基于虛擬現實技術的警務執法仿真訓練系統應用研究

黃國彰 李連忠

[摘? ? ? ? ? ?要]? 基于虛擬現實技術的仿真訓練系統在警務執法訓練中具有重要作用。與現實世界中的訓練和教育相比，它能夠提供更有成效的配置，低成本維護，進一步擴展開發。現有工作表明，基于虛擬現實技術的仿真訓練系統可以提供良好的訓練效果和突出的訓練表現，多維度地提升警察自身技能，降低警務執法訓練的成本。將真實訓練和虛擬訓練相結合，可以有效增強訓練效果。對警察的調查結果表明，教官和學員都能很好地實現其預期目標，并取得了顯著進步。

[關? ? 鍵? ?詞]? 虛擬現實技術;警務執法;仿真系統;技能訓練

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0602（2020）40-0086-02

在過去的十年中，處理器的性能以非常快的速度不斷提高，芯片多處理器（CMP）和相關技術使計算機的功能比以前更強大。計算機技術也已經應用于各行各業，并且取得了突破性提升。在教育和訓練行業，計算機技術也得到了廣泛應用，利用計算機技術開發了各種工具，以提升教學和訓練的效率并且降低成本[1]。基于虛擬現實技術的仿真訓練系統已經開發并應用于教育行業。

基于虛擬現實技術的仿真訓練系統可以在教育和訓練中發揮重要作用。作為一種特殊的職業，警察必須應對現實世界中的各種情況。專業技能對他們來說非常重要，尤其是當他們面對危險時。然而，用于技能訓練的現實世界的配置非常昂貴，并且在這種訓練模式中也存在許多危險。仿真訓練系統可以為警察提供有效、安全的訓練條件和環境[2]。

本文描述了基于虛擬現實技術的仿真訓練系統。該系統可用于開展警務執法仿真實戰訓練，能夠為學員提供安全、高效、低成本的訓練服務。而且將警察平時訓練的項目集成到該系統中，并加以優化，最大限度模擬現實情況，為受訓學員提供良好的訓練環境[3]。調查表明，基于虛擬現實技術的仿真訓練系統可以滿足警察的日常訓練需求。

一、系統結構設計

如何訓練警察的專業技能一直是一個重要課題。仿真訓練系統充分利用了虛擬現實技術的優勢，并考慮到現實環境中受訓學員的訓練情況以及現實世界中的高昂的訓練器材費用，構建了一套完善的仿真訓練平臺[4]。

（一）系統設計原則

警察在執行任務時將面臨復雜多變的情況和環境，并且他們可能處于非常危險的境地。對警察來說，應該學習其職業的基本知識并掌握必要的技能以保障自己的生命安全。基于虛擬現實技術的仿真訓練系統須遵循以下三個原則。

1.循序漸進的原則。面對復雜多變的任務環境，警察需要掌握多種技能，其中一些是基本技能，易于掌握;而有些可能是高級的，難以掌握。因此，受訓學員應該在掌握基本技能的情況下學習更高級的技能。系統應該設置不同等級的技能訓練，以滿足不同級別訓練人員的要求。

2.整合原則。在現實世界中，當警察在執行任務時，需要用到自身多項技能。系統應該為學員提供不同的訓練環境設置。因此受訓學員可以將自身多項技能得到同步提升。此外，仿真訓練系統可以與現實世界中的訓練整合在一起，能夠得到更好的訓練效果。

3.可擴展性原則。基于虛擬現實技術的仿真訓練系統應該為警察提供足夠的訓練項目。但是隨著時代的進步，警察可能需要學習更多的技能，也就是說，系統應該結合現實世界的變化，為學員提供更多的訓練項目，簡言之，系統必須具有可擴展性。

