軍事訓(xùn)練模擬系統(tǒng)解決方案

本方案由搜維爾VR實(shí)驗(yàn)室推出,。軍事訓(xùn)練模擬系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)生成一種虛擬環(huán)境(如坦克駕駛艙,、飛機(jī)駕駛艙、模擬駕駛操作,、虛擬戰(zhàn)場等),，系統(tǒng)通過多種傳感設(shè)備（如動(dòng)作捕捉設(shè)備,、位置追蹤設(shè)備、數(shù)據(jù)手套,、力反饋設(shè)備等）及立體顯示設(shè)備（如大型投影系統(tǒng),、3D立體顯示器、數(shù)字頭盔等）使用戶完全沉浸到虛擬環(huán)境中,，實(shí)現(xiàn)用戶直接與虛擬環(huán)境進(jìn)行各種交互式操作的功能,。例如戰(zhàn)機(jī)操作培訓(xùn)、坦克操作培訓(xùn),、武器和其他軍事設(shè)備的操作培訓(xùn),。軍事訓(xùn)練模擬系統(tǒng)可以在很大程度上解決真實(shí)作戰(zhàn)訓(xùn)練中的許多實(shí)際問題，如費(fèi)用過高,、危險(xiǎn),、受真實(shí)環(huán)境的限制等等。

方案特色：

飛行模擬器
最知名的軍用模擬器恐怕是飛行模擬器了,。美國陸海空三軍都使用飛行模擬器來培訓(xùn)飛行員,。訓(xùn)練任務(wù)包括如何在戰(zhàn)斗中飛行,，如何應(yīng)對緊急情況以及如何協(xié)調(diào)地面作戰(zhàn)與空中支援等等。

地面交通工具模擬器
地面交通工具模擬器盡管沒有飛行模擬器那么引人注目,，但依然是軍事模擬中很重要的一部分,。事實(shí)上，模擬設(shè)備是未來作戰(zhàn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分,，也是未來武裝力量的基石,。未來作戰(zhàn)系統(tǒng)包括一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的對戰(zhàn)指令系統(tǒng)和先進(jìn)的交通工具和武器平臺(tái)。計(jì)算機(jī)科學(xué)家們還設(shè)計(jì)出通過網(wǎng)絡(luò)連接的未來對戰(zhàn)系統(tǒng)模擬器,，這樣便于實(shí)施有多方參與的復(fù)雜訓(xùn)練任務(wù),。

水下作戰(zhàn)模擬器
海軍潛艇模擬器與其他的軍事模擬器有所不同，潛艇中沒有窗戶,，所以也不需要栩栩如生的外部環(huán)境畫面,，不過它要在受訓(xùn)者操作潛艇時(shí)提供具有真實(shí)意義的儀器讀數(shù)。一些潛艇模擬器是靜止不動(dòng)的,，這可能會(huì)影響到受訓(xùn)者的駕駛感受,；還有一些潛艇模擬器安裝有一套氣動(dòng)臂，能夠通過傾斜模擬器,，使之模擬潛水和上浮動(dòng)作,。

虛擬訓(xùn)練營
訓(xùn)練者們發(fā)現(xiàn)，虛擬軍事設(shè)備除了能使士兵們熟悉那些復(fù)雜的軍隊(duì)交通工具以外,，在其他方面也大有用途,。軍隊(duì)長官和電子游戲工作室共同合作,，以創(chuàng)造更加現(xiàn)實(shí)逼真的虛擬場景，幫助士兵們適應(yīng)各種不同的戰(zhàn)斗環(huán)境,。而那些游戲玩家甚至可以在商業(yè)軟件游戲中體驗(yàn)這種戰(zhàn)斗場景,。

其他虛擬現(xiàn)實(shí)軟件
還有一種軍事虛擬環(huán)境軟件叫做可視化戰(zhàn)場。在實(shí)戰(zhàn)時(shí)選擇戰(zhàn)略時(shí),，可視化戰(zhàn)場至關(guān)重要,。這在指揮官訓(xùn)練中也頗為關(guān)鍵，這有利于指揮官做決定前進(jìn)行評(píng)估,。軍隊(duì)已經(jīng)為可視化戰(zhàn)場研制了一種虛擬工作臺(tái),，觀察者可佩戴一副特殊的護(hù)目鏡，從而觀看工作臺(tái)上的三維圖像,，只要戴上這副護(hù)目鏡,，還可以多人同時(shí)觀看顯示圖像。

