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基于VR技術(shù)的艦空導(dǎo)彈火控訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

成順利，朱鵬磊

(中國(guó)人民解放軍92941部隊(duì)93分隊(duì)，遼寧 葫蘆島125001)

摘要：簡(jiǎn)要介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念、特征及分類(lèi)，闡述了艦空導(dǎo)彈火控訓(xùn)練系統(tǒng)具有的功能、設(shè)計(jì)思想及組成結(jié)構(gòu)，著重論述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在艦空導(dǎo)彈火控訓(xùn)練系統(tǒng)中的技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：模擬器；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；艦空導(dǎo)彈火控訓(xùn)練系統(tǒng)；仿真

0引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual realiity，VR)技術(shù)已經(jīng)滲透進(jìn)了軍事訓(xùn)練的各個(gè)方面，并開(kāi)始在軍事領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。隨著第2代艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)裝備部隊(duì)，這些現(xiàn)代化裝備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，維護(hù)費(fèi)用龐大，實(shí)戰(zhàn)演練將消耗大量資金和軍用物質(zhì)且安全性差，這樣造成實(shí)裝訓(xùn)練不足，戰(zhàn)斗力未能得到充分發(fā)揮。為此，在武器系統(tǒng)裝備部隊(duì)的同時(shí)，研制裝備基于VR技術(shù)和仿真技術(shù)的艦空導(dǎo)彈火控訓(xùn)練系統(tǒng)[1](以下簡(jiǎn)稱訓(xùn)練系統(tǒng))既可以節(jié)約大量的訓(xùn)練經(jīng)費(fèi)，又能大大提高訓(xùn)練效益，對(duì)于改進(jìn)訓(xùn)練效果、提高訓(xùn)練水平具有極大的輔助和促進(jìn)作用。

1VR技術(shù)

1．1VR技術(shù)的概念

VR技術(shù)是20世紀(jì)90年代末興起的一門(mén)嶄新的綜合性信息技術(shù)，是現(xiàn)代仿真技術(shù)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。具體的說(shuō)就是采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的高科技技術(shù)生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)一體化特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的環(huán)境與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)[2]。

1．2VR技術(shù)的特征及分類(lèi)

VR技術(shù)的特征可以歸納為3個(gè)“I”，即沉浸性(immersion)、交互性(interaction)和構(gòu)想性(imagination)。由于它生成的視覺(jué)環(huán)境是立體的，音效是立體的，人機(jī)交互是和諧友好的，因此VR技術(shù)使人和計(jì)算機(jī)很好地融為一體，給人一種身臨其境的感覺(jué)[3]。

根據(jù)用戶參與VR的不同形式、沉浸和交互的程度，VR技術(shù)主要分為4類(lèi)：桌面VR、沉浸VR、分布式VR和增強(qiáng)VR。訓(xùn)練系統(tǒng)采用分布式VR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)武器系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)各系統(tǒng)之間的信息交融和發(fā)射過(guò)程模擬[4]。

2訓(xùn)練系統(tǒng)

2.1設(shè)計(jì)需求

由于訓(xùn)練系統(tǒng)使用條件屬于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，所以溫度、振動(dòng)以及三防指標(biāo)要求都已經(jīng)大大降低，因此可靠性，可維性相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。對(duì)電氣接口、軟件接口、機(jī)械接口都應(yīng)有明確的定義要求，元器件的品種、規(guī)格也應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選??；軟件也要按軍用軟件開(kāi)發(fā)規(guī)范和軍用軟件接口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)[5]。無(wú)論在軟件、硬件上盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系列化，模塊化。

為了保證訓(xùn)練系統(tǒng)的逼真性，系統(tǒng)中各模擬器直接與真實(shí)系統(tǒng)中的分系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，對(duì)信息的處理流程也與真實(shí)系統(tǒng)保持一致。

2.2具有的功能

基于VR技術(shù)的訓(xùn)練系統(tǒng)不僅可完成各單元的模擬訓(xùn)練和虛擬訓(xùn)練，還具有作戰(zhàn)指揮、實(shí)時(shí)顯示控制、作戰(zhàn)效能仿真，故障設(shè)置及診斷，專家成績(jī)?cè)u(píng)定，原理教學(xué)及記錄重演等多項(xiàng)功能。其最終用戶主要是院校學(xué)員及作戰(zhàn)部隊(duì)，其主要功能包括：

(1) 訓(xùn)練系統(tǒng)與實(shí)際裝備應(yīng)該保持相同外觀特性(包括幾何尺寸，外形特征，顏色，開(kāi)關(guān)按鈕的型號(hào)，指示燈顏色)，使指戰(zhàn)員感官認(rèn)識(shí)相同，能夠迅速投入實(shí)裝操作。

