軍事訓(xùn)練模擬系統(tǒng)解決方案

本方案由搜維爾VR實驗室推出,。軍事訓(xùn)練模擬系統(tǒng)是利用計算機生成一種虛擬環(huán)境(如坦克駕駛艙,、飛機駕駛艙、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作戰(zhàn)訓(xùn)練中的許多實際問題,，如費用過高,、危險、受真實環(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,。計算機科學(xué)家們還設(shè)計出通過網(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)者操作潛艇時提供具有真實意義的儀器讀數(shù),。一些潛艇模擬器是靜止不動的，這可能會影響到受訓(xùn)者的駕駛感受,；還有一些潛艇模擬器安裝有一套氣動臂,，能夠通過傾斜模擬器，使之模擬潛水和上浮動作,。

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)雜的軍隊交通工具以外，在其他方面也大有用途,。軍隊長官和電子游戲工作室共同合作,，以創(chuàng)造更加現(xiàn)實逼真的虛擬場景，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)軟件游戲中體驗這種戰(zhàn)斗場景。

其他虛擬現(xiàn)實軟件
還有一種軍事虛擬環(huán)境軟件叫做可視化戰(zhàn)場,。在實戰(zhàn)時選擇戰(zhàn)略時,，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)行評估,。軍隊已經(jīng)為可視化戰(zhàn)場研制了一種虛擬工作臺，觀察者可佩戴一副特殊的護(hù)目鏡,，從而觀看工作臺上的三維圖像,，只要戴上這副護(hù)目鏡，還可以多人同時觀看顯示圖像,。

方案優(yōu)勢：

1,、虛擬訓(xùn)練耗費低廉

2、發(fā)生事故的可能性會大幅減小

系統(tǒng)集成：

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

一,、虛擬現(xiàn)實軟件平臺

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

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行為模塊的實時3D環(huán)境虛擬實境編輯軟件，可以制作出許多不同用途的3D產(chǎn)品,，如網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò),、計算機游戲、多媒體,、建筑設(shè)計,、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、Virtools? 5.0 VR Library,、3D XML Virtools Plugin

2,、 Unity3D

Unity3D是由Unity Technologies開發(fā)的一個讓你輕松創(chuàng)建諸如三維視頻游戲、建筑可視化,、實時三維動畫等類型互動內(nèi)容的多平臺的綜合型游戲開發(fā)工具,，是一個全面整合的專業(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行在Windows 和Mac OS X下,，可發(fā)布游戲至Windows,、Mac、Wii,、iPhone和Android平臺,。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、跨平臺應(yīng)用程序開發(fā)引擎,、Unity Android 移動終端發(fā)布平臺,、Unity iOS Pro移動終端發(fā)布平臺。

3.TechViz虛擬現(xiàn)實支撐平臺

TechViz虛擬現(xiàn)實支撐平臺將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時全人體跟蹤系統(tǒng)顯示出人體的虛擬3D模型,，能夠幫助使用者對人體運動的環(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3D模型，查看模型的接觸情況,，并記錄下相關(guān)動畫以便進(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時全手動作跟蹤系統(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)可以實時顯示仿真應(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)有被動式立體投影和主動式立體投影,，被動式立體投影是通過光的偏振原理來實現(xiàn)的，即采用兩臺投影機同步放映圖像,，將兩臺投影機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,，且投影機必須配備空白間隔的與快門速度相匹配,。主動式立體投影的優(yōu)點是可在任何投影屏幕上來實現(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候成像不同,，在播放影片的時候同事播放2組畫面,，一組畫面進(jìn)入左眼，一組畫面進(jìn)入右眼,，這樣就會像產(chǎn)生立體感覺（注釋：觀看的時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）會為用戶帶來較強的沉浸感,，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,、實時交互系統(tǒng)

互動系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)的顯示設(shè)備及功能，結(jié)合實時動作捕捉系統(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)生被捕捉物體的動作數(shù)據(jù),，再結(jié)合實時影像互動系統(tǒng)使參與者與屏幕之間產(chǎn)生互動效果的一種新型系統(tǒng)。下面將分別介紹3D實時交互系統(tǒng)中涉及的各個各種交互設(shè)備,，用戶可根據(jù)需求選擇,。

1、實時動作捕捉系統(tǒng)

實時動作捕捉技術(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算機直接理解處理的數(shù)據(jù),。在運動物體的關(guān)鍵部位設(shè)置跟蹤器，由動作捕捉系統(tǒng)捕捉跟蹤器位置,，再經(jīng)過計算機處理后向系統(tǒng)提交交互數(shù)據(jù),，實現(xiàn)人機交互。

推薦產(chǎn)品：A.R.T.系統(tǒng)解決方案,、Xsens Moven慣性運動捕捉系統(tǒng),、新版3DSuit慣性動作捕捉系統(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)確實時地傳遞給虛擬環(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、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)品有六個自由度和三個自由度之分，當(dāng)接收傳感器在空間移動時,，能夠精確地計算出其位置和方位,。該設(shè)備 消除了延遲帶來的問題，因為它提供了動態(tài)的,、實時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、滾動角）,，無論在虛擬現(xiàn)實應(yīng)用領(lǐng)域,，還是在控制模擬器的投影機運動時，還是在生物醫(yī)學(xué)的研究中,，它是測量運動范圍和肢體旋轉(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)實技術(shù),，它利用機械表現(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)練與評判、諸軍種聯(lián)合虛擬演習(xí),、指揮員訓(xùn)練,。它在一個安全、可控的環(huán)境下為使用者提供精準(zhǔn)模擬的真實狀況,。特種軍事訓(xùn)練一般花費較高,，有些實景訓(xùn)練可能還有危險，盡管早期的虛擬現(xiàn)實裝置和軟件比較昂貴,，但是從長遠(yuǎn)來看,，這遠(yuǎn)比實戰(zhàn)訓(xùn)練更為劃算。此外,，虛擬技術(shù)在保證軍事行動安全方面還有很多其它潛力,。