方案優(yōu)勢：

1,、虛擬訓(xùn)練耗費(fèi)低廉

2,、發(fā)生事故的可能性會(huì)大幅減小

系統(tǒng)集成：

在軍事訓(xùn)練模擬系統(tǒng)中，其核心部分為,。如需查看更多請點(diǎn)擊>>

一,、虛擬現(xiàn)實(shí)軟件平臺(tái)

所有的硬件設(shè)備都要通過虛擬現(xiàn)實(shí)軟件平臺(tái)進(jìn)行融合，并發(fā)揮硬件的特有功能,，虛擬現(xiàn)實(shí)軟件平臺(tái)為整套系統(tǒng)的靈魂,。 通過虛擬現(xiàn)實(shí)軟件平臺(tái)。如需查看更多請點(diǎn)擊>>

1,、Virtools

Virtools是一套整合軟件,，可以將現(xiàn)有常用的檔案格式整合在一起，如3D的模型,、2D圖形或是音效等,。Virtools是一套具備豐富的互動(dòng)行為模塊的實(shí)時(shí)3D環(huán)境虛擬實(shí)境編輯軟件，可以制作出許多不同用途的3D產(chǎn)品,，如網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò),、計(jì)算機(jī)游戲、多媒體,、建筑設(shè)計(jì),、交互式電視、教育訓(xùn)練,、仿真與產(chǎn)品展示等 ,。

產(chǎn)品推薦：Virtools? 5.0--3D 可視化編程開發(fā)平臺(tái)、Virtools? 5.0 VR Library、3D XML Virtools Plugin

2,、 Unity3D

Unity3D是由Unity Technologies開發(fā)的一個(gè)讓你輕松創(chuàng)建諸如三維視頻游戲,、建筑可視化、實(shí)時(shí)三維動(dòng)畫等類型互動(dòng)內(nèi)容的多平臺(tái)的綜合型游戲開發(fā)工具,，是一個(gè)全面整合的專業(yè)游戲引擎,。Unity類似于Director,Blender game engine, Virtools 或 Torque Game Builder等利用交互的圖型化開發(fā)環(huán)境為首要方式的軟件其編輯器運(yùn)行在Windows 和Mac OS X下，可發(fā)布游戲至Windows,、Mac,、Wii、iPhone和Android平臺(tái),。也可以利用Unity web player插件發(fā)布網(wǎng)頁游戲,，支持Mac 和Windows的網(wǎng)頁瀏覽。它的網(wǎng)頁播放器也被Mac widgets所支持,。

產(chǎn)品推薦：Unity3D PRO 虛擬現(xiàn)實(shí),、跨平臺(tái)應(yīng)用程序開發(fā)引擎、Unity Android 移動(dòng)終端發(fā)布平臺(tái),、Unity iOS Pro移動(dòng)終端發(fā)布平臺(tái),。

3.TechViz虛擬現(xiàn)實(shí)支撐平臺(tái)

TechViz虛擬現(xiàn)實(shí)支撐平臺(tái)將CAD/CAM/CAE軟件直接進(jìn)行多通道顯示，使用者可以直接在完整數(shù)據(jù)的工業(yè)模型上進(jìn)行虛擬裝配操作,。包含三款軟件產(chǎn)品,，分別為：人體跟蹤、虛擬裝配以及手指跟蹤軟件,。

人體跟蹤軟件
人體跟蹤軟件可以通過實(shí)時(shí)全人體跟蹤系統(tǒng)顯示出人體的虛擬3D模型，能夠幫助使用者對人體運(yùn)動(dòng)的環(huán)境影響因素進(jìn)行分析,，如：分析伸展或人體與3D模型的碰撞情況等,。該產(chǎn)品需要配合跟蹤器和標(biāo)記物一起使用。

虛擬裝配軟件
虛擬裝配軟件允許用戶選擇或移動(dòng)3D模型,，查看模型的接觸情況,，并記錄下相關(guān)動(dòng)畫以便進(jìn)行后續(xù)分析。該產(chǎn)品適用于部件拆裝,、維修以及相關(guān)培訓(xùn),。

手指跟蹤軟件
手指跟蹤軟件采用實(shí)時(shí)全手動(dòng)作跟蹤系統(tǒng)，可以在3D場景中顯示手指的虛擬模型,。該產(chǎn)品適用于細(xì)節(jié)伸展研究以及模型接觸分析,，需要配合精度手指跟蹤器一起使用。

二,、三維立體展示系統(tǒng)

三維立體展示系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示仿真應(yīng)用程序,，為用戶提供高沉浸感的立體顯示環(huán)境，常見的立體顯示系統(tǒng)有立體投影系統(tǒng),、桌面型立體顯示系統(tǒng),、頭戴式立體顯示系統(tǒng),。下面分別介紹。

