增强现实（AR）技术在现地教学中的应用研究

张瑞 卫小强

摘 要 随着物联网技术发展，增强现实技术逐渐出现在现实生活中。而在传统现地教学过程中，装备使用费用居高不下与气候制约效应明显的双重压力，使得增强现实技术首先应用在现地教学中成为可能。尽管尚未实际运用，但增强现实技术的发展前景以及其在未来现地教学过程中的应用优势，将为进一步探索其使用方法提供研究动力。

关键词 AR技术；现地教学；训练场地

当前，中国制造正在向中国创造迈进。而创新正像一根杠杆，以极大的比值撬动着现代科技的发展。传统的现地教学，受困于装备使用费用高昂、天气制约效应明显等因素，已无法满足持续集约发展和学员技能训练的双重要求。因而，伴随物联网和显示技术的迅猛发展，增强现实技术将促使传统的现地教学进行一次彻底的改造。

1 AR技术简介

增强现实（Augmented Reality，简称AR），是通过计算机模拟仿真现实空间内一段时空内无法感知到的信息（视觉信息、听觉信息、嗅觉信息和触觉信息等）再叠加到当前世界，从而使人们能够获得超越现实的感知体验。其中，视觉信息是引起沉浸感的关键。当学员佩戴上设备时，设备的位置信息便会在物联网中被精确的感知，服务器就会迅速的进行相应运算，将精确的3D图像实时传到设备中，并与现实训练场地相互叠加，使学员产生沉浸感。AR技术是仿真技术、图像处理技术、显示技术、物联网技术的综合运用，是一种由物联网技术发展带动产生的一种仿真系统。所以，AR技术融入现地教学，能够使用不同的场景叠加，并控制生成叠加到地形地貌上的虚拟武器装备及虚拟构筑物，从而达到相应的教学目的，也就是控制学员看到的环境中的非现实场景[1]。

2 AR技术的优势

2.1 最直观的教学方式

传统的口述式情况设置很容易囿于语言描述的准确性而使学员产生理解的偏差，AR技术的应用，学员可以通过自身的观察，对训练场中的各种要素进行感知，从而做出自己的情况判断。学员应用AR技术能够更准确的理解当前所设置的场景，也就能更好的感知未来战场环境。

2.2 最有效的训练平台

AR技术所产生的是一个支持实时交互的训练平台。教学过程中，让学员身处同一环境感受不同的训练场景，并支持实时的战场环境设置、不同方案调整。与此同时，AR技术可以提供场景交互功能，为学员展示个人战场指挥意图提供了交互平台，从而提高训练的效益。

2.3 最便捷的沙盘模型

AR技术提供场景展示功能的同时，也可以完成场景设计的功能。在教学训练中，可以以视觉信息展示教学设计的想法。譬如，开展现地教学前，需要对整个训练场地进行详尽的了解勘察和功能使用的设计。在以往需要通过很多专业描述，才能将完成功能设计。但是，这些功能的设计过程在AR技术的支持下，变成了搭积木一样简单的工作，极大地提高了场地功能设计的效率。

2.4 最先进的训练手段

在过去的教学过程中，普遍的方法是学员制作沙盘模型，口述指挥意图。然而受沙盘大小比例限制，学员往往只能进行简单的描述展示自己的意图。既无法感受真实的空间，也不能用正常的视角描述想法。而AR技术解脱了这些束缚，能够让学员在训练场现地排兵布阵的同时，又不损耗装备动用费用，并且节省了大量的协同时间。

总之，与传统的现地教学相比，AR技术参与的教学过程将具有显而易见的优点。使得学员同一训练场中能够感受到不同战场情景的切换，在增强教学效果和提高训练效率的同时，节省了装备的动用费用[2]。

3 AR技术与现地教学结合的必然性

3.1 传统现地教学方案的缺陷

现地教学作为一种比较特殊的教学方式，应该能够展现教员的教学构想，使学员能够充分理解构想。当前现地教学的过程是口述情况、转场、下达任务、构思个人方案等。根据教员的引导，最终获得对训练场地和武器装备运用的一个充分结合。虽然这种教学构想可以展示教员的教学思路，但受天气情况、场地情况以及装备动用费用等制约，这种方式又极大地限制了教员的创造力和想象力。

3.2 AR技术在现地教学中的优势

通过增强技术，教员在充分了解和熟悉现有场地的布局和细节的基础上，对其进行充分的分析和功能设计。通过不同的功能场景设计，有效激发现地教学的场地使用潜力和教员的教学设计能力。而且，对于不同的训练对象可以提供不同的场景，使学员在同一场景中进行不同科目的训练，也将极大的提高学员的学习热情。所以，AR技术在现地教学中的应用将成为一个必然的趋势。

4 结束语

在现地教学的过程中，AR技术的应用具有重要的现实意义。针对现地教学而言，创新、变化、直观是教学设计的核心问题。AR技术恰恰是解决这些核心问题的最有力的武器。同时，AR技术也将为现地教学过程中教员与学员之间构建一个非常便捷的展示沟通平台。此外，AR技术的应用也将彻底改变传统的现地教学模式，从而翻开现地教学的新的一页。

参考文献

[1] 张运超，陈靖，王涌天，等.基于移动增强现实的智慧城市导览[J].計算机研究与发展，2014，51（02）：302-310.

[2] 王涌天，刘越，胡晓明.户外增强现实系统关键技术及其应用的研究[J].系统仿真学报，2003，15（03）：329-333.