(2) 訓(xùn)練系統(tǒng)與實(shí)際裝備必須保持相同的操作特性(包括操作順序，顯示頁(yè)面的格式，開(kāi)關(guān)指示燈操作狀態(tài)，實(shí)際邏輯關(guān)系)，養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，再熟中生巧。

(3) 訓(xùn)練系統(tǒng)與實(shí)際裝備完成戰(zhàn)斗過(guò)程的操作條例相同。武器裝備在戰(zhàn)斗過(guò)程中受戰(zhàn)術(shù)技術(shù)條件的限制，多種邏輯關(guān)系的制約，操作步驟之間有一定的時(shí)間間隔和等待條件發(fā)生的約束，信號(hào)傳遞關(guān)系。訓(xùn)練系統(tǒng)必須準(zhǔn)確客觀的模擬這些現(xiàn)象，只有這樣在訓(xùn)練系統(tǒng)上訓(xùn)練后立即可投入實(shí)裝，轉(zhuǎn)入作戰(zhàn)使用。

1) 訓(xùn)練可分單人的戰(zhàn)位操練和多人協(xié)同訓(xùn)練，可用自動(dòng)命題和人工命題2種方式，設(shè)定導(dǎo)彈攻擊的訓(xùn)練內(nèi)容，對(duì)模擬作戰(zhàn)過(guò)程每一個(gè)操作動(dòng)作均能記錄、評(píng)估；

2) 任意設(shè)置作戰(zhàn)環(huán)境，包括地理位置、作戰(zhàn)海域、敵艦類(lèi)型、編隊(duì)、海情、氣溫、我方武器所處狀態(tài)等；

3) 可任意設(shè)定故障部位，甚至是實(shí)裝不常見(jiàn)的故障，用這種辦法開(kāi)發(fā)指戰(zhàn)員的智力，使其具有面對(duì)可能出現(xiàn)的故障能正確分析、果斷處理的能力；

4) 記錄每一個(gè)操作動(dòng)作，并隨時(shí)可停止操作，講評(píng)操作存在問(wèn)題和指明正確操作方式和顯示狀態(tài)；

5) 記錄訓(xùn)練時(shí)間和效果，并存檔以備考核分析；

6) 訓(xùn)練系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)均可單個(gè)自檢，也可在綜合顯控臺(tái)上控制自檢。從總體上把握所有開(kāi)關(guān)，指示燈的好壞，從而減少訓(xùn)練準(zhǔn)備時(shí)間；

7) 對(duì)裝備使用維護(hù)方法及組成原理等理論方面問(wèn)題具有幫助學(xué)習(xí)功能，并對(duì)不同級(jí)別人員進(jìn)行分層次訓(xùn)練培養(yǎng)；

8) 導(dǎo)彈發(fā)射后，可提供在該操作背景情況下的實(shí)時(shí)導(dǎo)彈飛行仿真彈道并給出命中概率；

9) 根據(jù)上級(jí)指令可設(shè)計(jì)接敵航跡，給出戰(zhàn)斗航向，發(fā)射導(dǎo)彈時(shí)機(jī)，退出戰(zhàn)斗航跡，結(jié)合作戰(zhàn)思想反復(fù)演練，并給出對(duì)抗效果分析和計(jì)算發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量。

(4) 通過(guò)VR技術(shù)建立虛擬的戰(zhàn)區(qū)地形、氣象、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)以及導(dǎo)彈武器配置情況，為指揮員提供決策支持。

(5) 指揮員在VR中進(jìn)行交互操作，訓(xùn)練系統(tǒng)根據(jù)輸入的作戰(zhàn)方案和導(dǎo)彈摧毀概率進(jìn)行演示，并向指揮員推薦具體的作戰(zhàn)方案輔助決策。

(6) 通過(guò)訓(xùn)練系統(tǒng)對(duì)指揮員制定的各種作戰(zhàn)方案進(jìn)行定性和定量分析，提出合理的評(píng)估意見(jiàn)，并給出評(píng)估。

2.3總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

訓(xùn)練系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)與實(shí)際武器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成相對(duì)應(yīng)，總體結(jié)構(gòu)是分布式的，各子系統(tǒng)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，主要由2種仿真網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成，其中：仿真作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)為艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)的仿真網(wǎng)，用于模擬艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)，是艦上各系統(tǒng)設(shè)備模塊之間交互公共作戰(zhàn)信息的網(wǎng)絡(luò)；仿真導(dǎo)彈武器系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)為艦空導(dǎo)彈火控系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)的仿真網(wǎng)，是仿真導(dǎo)彈武器系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行信息交互的網(wǎng)絡(luò)[5-6]。

訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)備外形、操作控制臺(tái)、作戰(zhàn)軟件界面等均高度仿真武器系統(tǒng)實(shí)裝。操作控制臺(tái)按鍵、旋鈕等開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)通過(guò)I/O控制卡采集，按照武器系統(tǒng)作戰(zhàn)邏輯和操作流程處理這些信號(hào)[7]。訓(xùn)練系統(tǒng)主要包括：雷達(dá)、綜合顯控臺(tái)、通道顯控臺(tái)(A和B)、發(fā)控機(jī)柜、發(fā)射裝置、綜合導(dǎo)航、通用/附屬設(shè)備、訓(xùn)練機(jī)柜、時(shí)統(tǒng)設(shè)備、作戰(zhàn)指控、導(dǎo)彈模擬器和網(wǎng)管設(shè)備[7]。

訓(xùn)練系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)[8]如圖1所示。

綜合顯控臺(tái)模擬器是訓(xùn)練模擬器的控制中心，是指揮員、操作員與武器系統(tǒng)之間的交互界面，主要負(fù)責(zé)監(jiān)視和評(píng)定防區(qū)態(tài)勢(shì)，顯示整個(gè)戰(zhàn)術(shù)情況，用于設(shè)置導(dǎo)彈武器系統(tǒng)狀態(tài)和故障模式，記錄和處理各節(jié)點(diǎn)送來(lái)的控制信息，通過(guò)與資源數(shù)據(jù)庫(kù)的信息進(jìn)行匹配，演示教學(xué)內(nèi)容，對(duì)操作手進(jìn)行評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)。在綜合顯控臺(tái)模擬器上實(shí)現(xiàn)了對(duì)指揮員的決策支持、輔助決策及決策評(píng)估。

通道顯控臺(tái)(A和B)模擬器主要模擬接收相應(yīng)的火力單元的火力分配信息并顯示，接收綜合顯控臺(tái)監(jiān)控、控制命令，顯示攔截目標(biāo)航跡，攔截可行性計(jì)算顯示，攔截狀態(tài)表顯示，監(jiān)測(cè)本通道工作狀態(tài)，作戰(zhàn)進(jìn)程顯示，執(zhí)行發(fā)射命令，動(dòng)態(tài)顯示模擬導(dǎo)彈軌跡及攔截目標(biāo)過(guò)程。

雷達(dá)模擬器信息生成與顯控臺(tái)采用虛擬儀器技術(shù)，設(shè)計(jì)了武備系統(tǒng)設(shè)備操作面板，另外運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)采集音響等多媒體信息和觸摸屏操作，最大程度的仿真儀器設(shè)備的操作環(huán)境。采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與靶試數(shù)據(jù)相結(jié)合，模擬目標(biāo)及導(dǎo)彈軌跡，按照目標(biāo)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、彈道及引導(dǎo)規(guī)律形成目標(biāo)及導(dǎo)彈參數(shù)。

綜合導(dǎo)航模擬器實(shí)現(xiàn)對(duì)艦載導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行模擬，完成綜合導(dǎo)航設(shè)備信息的模擬功能，包括綜合導(dǎo)航顯控臺(tái)模擬器、計(jì)程儀模擬器、平臺(tái)羅經(jīng)模擬器、船舶氣象儀模擬器和測(cè)深儀模擬器。

通用/附屬設(shè)備模擬器采用虛擬儀器形式來(lái)仿真設(shè)備操作面板的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

訓(xùn)練機(jī)柜模擬器采集并記錄仿真過(guò)程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，為重演作戰(zhàn)/訓(xùn)練過(guò)程、分析作戰(zhàn)/訓(xùn)練結(jié)果和評(píng)定武器系統(tǒng)性能提供重要依據(jù)，并對(duì)所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，重新生成作戰(zhàn)/訓(xùn)練過(guò)程，為總結(jié)作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，提高操作水平，分析判斷敵方的戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)手段，研究新的使用策略和方法提供依據(jù)。

發(fā)控機(jī)柜模擬器動(dòng)態(tài)顯示發(fā)射時(shí)序和與模擬導(dǎo)彈交互的信息。

發(fā)射裝置模擬器采用Creator構(gòu)建發(fā)射裝置的三維模型，運(yùn)用Vega構(gòu)建場(chǎng)景數(shù)據(jù)，通過(guò)接收信息生成控制模型節(jié)點(diǎn)屬性和場(chǎng)景數(shù)據(jù)，演示導(dǎo)彈發(fā)射過(guò)程。