1,、立體投影系統(tǒng)

立體投影系統(tǒng)有被動(dòng)式立體投影和主動(dòng)式立體投影,，被動(dòng)式立體投影是通過光的偏振原理來實(shí)現(xiàn)的，即采用兩臺(tái)投影機(jī)同步放映圖像,，將兩臺(tái)投影機(jī)前的偏光片的偏振方向互相垂直,，讓產(chǎn)生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。而偏振光投射到專用的投影幕上再反射到觀眾位置時(shí)偏振光方向須不改變,，觀眾通過偏光眼鏡每只眼睛只能看到相應(yīng)的偏振光圖像,，從而在視覺神經(jīng)系統(tǒng)中產(chǎn)生立體感覺；主動(dòng)式立體投影需要內(nèi)置液晶（LCD）快門的眼鏡來交替地空白左右眼信息,。一個(gè)分離的IR發(fā)送器發(fā)送同步信息到眼鏡,。這種方法在技術(shù)上更耐用，且投影機(jī)必須配備空白間隔的與快門速度相匹配,。主動(dòng)式立體投影的優(yōu)點(diǎn)是可在任何投影屏幕上來實(shí)現(xiàn),。

產(chǎn)品推薦：單通道三維投影、多通道環(huán)幕投影,、多通道平板投影,、沉浸式CAVE系統(tǒng)、球面體投影系統(tǒng),。

2,、桌面型立體顯示系統(tǒng)

桌面型立體顯示系統(tǒng)即立體顯示器，立體顯示器有裸眼立體顯示器和偏振立體顯示器之分,。裸眼立體顯示器不需要用戶戴眼鏡即可感覺到立體效果,，裸眼立體顯示器大多處于研發(fā)階段，并且主要應(yīng)用在工業(yè)商用顯示市場,，所以大眾消費(fèi)者接觸的不多,。從技術(shù)上來看，裸眼立體顯示器分為光屏障式（Barrier）,、柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術(shù)和指向光源（Directional Backlight）三種,，裸眼立體顯示器最大的優(yōu)勢便是擺脫了眼鏡的束縛；偏振立體顯示器是根據(jù)人的左右眼在觀察事物的時(shí)候成像不同,，在播放影片的時(shí)候同事播放2組畫面,，一組畫面進(jìn)入左眼，一組畫面進(jìn)入右眼,，這樣就會(huì)像產(chǎn)生立體感覺（注釋：觀看的時(shí)候必須佩戴偏振立體眼睛觀看）,。

推薦品牌：Exceptional3D裸眼立體顯示器、Tridelity裸眼立體顯示器、Visumotion裸眼立體顯示器,、VRLOGIC偏振立體顯示器,、Miracube偏振立體顯示器、JVC偏振立體顯示器,。

3,、頭戴式立體顯示系統(tǒng)

頭戴式立體顯示系統(tǒng)即頭戴式立體顯示器（數(shù)字頭盔），采用頭戴式立體顯示器（數(shù)字頭盔）會(huì)為用戶帶來較強(qiáng)的沉浸感,，猶如身臨其境,，頭戴式立體顯示器(HMD)為戴在頭部的小型立體顯示器，用戶所看到的圖像大小相當(dāng)于數(shù)碼之外的大型屏幕,。

推薦品牌：Virtual Research頭戴式立體顯示器,、5DT數(shù)字頭盔、NVIS頭戴式立體顯示器,、eMagin頭戴式顯示器,、Cybermind頭戴式顯示器。

四,、實(shí)時(shí)交互系統(tǒng)

互動(dòng)系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)的顯示設(shè)備及功能,，結(jié)合實(shí)時(shí)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)（參考：A.R.T.系統(tǒng)解決方案）、數(shù)據(jù)手套（參考：Cyberglove II - 22 Sensors）,、位置追蹤器（參考：Polhemus PATRIOT Wireless 電磁式無線追蹤系統(tǒng)）,、力反饋設(shè)備（參考：HAPTION-Virtuose 6D Desktop）等設(shè)備，通過對目標(biāo)影像（如參與者）進(jìn)行捕捉拍攝并由影像分析系統(tǒng)分析,，從而產(chǎn)生被捕捉物體的動(dòng)作數(shù)據(jù),，再結(jié)合實(shí)時(shí)影像互動(dòng)系統(tǒng)使參與者與屏幕之間產(chǎn)生互動(dòng)效果的一種新型系統(tǒng)。下面將分別介紹3D實(shí)時(shí)交互系統(tǒng)中涉及的各個(gè)各種交互設(shè)備,，用戶可根據(jù)需求選擇,。

