实战训练理念下警务技战术模块化课程体系的应用

李永山

(青海警官职业学院，警用装备实战训练处，青海，西宁 810000)

0 引言

当前社会下，集人工智能和模式识别等功能的系统被广泛应用在警务技战术的训练中[1-2]，对警务技战术课程体系构建方法进行研究具有重要意义[3]。

训练要贴近实战，服务于实战，模拟训练就显得更为重要和突出。吴鹏飞等[4]提出基于沉浸式虚拟现实的协同训练及演示平台构建方法，通过接口设计和人机交互流程设计，将Unity3D方法应用在课程体系的构建中，建立模型库，但没有对警务技战术训练的特点进行分析，导致构建的体系并发性、实时性较差。邹瑶等[5]提出基于多模态语料库的警务技战术课程体系构建方法，通过加工与检索、规划设计、抽取语料文本等步骤构建警务技战术语料库，但也并没有研究警务技战术训练的特点，导致构建的体系每秒处理任务数较低。

为了解决上述方法中存在的问题，提出基于实战训练理念下警务技战术模块化课程体系构建方法，其创新之处在于，通过多层次结构和两种前台后台的硬件设计，实现数据通信与交互和警务技战术模块化课程体系的构建。

1 体系结构

良好的结构[6]是设计警务技战术模块化课程体系的基础，在实战理念下针对其特点进行研究和分析，通过五层架构模型实现警务技战术模块化课程体系的构建，体系的功能结构如图1所示。

图1 体系的功能结构图

基于实战训练理念下警务技战术模块化课程体系包含的主要功能如下。

(1)构建数据库，由不同的战术训练方案在课程体系中构成案例训练数据库[7]。

(2)针对不同的训练实例在警务技战术模块化课程体系中设置对应的虚拟实战场景。

(3)将二维平面地图和三维视景窗口引用在警务技战术模块化课程显示训练场景中，全面观察任务场景中的实时交战情况[8]。

(4)虚拟实体可以在任务场景中实现动态仿真。

(5)在警务技战术模块化课程体系中，训练人员可以通过人机对话界面操作键盘和鼠标选择训练内容。

(6)通过图形图像技术在警务技战术模块化课程体系中构建战斗效果模型，通常包括枪械射击产生的爆炸模型、火焰模型等[9]。

1.1 体系分层模型

根据课程体系的功能要求对警务技战术模块化课程体系进行划分，建立对应的层次结构，如图2所示。

图2 体系分层模型

1.1.1 人机交互层

人机交互[10]层根据用户对象和控制功能可以分为战术训练模块和总体控制模块。

1)战术训练模块

在战术训练模块中，警员可以选择控制模式或观察模式在不同角度观察战术演练情况。

(1)观察模式。使用者在观察模式下通过第一人称视角、尾追视角、全景视角等观察角度观测现场情况。

(2)控制模式。用户在控制[11]模式下向警务技战术模块化课程体系发送控制指令，对实体进行控制，实现战术训练。

2)总体控制模块

总体控制模块的主要功能对全局进行控制，确定各种案例的场景[12]情况。

MFC框架中的视图模块与体系中的总体控制模块相对应，可以通过该模块对内容进行更新、修改等操作。该体系的结构对应图如图3所示。

图3 MFC与体系结构对应图

总体控制模块在警务技战术模块化课程体系中负责接收指令和相关信息，总体控制模块由运动控制和环境控制[13]组成。

(1)运动控制

根据控制指令对训练人员的训练数据进行计算，并对运动姿态和运动情况进行调整。

(2)环境控制

根据指令对体系的建筑物内部结构、建筑物分布等场景参数进行更新，将其作为基础数据，传输到视景管理模块中[14]。

1.1.2 数据管理层

数据管理层主要负责对场景、动态实体、战术数据以及案例视景进行管理。

1.1.3 视景绘制层

在视景绘制层中生成案件场景和动态实体，并添加特效。

1.1.4 传输层

传输层进行数据处理和传输，保证各模块在体系中的正常运行和协调通信[15]。

1.1.5 数据存储层

数据存储层存储并管理实体模型数据、训练数据。

2 硬件设计和软件设计

通过硬件设计和软件设计实现警务技战术模块化课程体系的设计。

2.1 硬件设计

警务技战术模块化课程体系的硬件设计由前台设备和后台设备两部分构成。

前台部分主要包括掩体、屏幕、仿真工具、音响、激光枪、监视器等。后台设备是支持警务技战术模块化课程体系运行的部分。警务技战术模块化课程体系的硬件结构如图4所示。

图4 硬件结构图

2.2 软件设计

将训练科目作为警务技战术模块化课程体系的载体，实现数据通信和交互，警务技战术模块化课程体系的软件结构如图5所示。

图5 体系软件结构图

硬件接收器将信息传输到主控系统进行判断，并根据传输结果转换视频画面。

3 实验与分析

在某市人民警察培训学校举办的基层警务技战术教员教学技能竞赛中，使用本文提出的方法构建警务技战术课程体系，对基于实战训练理念下警务技战术模块化课程体系设计方法进行测试，本次测试的实验环境如图6所示。

图6 实验环境

采用基于实战训练理念下警务技战术模块化课程体系构建方法(方法1)、基于沉浸式虚拟现实的协同训练及演示平台构建方法(方法2)和基于多模态语料库的警务技战术课程体系构建方法(方法3)分别进行如下测试。

3.1 并发性能测试

根据图7中的数据可知，随着在线人数的增加,系统的响应时间随之增加。当在线人数增加时，方法1的响应时间处于缓慢上升的状态，方法2和方法3的响应时间上升幅度较大，且时间波动大。

图7 不同方法的并发性能

3.2 数据流量的性能测试

根据图8可知，随着系统运行时间的增加，方法1每秒处理的任务数大幅度地稳定增加，方法3每秒处理的任务虽然有所增加，但增长幅度较小，性能劣于方法1。当系统运行到20 s时，方法2每秒处理的任务数出现下降趋势，这是由于系统向服务器提交了较多的请求，导致服务器出现堵塞现象，降低了系统的吞吐量，进而减少了每秒处理的任务数。

图8 每秒处理任务测试结果

3.3 实时性测试

分析表1中的数据可知，在实时性测试结果中，方法1的各项指标都远远低于方法2和方法3，验证了方法1构建体系的实时性。

表1 实时性测试结果

通过在基层警务技战术教员教学技能竞赛中使用以上三种实验，验证了方法1构建的警务技战术模块化课程体系构建方法的并发性能好、每秒处理任务数高、实时性好，提高了体系的整体性能。

4 总结

警务技战术课程体系利用网络通信技术实现警务技战术的教学和训练，可以提高警员的警务战术技能。本文提出基于实战训练理念下警务技战术模块化课程体系，该体系并发性好、每秒处理任务数高、实时性好，为警务技战术的训练提供了良好的环境。