圖1　艦空導(dǎo)彈火控訓(xùn)練系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖Fig.1　Structure of shiptoair missile fire control training system

3VR技術(shù)在訓(xùn)練系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1開(kāi)發(fā)平臺(tái)

(1) 硬件平臺(tái)

采用一臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)服務(wù)器作為整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心及指揮監(jiān)控中心，一臺(tái)圖形工作站作為三維圖形處理中心，并行12臺(tái)臺(tái)式機(jī)和一臺(tái)交換機(jī)構(gòu)成整個(gè)微機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

(2) 軟件平臺(tái)

采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)并配以虛擬儀器軟件及功能強(qiáng)大的高級(jí)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言；動(dòng)畫(huà)生成與處理則采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，并配以先進(jìn)的圖形動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)軟件，多媒體系統(tǒng)將各種聲、光、圖形及動(dòng)畫(huà)等有效地結(jié)合在一起，產(chǎn)生如臨實(shí)際的訓(xùn)練效果。主要用的軟件工具有：NT4.0+Servicepack CreatorproWindows6.0操作系統(tǒng)，高級(jí)體系結(jié)構(gòu)HLA，網(wǎng)絡(luò)相關(guān)應(yīng)用程序JBuilder，VC++6.0，MultiGen三維建模軟件、Audio works2、GL Studio和Vega視景仿真開(kāi)發(fā)軟件包。

3.2訓(xùn)練系統(tǒng)中VR技術(shù)應(yīng)用

(1) 作戰(zhàn)使用功能仿真

在系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用功能中，首先根據(jù)雷達(dá)模擬器給出目標(biāo)信息，為保證系統(tǒng)的處理精度和數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，一般進(jìn)行濾波平滑、插值、外推等處理，形成航跡信息；其次指揮控制火控系統(tǒng)相應(yīng)的設(shè)備，設(shè)置相應(yīng)的狀態(tài)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的解算，在合適的時(shí)機(jī)由指揮員發(fā)送命令控制模擬導(dǎo)彈發(fā)射，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬目標(biāo)的攻擊。該部分仿真內(nèi)容是作戰(zhàn)使用功能仿真系統(tǒng)的核心內(nèi)容，主要由武器系統(tǒng)作戰(zhàn)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體包括武器系統(tǒng)信息處理、信息通信與交互、各種復(fù)雜解算及轉(zhuǎn)換、命令形成與執(zhí)行等內(nèi)容。在作戰(zhàn)使用功能仿真中，通過(guò)構(gòu)建與實(shí)際導(dǎo)彈武器火控系統(tǒng)軟件需求相同的虛擬環(huán)境，完全火控系統(tǒng)作戰(zhàn)軟件仿真，使之能夠在仿真環(huán)境中模擬進(jìn)行與實(shí)際系統(tǒng)相同的運(yùn)行過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)武器系統(tǒng)作戰(zhàn)使用功能的仿真[9]。

(2) 動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)

虛擬環(huán)境的建立是VR技術(shù)的核心內(nèi)容。動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。

1) 軍艦和導(dǎo)彈模型的創(chuàng)建

在軍艦和導(dǎo)彈各基本部件準(zhǔn)確的幾何數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，采用面向?qū)ο蟮臉?shù)型層次結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)模型，這樣既方便組織管理，又增添了三維模塊的重要性。在需要維護(hù)和改進(jìn)時(shí)只需修改目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，而其他部分保持不變。軍艦和導(dǎo)彈等各個(gè)組成部分的形狀很不規(guī)則，很難簡(jiǎn)單地用一個(gè)幾何體來(lái)模擬，為了使模型既能保證一定的逼真度，又能滿足采用樹(shù)型層次結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)需求，在構(gòu)建軍艦和導(dǎo)彈模型時(shí)，將整個(gè)不規(guī)則的軍艦、導(dǎo)彈等組成部分分解成若干個(gè)相對(duì)規(guī)則的基本部件，將每個(gè)基本部件簡(jiǎn)化為一個(gè)或幾個(gè)基本幾何元素的組合，基本幾何元素的確定以描述方便為基礎(chǔ)，并能夠利用它們方便地組合成各種幾何形狀，軍艦和導(dǎo)彈的各個(gè)基本部件就是這些基本幾何元素的組合。根據(jù)組合后的軍艦和導(dǎo)彈描述，用CreatorPro構(gòu)造軍艦和導(dǎo)彈的三維幾何模型?？紤]到在艦艇航行和導(dǎo)彈飛行過(guò)程中，只用描述軍艦和導(dǎo)彈整體的運(yùn)動(dòng)情況，這樣在用Vega進(jìn)行視景驅(qū)動(dòng)時(shí)僅僅設(shè)置這一整體模型的運(yùn)動(dòng)即可，簡(jiǎn)便了操作[10]。在各個(gè)三維模型構(gòu)建完成之后，對(duì)模型進(jìn)行紋理貼圖，最終生成軍艦、導(dǎo)彈的三維模型。