1、實(shí)時(shí)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)

實(shí)時(shí)動(dòng)作捕捉技術(shù)涉及尺寸測量,、物理空間里物體的定位及方位測定等方面可以由計(jì)算機(jī)直接理解處理的數(shù)據(jù)。在運(yùn)動(dòng)物體的關(guān)鍵部位設(shè)置跟蹤器,，由動(dòng)作捕捉系統(tǒng)捕捉跟蹤器位置,，再經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后向系統(tǒng)提交交互數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,。

推薦產(chǎn)品：A.R.T.系統(tǒng)解決方案,、Xsens Moven慣性運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)、新版3DSuit慣性動(dòng)作捕捉系統(tǒng),。

2,、數(shù)據(jù)手套

數(shù)據(jù)手套是虛擬仿真中最常用的交互工具。數(shù)據(jù)手套設(shè)有彎曲傳感器，彎曲傳感器由柔性電路板,、力敏元件,、彈性封裝材料組成，通過導(dǎo)線連接至信號(hào)處理電路,；在柔性電路板上設(shè)有至少兩根導(dǎo)線,，以力敏材料包覆于柔性電路板大部，再在力敏材料上包覆一層彈性封裝材料,，柔性電路板留一端在外,，以導(dǎo)線與外電路連接。把人手姿態(tài)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地傳遞給虛擬環(huán)境,。

推薦品牌：Cyberglove數(shù)據(jù)手套,、DGTech數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)手套、5DT數(shù)據(jù)手套,。

3,、位置追蹤器

位置追蹤器又稱空間位置跟蹤器，是指作用于空間跟蹤與定位的裝置,，一般與其他VR設(shè)備結(jié)合使用,，如：數(shù)字頭盔、立體眼鏡,、數(shù)據(jù)手套等,，使參與者在空間上能夠自由移動(dòng)、旋轉(zhuǎn),，不局限于固定的空間位置,。操作更加靈活、自如,、隨意,。產(chǎn)品有六個(gè)自由度和三個(gè)自由度之分，當(dāng)接收傳感器在空間移動(dòng)時(shí),，能夠精確地計(jì)算出其位置和方位,。該設(shè)備 消除了延遲帶來的問題，因?yàn)樗峁┝藙?dòng)態(tài)的,、實(shí)時(shí)的六自由度的測量位置(X, Y, 和 Z 笛卡爾坐標(biāo)) 和方位（俯仰角,、偏行角、滾動(dòng)角）,，無論在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用領(lǐng)域,，還是在控制模擬器的投影機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，還是在生物醫(yī)學(xué)的研究中,，它是測量運(yùn)動(dòng)范圍和肢體旋轉(zhuǎn)的理想選擇,。它是快速,、精確、而且容易使用,。

推薦品牌：Polhemus 電磁式無線追蹤系統(tǒng),、Xsens慣性位置追蹤器、Ascension電磁式位置追蹤器,。

4,、力反饋設(shè)備

所謂力反饋（Force Feedback），本來是應(yīng)用于軍事上的一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),，它利用機(jī)械表現(xiàn)出的反作用力,，將游戲數(shù)據(jù)通過力反饋設(shè)備表現(xiàn)出來，可以讓用戶身臨其境地體驗(yàn)游戲中的各種效果,。 力反饋技術(shù)能將游戲中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成用戶可以感覺到的效果,，例如道路上的顛簸或者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤感受到的反作用力，這些效果都是力反饋控制芯片“播放”出來的,，

推薦品牌：HAPTION力反饋設(shè)備,、Sensable力反饋設(shè)備。

應(yīng)用領(lǐng)域：

虛擬環(huán)境在軍事上的運(yùn)用相當(dāng)嫻熟,，主要應(yīng)用于虛擬戰(zhàn)場環(huán)境,、單兵模擬訓(xùn)練與評(píng)判、諸軍種聯(lián)合虛擬演習(xí),、指揮員訓(xùn)練,。它在一個(gè)安全、可控的環(huán)境下為使用者提供精準(zhǔn)模擬的真實(shí)狀況,。特種軍事訓(xùn)練一般花費(fèi)較高,，有些實(shí)景訓(xùn)練可能還有危險(xiǎn)，盡管早期的虛擬現(xiàn)實(shí)裝置和軟件比較昂貴,，但是從長遠(yuǎn)來看,，這遠(yuǎn)比實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練更為劃算。此外,，虛擬技術(shù)在保證軍事行動(dòng)安全方面還有很多其它潛力,。