（二）仿真訓練系統結構

根據訓練內容和分析要求，將仿真訓練系統分為四個子系統，包括硬件系統、人機交互系統、方案配置系統和分析系統。

仿真訓練系統的四個子系統為訓練提供了不同的服務。硬件系統是硬件級別的基本支持。仿真訓練系統需要實時創建方案，用戶也需要來自仿真訓練系統的實時響應。而且，仿真訓練系統的不同部分可能分布在不同的物理位置。因此，仿真訓練系統應該具有強大的硬件系統。方案配置系統負責各種訓練方案的配置、創建、刪除和記錄等操作，保證不同級別的學員都能進行適合自己的訓練。當學員開始訓練時，將根據他們的訓練水平創建具有不同難度的方案。人機交互系統被提供給受訓學員，用于受訓學員和仿真訓練系統之間的交互。仿真訓練系統為學員提供了不同的訓練，因此也為學員提供了不同的用戶界面。分析系統用于分析學員的訓練狀況。訓練數據將在訓練期間收集。訓練結束后，可以將數據用于分析，這有助于改進以后的訓練。在仿真訓練系統中，各個子系統應該留有可伸縮接口，這些接口將用于將來的擴展。

（三）仿真訓練系統具體內容

在日常開展仿真訓練時，為有效防范訓練內容單一、枯燥乏味，為警察設計了不同階段的訓練內容，交互于四個子系統中，旨在通過內容設計的豐富，增強警察訓練效果，且能夠提高受訓人員的綜合素質及訓練熱情。同時，結合受訓警察從業的時間分階段的設計受訓內容，旨在持續地增強訓練效果。

仿真訓練系統的具體內容可分為基本技能訓練、高級技能訓練。其中，基本技能訓練包括法律法規、徒手訓練、警械訓練和槍械訓練。受訓學員將首先學習與他們未來工作相關的基本法律法規，然后接受槍械技能、警械使用、戰術運用的技能訓練。但是在基本技能訓練中，將考察受訓學員不同技能的訓練結果，如果學員不能掌握這些技能，就無法開始高級技能訓練。

另外，高級技能訓練包括兩種不同的類型：簡單方案和復雜方案。在學員完成基本技能訓練之后，可以申請進行高級技能訓練，在高級技能訓練之初，系統為已完成基本技能訓練，但沒有進行過模擬情境訓練的學員提供簡單情境。在場景模擬訓練中，受訓學員必須使用自己學習到的多種技能。簡單方案和復雜方案之間的區別在于復雜方案將提供環境或其他因素的更復雜配置。例如，學員在簡單場景中模擬訓練時，場景中只有警察和罪犯，但是在復雜的情況下，可能增加人質角色，并且罪犯已經綁架人質。因此，受訓學員能夠充分模擬現實場景進行訓練。

整體可見，從仿真訓練系統的內容設計來看，設計類似進階式的訓練內容，使受訓的學員先熟悉機械式的訓練，熟悉警械、槍械，之后再進入實戰階段，模擬現實場景，由此使受訓人員先奠定良好的基礎，進而增強應變性，提高實戰能力。

二、仿真訓練系統功能的介紹

在本章中，根據仿真訓練系統體系結構的設計描述仿真訓練系統的子系統功能。

（一）硬件系統

硬件系統具有三個組件，包括計算機網絡、服務器和客戶端。仿真訓練系統使用的計算機網絡是LAN（局域網），它也可以連接到Internet。在此結構中，服務器主要用于存儲仿真訓練系統的必要數據，例如環境的配置參數，教官和受訓學員的信息以及訓練重播。因此，服務器必須具有高性能。用戶可以使用不同類型的客戶端來輸入仿真訓練系統進行訓練。仿真訓練系統支持多用戶。系統建立了專門的訓練中心進行仿真訓練系統訓練。受訓學員可以利用自己的計算機或者是其他移動設備，并且可以在任何地方通過網絡使用仿真訓練系統。

