装备维修保障技术训练VR与AR技术应用研究

摘 要：开展装备维修保障技术训练VR与AR技术应用研究，将VR/AR技术应用于武警装备维修保障技术训练，提供符合指战员操作习惯的人机交互方式，实现逼真虚拟场景和高交互性条件下的装备维修保障技术训练，是提升武警部队实战化训练水平的现实需要，是促进部队信息化训练转型的重要依托，是解决部队训练保障难题的有效途径。

关键词：维修;装备;VR;应用

1 引言

以习主席强军兴军重大战略思想为指导，以军民融合发展理念为抓手，着眼武警部队改革后，装备维修保障训练培训时间更短、训练任务更重、组训资源有限的现实矛盾，紧跟科技前沿，开展装备维修保障技术训练VR与AR技术应用研究，构建某型反恐突击车维修保障模拟训练原型系统，力求提升装备维修保障训练的质量效益，助推武警部队战斗力的有效形成。

2 研究方向

根据使命任务，本项目的主要研究方向是：以某型反恐突击车的日常和战时维修保障为例，重点围绕虚拟现实技术在装备维修保障领域的应用方式、装备维修保障仿真建模技术、可穿戴式单兵虚拟现实训练设备适配、大范围可扩展精确空间定位设备适配、增强现实虚拟成像技术等研究需要，综合运用建模仿真、VR/AR等前沿科技成果，研制和采购面向典型应用的模型体系及仿真模型库、三维装备维修保障仿真平台及工具集、可穿戴式单兵虚拟现实训练设备、大范围可扩展精确空间定位设备、虚拟现实眼镜成套设备、AR训练头盔设备，为装备维修保障仿真建模、运行和评估全过程服务，构建某型反恐突击车维修保障模拟训练原型系统。

3 主要研究内容

1.虚拟现实技术在装备维修保障领域的应用方式研究

装备的占地范围、大小、形状、复杂程度等属性的不同，导致在运用虚拟现实技术进行模拟教学、训练和考核中，需要采用不同的训练方式，从而导致需要不同的虚拟现实设备、空间定位方式等。因此，需要对虚拟现实技术在装备维修保障领域的应用方式进行深入研究，抽象总结出适合我军绝大多数装备维修保障的训练应用方式，选择相应的虚拟现实设备，研究集成对应的空间定位方式和可穿戴式单兵虚拟现实训练设备，以实现逼真、高效、准确的装备维修保障模拟教学、训练和考核。

2.装备维修保障仿真建模技术研究

一是研究组件化仿真建模技术。装备维修保障仿真建模包括军事概念建模、数学物理建模和程序代码建模，在模型体系规范的指导下，将软件工程领域OO（Object Oriented，面向对象）技术和组件技术应用于计算机仿真，形成面向对象的组件化仿真建模技术，可在模型软件开发和模型资源复用方面满足装备及装备体系的动态组合和灵活扩展的需求。

二是研究组件模型的组合技术。即研究仿真模型程序（类）体系结构，确定模型类体系每个层次的框架结构和使命任务，构建装备组件模型原型实现。同时，进一步研究组件模型的组合方法，包括组合的描述，实体的组件化构建的初始化方法，组件化模型交互关系，实体间的关系以及与组件模型关系的映射，满足产生式实体、搭载实体的实现。

3.可穿戴式单兵虚拟现实训练设备适配技术研究

为适应复杂环境下多种信息感知和处理装备的集成化、一体化要求，需要在可穿戴式单兵虚拟现实训练设备集成设计技术研究的基础上，开展可穿戴式单兵虚拟现实训练设备适配技术研究，突破无线体域网与穿戴式计算机通信接口集成技术、多电源能量管理与集成设计技术、可穿戴计算机系统加固和抗复杂环境技术、基于穿戴式计算机的多传感器信息融合技术，研制集成式一体化可穿戴式单兵虚拟现实训练设备。

4.大范围可扩展精确空间定位设备适配技术研究

针对大型、复杂装备维修保障训练需要，以及多人协同进行装备维修保障训练的需求，在大范围、可扩展精确空间定位技术研究的基础上，开展大范围可扩展精确空间定位设备适配技术研究。基于一定区域的高精度空间定位单元，可进行空间定位范围的自由复制扩展，理论上要达到无限空间范围的扩展，从而满足多人在运动中的协同装备维修保障训练和大型装备维修保障训练需要。

5.增强现实虚拟成像技术研究

增强现实技术可构造出一种将真实世界与虚拟世界相合成的新环境，它同时包含了虚拟世界和真实世界的相关要素。无论是在真实世界中加入虚拟世界要素，还是在虚拟世界上叠加真实世界，最终形成的增强现实环境都是一个真实与虚拟相合成的新环境。增強现实技术的载体就是AR眼镜，AR眼镜的核心部分就是光学透视显示器，其实现方式目前主要有自由曲面反射和光波导，本项目拟采用光波导技术作为光学系统，以全高清的OLED显示屏作为显示模组，并且需要研究在高亮度条件下提高亮度以实现清晰成像的方法。

参考文献

[1]何其昌.桌面战争[M].北京：航空工业出版社，2017

[2]彭希文.兵棋：从实验室走向战场[M].北京：国防大学出版社，2013

[3]范文，杨勇，徐磊.成长·通向荣光[M].北京：中国水利水电出版社，2018

作者简介：

徐磊（1985年7月—）男，宁夏银川人，硕士研究生，现为武警警官学院信息通信系讲师，主要从事指挥自动化、作战模拟与仿真、三维仿真等方面的研究。

基金项目：1、军内科研项目，项目编号：WJ20182A080079