸多問題，對虛擬現實技術與接裝培訓相結合的可行性進行分析，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介紹。

參考文獻

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22（11）：3643-3646.endprint