“警犬搜捕实战能力培养与检测平台”的 应用研究

刘书明 于 毅 罗勇刚 黄东明 杨 毅 熊玉强

因承担国家“十三五”重点课题“警犬实战与训练、行为分析及综合评估技术研究（2016YFC0800310）”中的子课题“警犬搜捕实战能力培养与检测技术研究”，在国内搭建了“警犬搜捕实战能力培养与检测平台”（以下简称平台），并申请了国家技术发明专利。该平台建立的初衷就是针对此类问题，既可以作为培养搜捕犬实战能力的技术手段，也可以对搜捕犬实战能力进行检测，以此提高受训犬搜捕训练效率，缩短训练周期。运用平台进行检测，可以客观真实地反映搜捕犬的实战能力，找到训练缺陷，完善训练技术。

一、平台简介

（一）组成

该平台由3块环绕的LED显示屏幕（长5.22m×宽2.98m）、仿真道具（岩石、竹林、水泥墙体、活动板墙）、音响、电脑、烟雾机和播放控制系统等组成。利用电子屏幕显示技术与道具相结合的现代舞台效果，强化沉浸感和体验感。模拟警犬搜捕实战中的多种环境，包括暴乱人群、枪战、车站码头、山林、街道等场景，给受训犬营造多种逼真的实战场景。结合视频播放的场景，融入道具、助训员等，达到虚实结合的效果。平台构成如图1所示。

图1 警犬搜捕实战能力培养与检测平台结构图（1.8个立体声音箱；2.风扇；3.舞台烟雾机；4.副屏；5.主屏；6.场景道具；7.助训员；8.警犬及训导员）

（二）工作原理

1.犬对视频的感知

2013年发表于《动物认知》期刊的研究显示，犬光凭视觉就可以从照片中辨认出其它犬的影像。为解决人们出门工作时，担心家里的宠物犬因离别焦虑而陷入麻烦的问题，2012年2月在美国加利福尼亚州第二大城市圣地亚哥开通了“DOGTV”，电视频道的制作团队抓住主人的上述心理，推出24小时不间断播出的频道，让独自在家的宠物犬不再寂寞。节目内容根据犬的特点，科学设置了它们喜欢的声音、色彩和镜头角度。犬喜欢看其它犬在屏幕上活蹦乱跳，鸟类、猴子和斑马也被证明很受宠物犬的欢迎。所以，从技术角度来讲，即便犬类是双色视觉，也是可以感知视频图像的。为实际验证犬能否有效感知视频图像，课题组在研究初期拍摄了静止画面、静音动态、凶猛性逗引、衔取物品调引等内容的视频，通过普通液晶电视和LED屏，对受训犬进行了3次实验观测，结果显示多个品种的12头受训犬（罗威纳犬、德国牧羊犬、马里努阿犬、罗杜杂交犬），绝大多数都对播放的视频图像有明显反应，甚至对视频中出现的同类也会有明显的反应，如图2所示。

图2 受训犬观看视频反应

2. 训练原理

利用犬学习行为中的惯化现象，运用广角视频显示、立体声等仿真技术，模拟实战中警犬搜捕主要作业环境，通过不断重复再现相关刺激，消除犬的过激反应，使警犬对实战环境中复杂的景物、巨大的声响、纷乱的光线等（如图3所示）刺激逐渐适应，以符合实战要求。与此同时，将虚拟环境（视频）与现实环境（道具、助训员等）结合起来（如图4、图5所示），在道具中隐蔽助训员，运用警犬搜捕训练技术，开展虚拟仿真环境中的搜捕战术演练，培养警犬在实战环境中的搜捕作业能力，并对警犬搜捕实战能力进行测试和评估。

图3

图4

二、操作及结果

（一）实施过程

2017年10月至2018年6月,课题组对28头治安防范犬（实验犬）做过对比测试，将整个测试（实验）过程分为前后两个周期（每周期为3个月）进行，每周期有14头治安防范犬参加测试。这14头治安防范犬均分成实验组和对照组两个组别，每组各7头。在第一个周期内，实验组中的犬经过平台环境适应性训练，而对照组中的犬未经相应训练，针对两组犬在对抗性训练中的综合表现进行对比；在第二个周期内，实验组中的犬经过平台模拟对抗性训练，而对照组中的犬未经相应训练，针对两组犬在实战搜捕模拟条件下的综合表现进行对比。

为更好地体现实验犬的适应能力，定量分析实验组与对照组间的差异，将实验犬的主要行为表现都赋予一个加权值。10分代表满分，代表在训练使用中最期望犬出现的行为表现，其他分值随着与之相对应的行为表现期望值下降而减少。公式如下：X=10＊A+9＊B+6＊C+3＊D+2＊E+1＊F+0.5＊G，其中X代表犬的综合表现。检测中，犬的主要行为表现大概分为以下几种：A吠叫和进攻；B好奇探求；C镇静；D回避；E警惕后退；F不安；G躲避和逃避。

图5

课题组记录每头犬的行为表现，在单位测试时间内，针对每头犬行为表现的多样化，每头犬取其3个表现最佳的行为加以统计和分析。

（二）结果

课题组对采集的数据通过T检验（统计学上的小样本的平均数显著性检验）加以分析后，发现实验组与对照组差异显著，如表1、表2所示。

由此可以得出，经过平台进行环境适应性训练及对抗性训练的犬（实验组），其综合行为表现的整体平均分值明显高于未经过相应训练的犬（对照组），实验组的犬整体更加能展现出积极、自信和勇敢，能更好更快地适应复杂的搜捕实战作业。

表1 实验犬在实战对抗性场景下的综合表现对比

表2 实验犬在真实搜捕作业环境下的综合表现对比

三、结论

该平台将人、犬、机三要素融会贯通，借助超宽视频显示技术，辅助以道具、音响、烟雾机等器具所营造出的环境和场景，与搜捕犬训练技术相结合，可广泛应用于搜捕犬培训中。经过平台适应性训练，可以使受训犬应对对抗性场景的能力和对复杂搜捕环境的适应能力得到普遍、显著增强，节约训练成本和人犬的体能消耗。

四、展望

模拟工作犬可能面对的所有环境，为工作犬训练提供更好地服务。

（二）平台可依据幼犬培训的阶段性需要，模拟多种复杂环境，有利于幼犬培训。1至3月龄的幼犬，是受训犬一生中可塑性最强的关键期，其视觉感官、听觉感官、神经系统发育进入高峰期。幼犬的生长发育是遗传基础和环境共同作用的结果，发育环境刺激越复杂，幼犬的神经系统越强大，其适应能力及欲望也会随之得到加强。

（三）平台训练不受天气、受训犬数量、有限时间等因素的限制，可对受训犬进行批量训练，提高训练效率。

（一）该平台不仅仅用于治安防范犬或搜捕犬的训练及检测，还可以应用于其它警用犬、搜救犬、导盲犬等所有工作犬的环境适应性训练。随着拍摄场景的丰富和道具的不断完善，平台可