虛擬現(xiàn)實在軍地物流一體化中的應用研究

趙蓉，賈繼紅，任瑩，徐柳（軍事交通學院，天津300161）

虛擬現(xiàn)實在軍地物流一體化中的應用研究

趙蓉，賈繼紅，任瑩，徐柳（軍事交通學院，天津300161）

簡要介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)，分析了軍地一體化物流對虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用的迫切需求以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢，介紹了虛擬仿真技術(shù)在物流方面的應用并提出了具體的仿真步驟。

虛擬現(xiàn)實；仿真；軍地物流一體化

Abstract:This article introduced the VR technique,analysed the VR in the integration of military and civilian logistics is urgent and its advantages.And introduced the VR in logistics and anvanced detailed simulate process.

Key words:virtual reality;simulation;the integration of military and civilian logistics

1 虛擬現(xiàn)實綜述

1.1 虛擬現(xiàn)實（VR）

虛擬現(xiàn)實（virtual reality，VR），又稱臨境技術(shù)，是以沉浸性、交互性和構(gòu)想性為基本特征的計算機高級人機界面。它綜合利用了計算機圖形學、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。使用者不僅能夠通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時間以及其它客觀限制，感受到真實世界中無法親身經(jīng)歷的體驗。

VR技術(shù)具有超越現(xiàn)實的虛擬性。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的核心設備仍然是計算機。它的一個主要功能是生成虛擬境界的圖形，故此又稱為圖形工作站。圖像顯示設備是用于產(chǎn)生立體視覺效果的關鍵外設，目前常見的產(chǎn)品包括光閥眼鏡、三維投影儀和頭盔顯示器等。其中高檔的頭盔顯示器在屏蔽現(xiàn)實世界的同時，提供高分辨率、大視場角的虛擬場景，并帶有立體聲耳機，可以使人產(chǎn)生強烈的浸沒感。其他外設主要用于實現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實的交互功能，包括數(shù)據(jù)手套、三維鼠標、運動跟蹤器、力反饋裝置、語音識別與合成系統(tǒng)，等等。

虛擬現(xiàn)實是近年來十分活躍的技術(shù)研究領域，是一系列高新技術(shù)的匯集，這些技術(shù)包括計算機圖形學、多媒體技術(shù)、人工智能、人機接口技術(shù)、傳感器技術(shù)以及高實并行的實時計算技術(shù)，還包括人的行為學研究等多項關鍵技術(shù)。虛擬現(xiàn)實是多媒體技術(shù)發(fā)展的更高境界，是這些技術(shù)更高層次的集成和滲透。它能給用戶以更逼真的體驗，為人們探索宏觀世界和微觀世界，以及由于種種原因不便于直接觀察事物的運動變化規(guī)律，提供了極大的便利。將某種概念設計或構(gòu)思轉(zhuǎn)化為可視化或可操作化的過程，實現(xiàn)逼真的現(xiàn)場效果，達到任意復雜環(huán)境的廉價模擬訓練等目的。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)和理論分析、科學實驗一起，成為人類探索客觀世界規(guī)律三大手段。

1.2 目前應用較為廣泛的基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實技術(shù)（QTVR）

QTVR是quicktime virtual reality的簡稱，它是美國蘋果公司開發(fā)的新一代虛擬現(xiàn)實技術(shù)。概括地講是一種基于靜態(tài)圖象處理的，在微機平臺上能夠?qū)崿F(xiàn)的初級虛擬現(xiàn)實技術(shù)。qtvr屬于桌面虛擬現(xiàn)實的一種。雖然它是初級的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，但是它有其自身的特色與優(yōu)勢。它的出現(xiàn)使得往專業(yè)實驗室中的成本昂貴的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用普及有了廣闊的前景。

QTVR運用真實世界的全景圖像來構(gòu)建虛擬的現(xiàn)實空間，真實世界的全景圖是用一個35mm膠片的相機和一個三角架裝置來獲取的，它遠比由計算機生成的圖像的真實感強，由于膠片可以提供很高的清晰度，從而圖象具有更豐富的圖象和更鮮明的細節(jié)，不同效果和各種環(huán)境也可以用一系列的鏡頭和濾光鏡來獲得。QTVR提供了觀察場景的正確透視，使用戶有身臨其境左右環(huán)視的感覺，又可以使用戶可以在場景中從各個角度觀察一個真實物體，從而提供了最大限度的VR體驗。此外，QTVR不需要昂貴的設備，就可以體驗真正的虛擬現(xiàn)實。

2 軍地一體化物流虛擬仿真技術(shù)的應用研究

2.1 軍地一體化物流迫切需要虛擬仿真技術(shù)

隨著經(jīng)濟全球化的蓬勃發(fā)展和戰(zhàn)爭信息化進程的加快，現(xiàn)代物流理論與實踐呈現(xiàn)出加速發(fā)展的趨勢，國防和軍隊建設也進入了新的發(fā)展階段。確立軍地一體化物流建設這個新理念，是現(xiàn)代物流發(fā)展的必然趨勢，是現(xiàn)代國防建設的重要內(nèi)容，是實現(xiàn)一體化保障目標的必然選擇。新理念的基本特征包括：軍地物流資源集約運用；軍地物流行動協(xié)調(diào)一致；軍地物流要素相互融合；軍地物流效能整體提升。

