裝備維修保障技術訓練VR與AR技術應用研究

摘 要：開展裝備維修保障技術訓練VR與AR技術應用研究，將VR/AR技術應用于武警裝備維修保障技術訓練，提供符合指戰(zhàn)員操作習慣的人機交互方式，實現(xiàn)逼真虛擬場景和高交互性條件下的裝備維修保障技術訓練，是提升武警部隊實戰(zhàn)化訓練水平的現(xiàn)實需要，是促進部隊信息化訓練轉型的重要依托，是解決部隊訓練保障難題的有效途徑。

關鍵詞：維修;裝備;VR;應用

1 引言

以習主席強軍興軍重大戰(zhàn)略思想為指導，以軍民融合發(fā)展理念為抓手，著眼武警部隊改革后，裝備維修保障訓練培訓時間更短、訓練任務更重、組訓資源有限的現(xiàn)實矛盾，緊跟科技前沿，開展裝備維修保障技術訓練VR與AR技術應用研究，構建某型反恐突擊車維修保障模擬訓練原型系統(tǒng)，力求提升裝備維修保障訓練的質量效益，助推武警部隊戰(zhàn)斗力的有效形成。

2 研究方向

根據(jù)使命任務，本項目的主要研究方向是：以某型反恐突擊車的日常和戰(zhàn)時維修保障為例，重點圍繞虛擬現(xiàn)實技術在裝備維修保障領域的應用方式、裝備維修保障仿真建模技術、可穿戴式單兵虛擬現(xiàn)實訓練設備適配、大范圍可擴展精確空間定位設備適配、增強現(xiàn)實虛擬成像技術等研究需要，綜合運用建模仿真、VR/AR等前沿科技成果，研制和采購面向典型應用的模型體系及仿真模型庫、三維裝備維修保障仿真平臺及工具集、可穿戴式單兵虛擬現(xiàn)實訓練設備、大范圍可擴展精確空間定位設備、虛擬現(xiàn)實眼鏡成套設備、AR訓練頭盔設備，為裝備維修保障仿真建模、運行和評估全過程服務，構建某型反恐突擊車維修保障模擬訓練原型系統(tǒng)。

3 主要研究內(nèi)容

1.虛擬現(xiàn)實技術在裝備維修保障領域的應用方式研究

裝備的占地范圍、大小、形狀、復雜程度等屬性的不同，導致在運用虛擬現(xiàn)實技術進行模擬教學、訓練和考核中，需要采用不同的訓練方式，從而導致需要不同的虛擬現(xiàn)實設備、空間定位方式等。因此，需要對虛擬現(xiàn)實技術在裝備維修保障領域的應用方式進行深入研究，抽象總結出適合我軍絕大多數(shù)裝備維修保障的訓練應用方式，選擇相應的虛擬現(xiàn)實設備，研究集成對應的空間定位方式和可穿戴式單兵虛擬現(xiàn)實訓練設備，以實現(xiàn)逼真、高效、準確的裝備維修保障模擬教學、訓練和考核。

2.裝備維修保障仿真建模技術研究

一是研究組件化仿真建模技術。裝備維修保障仿真建模包括軍事概念建模、數(shù)學物理建模和程序代碼建模，在模型體系規(guī)范的指導下，將軟件工程領域OO（Object Oriented，面向對象）技術和組件技術應用于計算機仿真，形成面向對象的組件化仿真建模技術，可在模型軟件開發(fā)和模型資源復用方面滿足裝備及裝備體系的動態(tài)組合和靈活擴展的需求。

二是研究組件模型的組合技術。即研究仿真模型程序（類）體系結構，確定模型類體系每個層次的框架結構和使命任務，構建裝備組件模型原型實現(xiàn)。同時，進一步研究組件模型的組合方法，包括組合的描述，實體的組件化構建的初始化方法，組件化模型交互關系，實體間的關系以及與組件模型關系的映射，滿足產(chǎn)生式實體、搭載實體的實現(xiàn)。

3.可穿戴式單兵虛擬現(xiàn)實訓練設備適配技術研究

為適應復雜環(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)實訓練設備集成設計技術研究的基礎上，開展可穿戴式單兵虛擬現(xiàn)實訓練設備適配技術研究，突破無線體域網(wǎng)與穿戴式計算機通信接口集成技術、多電源能量管理與集成設計技術、可穿戴計算機系統(tǒng)加固和抗復雜環(huán)境技術、基于穿戴式計算機的多傳感器信息融合技術，研制集成式一體化可穿戴式單兵虛擬現(xiàn)實訓練設備。

4.大范圍可擴展精確空間定位設備適配技術研究

針對大型、復雜裝備維修保障訓練需要，以及多人協(xié)同進行裝備維修保障訓練的需求，在大范圍、可擴展精確空間定位技術研究的基礎上，開展大范圍可擴展精確空間定位設備適配技術研究?；谝欢▍^(qū)域的高精度空間定位單元，可進行空間定位范圍的自由復制擴展，理論上要達到無限空間范圍的擴展，從而滿足多人在運動中的協(xié)同裝備維修保障訓練和大型裝備維修保障訓練需要。

5.增強現(xiàn)實虛擬成像技術研究

增強現(xiàn)實技術可構造出一種將真實世界與虛擬世界相合成的新環(huán)境，它同時包含了虛擬世界和真實世界的相關要素。無論是在真實世界中加入虛擬世界要素，還是在虛擬世界上疊加真實世界，最終形成的增強現(xiàn)實環(huán)境都是一個真實與虛擬相合成的新環(huán)境。增強現(xiàn)實技術的載體就是AR眼鏡，AR眼鏡的核心部分就是光學透視顯示器，其實現(xiàn)方式目前主要有自由曲面反射和光波導，本項目擬采用光波導技術作為光學系統(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現(xiàn)清晰成像的方法。

參考文獻

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作者簡介：

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

基金項目：1、軍內(nèi)科研項目，項目編號：WJ20182A080079