虚拟现实技术在装甲装备保障实践性教学中的应用研究

倪冬 孙权 陈创业

摘要：在信息化。网络化等高新技术迅速发展，虚拟现实技术作为新型的教学媒体已广泛应用于教学领域。虚拟现实技术是一门综合性信息技术，它整合了教学图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术，提供了更高级的集成性和交互性，给人以愈发逼真的场景。本文主要探讨虚拟现实技术的西藏特征以及它在装甲装备保障这部教学中的意义和应用

关键词：虚拟现实技术实践性教学;装备保障

一、虚拟现实技术的基本特征

虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）最早是由美国航空航天局（NASA）和军事问卷实现实时住址提出并开发出来的一项高技术，首先用于驾驶员训练的军事模拟器中，在武器系统性能评价、武器操纵训练及指挥大规模军事学习等方面发挥的重大作用。VR是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，VR强调的是操作者对虚拟世界（Virtual World）的体验，它具有沉浸性（immersion）、交互性（interaciton）和构想性（imagination）的特点。

沉浸性（immersion）是指用户在纯自然的状态下，借助交互设备和自身的感知系统，对虚拟环境的投入程度。交互性（interaciton）主要是指用户通过作用专门输入和输出设备（主要有头盔、数据手套、数据衣），用人类的自然技能（如：自身的语言、身体运动、动作等）对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈 自然程度。构想性（imagination）指借助虚拟现实技术，使抽象概念具体的程度。比如建造一座大厦，其量化的设计图纸只有少数内行人看得懂，利用虚拟现实则可能用别样方式同样反映出设计者的构思。

二、虚拟现实技术应用于任职教育实践性教学中的意义

实践性教学是军队任职教育的重要组成部分，它是贯彻落实习主席关于加强实战化军事训练指示要求的重要举措，也是加速推进学员同知识型向能力型转化，全面锻造素质素养的重要桥梁和平台。大力发展基于虚拟现实技术的实践性教学，不公是当前培养高素质新型军事人才的迫切要求，更是加速推进军队任职院校现代化建设的必然趋势;更为重要的是我军任职教育的培养目标为高层次联合作战人才和新型作战力量人才，具有比普通军事教育更强的技术性和实践性要求：组织教学活动特别是实践教学，常常会使用大量人力、物力和场地，挤占宝贵的军费资源，教学效果也未必达到预期。因此，引进虚拟现实技术对于提高军费使用效率，解决实践教学基地欠缺、支撑人才队伍快速成长等都有着非常重要的现实意义。

2.1 有利于激发学员学习兴趣

教育心理学认为，“兴趣是最好的老师”。虚拟现实技术可利用其形象生动、多维感知、立体交互、实时反馈等明显优势，营造出一个带有高度仿真式的教学整体环境。学员身处其中，受到这个环境带来的听觉、视觉、触觉等全方位的感官刺激，就会自觉不自觉地被环境所感染，从面在无形之中调动起主动探究的渴望，培养出学习的积极性和自适应能力，十分有利于军队任职院校实现以学员为主体，以教员为主导的实践教学模式转型。而且，在实践教学环节应用虚拟现实技术，不仅有利于学员对理论知识的巩固，而且有利于学员提前适应战争实践中的战场环境，激发学习兴趣和潜能，熟练掌握任职岗位所需的知识技能，大大缩短人才成长生成周期。

2.2 有利于降低实践教学成本

早先同于没有仿真系统，军队往往需要通过军事演习来重现战争实践，便受训人员在训练中学会在战争中赢得战争的技能;面演习所需飞机、坦克等武器装备等价昂贵，且容易造成农田、道路等生态环境的极大损坏，这就亟需研发一种能模拟战争和系统。基于虚拟现实技术的实践教学系统就在此背景下应运而生。虚拟现实系统的最大优势在于无需消耗任何器材，而且可以多次重复实践教学的训练内容。

三、虚拟现实技术在装甲装备保障实战化教学训练中的应用

近年来，随着信息技术的快速发展，虚拟现实（VR）技术日趋成熟，在军事教育训练领域中显示出巨大优势和发展潜力。它能够充分适应军队任职教育特点和要求，使其插上科技的翅膀，同时也赋予传统实践性教学以鷴的实现形式，十分有助于提高学员的实践运用和动手操作能力。

3.1 装甲装备远程虚拟诊断

故障诊断是指为了确定故障原因以及如何防止其再次发生而发信和分析数据的过程。故障诊断的过程是一个信息采集、信息分析、信息处理和信息判断的过程。装甲装备远程虚拟诊断是利用虚拟现实技术和远程网络技术，感知、故障装甲装备的信息，在装甲装备虚拟样机模型上对故障进行虚拟再现，根据相关信息剖析故障原因，进而对故障进行判断的过程。装甲装备远程虚拟诊断系统中虚拟现实技术的应用，可以使处于远程诊断服务器端的装甲装备故障诊断专家直观地看到待修装甲装备的三维模型，从而能够对故障有更准确的掌握，提高了诊断的直观性和准确性，可以充分验证“软件就是仪器”的理论，最大限度地减少硬件的配置和对配件的依赖，省去大量的硬件设备，大大降低系统的运行成本。

3.2 装甲装备虚拟维修

维修是为使装备保持、恢复或改善其规定技术状态所进行的全部活动。维修是一个非常广泛的修理概念，一般维修的直接目的是保持装甲装备处在规定状态，现代维修还扩展到对装备进行局部改进以改善装备的性能。装甲装备虚拟维修就是在虚拟环境下，操作者借助于外部设备对虚拟环境中的装甲装备进行维修的模拟。它突破了空间、时间的限制，可以实现逼真的装甲装备故障维修操作，提取任何关于装甲装备已有资料、状态数据，检验装甲装备性能。

3.3 装甲装备虚拟仿真训练

装甲装备虚拟仿真训练是虚拟仿真技术在装备训练领域的应用，它是一种理想的训练和实践系统。将仿真技术与虚拟现实技术这两类关键技术有机地结合起来，充分利用虚拟现实技术来创设逼真的训练环境，同时利用仿真技术来实现真实环境下的实时仿真，能部分或守分实现实装训练的郊野。装甲装备虚拟仿真训练且有安全、经济、可控、可多次重复、无风险、不爱气候条件和场地空间限制，既能常规操作，又能培训各种环境下的应变能力以及训练的高效率、高效益等独特优势，可广泛应用于装甲装备器材设备的演示、原理教学、操作训练和性能分析及排故训练。通过利用虚拟现实技术，可以建立高逼真度的装甲装备模型和操作环境模型，构建与真实环境完全一样的训练环境，为学员亲身感受装甲装备操作訓练环境提供可能;可以对所要构建的操作过程进行深入分析，找出其内在规律后建立符合其特征规律的数学模型，通过仿真后台引擎的支撑与虚拟场景中对象的交互，实现装甲装备操作过程的客观反映和装甲装备运行客观规律在虚拟环境中的真实反映，达到贴近现实的实时仿真效果;还可将多媒体课件功能嵌入到辅助教学系统中，满足装甲装备原理教学、过程演示、内部构造关系、运行规律分析等理论教学的需要，具备辅助教学训练功能充分体现装甲装备虚拟仿真训练的自主性。

参考文献：

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[2]刘凤田  刘玉兰虚拟现实技术及其在教育领域中的应用研究[J].河北农业大学学报2008（3）13-15

[3]李欣  虚拟现实及其教育应用[M].北京：科学出版社2008

[4]赵洋探析虚拟现实技术在军需装备技术保障中的应用[J].青年科学2013（9）