軍地一體化物流建設既涉及國家、軍隊、地方等多個主體，又涉及資源整合、行動協(xié)調(diào)、要素融合等多項內(nèi)容，客觀需要建立起一種有效的工作協(xié)調(diào)運行機制。物流信息建設在這個體系當中顯得尤為重要。

地方人員軍事素養(yǎng)不高，我國地形、交通較為復雜，不能適應戰(zhàn)時的要求。為此，根據(jù)在信息化戰(zhàn)爭中，作戰(zhàn)方式、方法的多樣化，武器裝備的高損毀，物資的高消耗，戰(zhàn)場空間的多維化、立體化等特點以及預設的保障任務，分別制定軍用物資保障計劃，編制、采購、儲備、申請、配送、運輸?shù)缺Ｕ项A案。以此為基礎，結(jié)合戰(zhàn)時特點，有計劃、有針對性地訓練各地各行業(yè)技術(shù)人員。利用網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實訓練的方法培養(yǎng)各行業(yè)技術(shù)保障人員，這樣可在設計的戰(zhàn)場環(huán)境中反復、安全、逼真地訓練各項任務，提高訓練效果，以促進建立柔性化、系統(tǒng)化、集成化、高質(zhì)量、高效率，確保戰(zhàn)時能遂行的物流體系。

2.2 虛擬仿真技術(shù)在物流方面的應用

利用網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術(shù)，通過模擬計算機的人機交互性，利用一些仿真硬件包括一些專用的物理仿真器。如運動仿真器、目標仿真器、負載仿真器、環(huán)境仿真器等。仿真軟件包括為仿真服務的仿真程序、仿真程序包、仿真語言和以數(shù)據(jù)庫為核心的仿真軟件系統(tǒng)。

物流仿真技術(shù)是借助計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和數(shù)學手段采用虛擬現(xiàn)實方法，對物流系統(tǒng)進行實際模仿的一項應用技術(shù)，它需要借助計算機仿真技術(shù)對現(xiàn)實物流系統(tǒng)進行系統(tǒng)建模與求解算法分析，通過仿真實驗得到各種動態(tài)活動及其過程的瞬間仿效記錄，進而研究物流系統(tǒng)的性能和輸出效果。物流仿真對降低整個物流投資成本是不可或缺的。

利用模型復現(xiàn)實際系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的本質(zhì)過程，并通過對系統(tǒng)模型的實驗來研究存在的或設計中的系統(tǒng)，又稱模擬。當所研究的系統(tǒng)造價昂貴、實驗的危險性大或需要很長時間才能了解系統(tǒng)參數(shù)變化所引起的后果時，仿真是一種特別有效的手段。

目前幾個應用較多的大型物流仿真軟件由英國Lanner公司推出的Witness；美國Brooks Automation公司開發(fā)的Auto-Mod；美國System Modeling公司開發(fā)的Arena；美國的Imagine That公司開發(fā)的通用仿真平臺Extend；美國3I公司開發(fā)的SIIMAnimation；美國Flexsim Software Products公司開發(fā)的Flexsim；日本AIS公司開發(fā)的RaLC等。

建議采用下面的基本步驟及方法進行虛擬仿真：

（1）選擇合適的計算機虛擬仿真軟件

適于物流虛擬仿真軟件有很多，可以根據(jù)實際情況需要選擇，亦可以根據(jù)我各區(qū)域的特點以及戰(zhàn)時天氣、地理等突發(fā)性等因素自行開發(fā)此類軟件。

（2）建立虛擬仿真模型

根據(jù)現(xiàn)代自動化物流系統(tǒng)的需求和工藝流程建立系統(tǒng)的計算機虛擬仿真模型。并確立系統(tǒng)基本設備的運行參數(shù)。

（3）編寫邏輯控制程序

根據(jù)系統(tǒng)的流程和系統(tǒng)的邏輯控制關系，以及整個系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)所需的時間等編寫邏輯控制程序。

（4）運行虛擬仿真系統(tǒng)

根據(jù)物流系統(tǒng)的需求，計算出各個環(huán)節(jié)出現(xiàn)的時間頻率，把這個頻率值輸入系統(tǒng)，即可運行此仿真系統(tǒng)。

（5）仿真結(jié)果分析和優(yōu)化

根據(jù)流程運行結(jié)果，進行分析，系統(tǒng)是否存在瓶頸，流程是否通暢，物流量是否滿足需求。根據(jù)最后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，分析物流量是否滿足需求。如果系統(tǒng)運行后，結(jié)果不理想之處，根據(jù)相應的原因調(diào)整方案或者改變參數(shù)，直至滿足戰(zhàn)時的需求特點。

3 結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅可以為軍地物流一體化提供人員訓練，提高訓練效率，降低訓練成本；亦可以用于平時的物流當中，不僅能夠大大縮短物流中心的規(guī)劃設計周期，還可以降低投資成本。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用及推廣，使軍地一體化物流具有可操作性，為戰(zhàn)時實施快速有效的后勤保障打好基礎。

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The Study on VR in the Integration of Military and Civilian Logistics

ZHAO Rong,JIA Ji-hong,REN Ying,XU Liu(Academy of Military Transportation,Tianjin 300161,China)

TP391.9

A

1002-3100(2010)08-0115-02

2010-03-24

趙蓉（1978-），女，山東淄博人，軍事交通學院裝運機械系，講師，研究方向：管理科學與工程。