（二）人機交互系統

仿真訓練系統是一個為受訓學員提供訓練服務的平臺。最重要的是仿真訓練系統中的用戶體驗。人機交互系統是用戶和仿真訓練系統之間的接口。用戶將通過標準人機界面登錄仿真訓練系統，他們可以使用分析系統查詢其訓練狀態并分析其訓練數據。用戶還可以通過標準人機界面切換到方案配置人機界面。可以通過配置人機界面設置配置，方案配置系統創建相應場景后，用戶可以進行訓練。

實際上，具有不同訓練水平的學員將具有不同的方案人機界面。如果學員剛開始接受訓練，則只能配置基本技能訓練的環境。他必須首先掌握這些基本技能。教官將通過分析系統判斷他是否通過了基礎訓練。如果通過了，該學員可以進行簡單的情景訓練。當且僅當該學員通過了簡單情境訓練的訓練后，他的水平才會再次提高，并且可以進行復雜的情景訓練。盡管必須逐步訓練學員，但通過系統的層層訓練，學員有足夠的經驗。這種經驗將幫助他們掌握警察執法所需實戰技能。

（三）方案配置系統

方案配置系統是仿真訓練系統最重要的子系統。在此子系統中，仿真訓練系統為用戶創建不同的方案。

方案配置系統分為四個部分：方案配置、方案生成、方案訓練和訓練記錄。他們可以通過“方案配置”搭建適合自己的方案進行訓練。方案生成用于根據方案配置中的參數來生成方案。在仿真訓練系統中提供了一些固定場景，用于基本技能訓練和高級技能訓練。基本技能訓練中的技能是基本技能，場景將經常使用。一些簡單的場景和復雜的場景是典型的場景，并且將被多次使用。學員將通過“方案訓練”進行訓練。該場景將在訓練期間保留在該部分中。訓練結束后，“方案訓練”將銷毀該方案。在訓練期間，訓練記錄將收集并記錄訓練數據。此類數據將存儲在數據庫服務器中并提供給教官和學員進行分析。

（四）分析系統

分析系統對用戶來說非常重要。盡管學員可以通過仿真訓練系統訓練獲得一些經驗，但也應找出他們在訓練中所采取行動的不足之處。分析系統將為訓練分析提供相應的數據。

每個學員都可以通過分析系統查詢他的信息。分析系統將詳細提供訓練數據，還將訓練記錄提供給用戶。通過基于訓練數據和訓練記錄的分析，學員可以改善他們的訓練。教官也可以通過分析系統幫助學員進行改進。

三、結論

作為警察應該掌握多種警務執法實戰技能，而基于虛擬現實技術的仿真訓練系統可以提供一個合適的平臺。在本文中，介紹了仿真訓練系統的概念、結構以及組成，和其在警察訓練和教育這一領域起到的重要的作用。這是一個集成的模擬訓練系統，它有四個子系統，可以為訓練提供不同的功能。仿真訓練系統可以根據學員的訓練水平來控制訓練過程。因此，學員可以逐步掌握技能。而且，仿真訓練系統提供的場景與現實世界中的場景類似。這種情景訓練將為他們提供不同情況下的經驗。根據調查，基于虛擬現實技術的仿真訓練系統作為警察的訓練平臺有較高的訓練效果增強，并且降低了總體訓練成本，是一種高效的仿真訓練系統。

參考文獻：

[1]韋益毅，王旭.虛擬仿真技術在警務戰術對抗訓練中的運用研究[J].公安教育，2019，292（5）：28-31.

[2]馮玉梁，王德新，張軍.實戰導向的警察應急體適能課程建設初探[C]//第十一屆全國體育科學大會論文摘要匯編，2019.

[3]徐霄飛.不失大學底色突出公安特色：公安院校實戰化教學再思考[J].科教文匯（中旬刊），2019（12）.

[4]徐忠寧.淺析制約我國警務執法訓練的瓶頸及對策[J].公安教育，2019，291（4）：33-34，39-40.

編輯 武生智