2) 海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境模擬技術(shù)

虛擬海洋環(huán)境建模技術(shù)是訓(xùn)練系統(tǒng)作戰(zhàn)仿真的重要組成部分。因?yàn)樵诜抡姝h(huán)境中，人需要以一種接近實(shí)際被仿真的裝備方式感知周?chē)h(huán)境，逼真的虛擬的海洋環(huán)境可以使模擬訓(xùn)練具有真實(shí)性，還可以作為作戰(zhàn)演練、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)分析、武器性能仿真提供有力的環(huán)境支持。

系統(tǒng)中模擬的海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境內(nèi)容主要包括：大面積真實(shí)感海浪場(chǎng)景的建模與實(shí)施繪制；自然現(xiàn)象：溫度、濕度、風(fēng)向、海情、能見(jiàn)度、光暈、日出日落、晝夜、動(dòng)態(tài)3D云層；實(shí)體與環(huán)境交互效應(yīng)，如艦船航跡流、導(dǎo)彈與飛機(jī)尾跡、爆炸效果、導(dǎo)彈發(fā)射效果等。

3) 作戰(zhàn)過(guò)程模擬

大量采用交互式3D技術(shù)、VR技術(shù)模擬作戰(zhàn)的戰(zhàn)術(shù)背景(目標(biāo)批次、目標(biāo)類(lèi)型等)以及系統(tǒng)作戰(zhàn)全過(guò)程(目標(biāo)侵入、搜索雷達(dá)送目指、發(fā)射裝置開(kāi)艙口蓋、導(dǎo)彈發(fā)射、彈目交會(huì)等)，并以全3D虛擬現(xiàn)實(shí)方式顯示[11]。

4) 視景仿真底層驅(qū)動(dòng)引擎

本訓(xùn)練系統(tǒng)框架的主要核心底層是仿真引擎驅(qū)動(dòng)，它將主要負(fù)責(zé)整個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)度、運(yùn)算、繪制和輸入輸出等。系統(tǒng)具體采用VC++6.0、Vega視景仿真開(kāi)發(fā)軟件包開(kāi)發(fā)，首先利用Vega開(kāi)發(fā)系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)Vpapp類(lèi)對(duì)象或則派生類(lèi)對(duì)象，場(chǎng)景初始化階段在Lynx Prine中完成，根據(jù)需要導(dǎo)入前面創(chuàng)建的三維模型，完成場(chǎng)景初始配置，然后通過(guò)調(diào)用不同函數(shù)按步驟實(shí)現(xiàn)環(huán)境初始化工作、解析相應(yīng)項(xiàng)目文件、完成系統(tǒng)配置、進(jìn)入幀循環(huán)、完成場(chǎng)景的更新顯示及狀態(tài)變化等。

(3) 音效跟蹤及合成技術(shù)

利用不同聲源的聲音到達(dá)某一特定地點(diǎn)的時(shí)間差、相位差、聲壓差等進(jìn)行虛擬環(huán)境的聲音跟蹤以及多種聲音的合成與聲音空間化技術(shù)。

系統(tǒng)采用高保真虛擬三維聲音仿真模塊Audio works2。模擬聲音主要包括：海水與艦船自身聲響；艦船與海面相互作用音響；海風(fēng)、下雨、雷電等自然聲響；導(dǎo)彈發(fā)射、飛行、爆炸音響；武器系統(tǒng)設(shè)備工作發(fā)出的音響，如報(bào)警、提示等；操作人員信息交流語(yǔ)言等[11]。

(4) 裝備儀器面板模塊仿真

對(duì)于訓(xùn)練系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其場(chǎng)景中的很大一部分是由裝備儀器面板組成的，因此，對(duì)于這裝備儀器面板邏輯模擬的真實(shí)程度，在很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的訓(xùn)練效果。我們利用GL Studio進(jìn)行裝備儀器面板的仿真設(shè)計(jì)。由于采用了設(shè)備真實(shí)紋理，操作面板逼真度高。

(5) 高性能計(jì)算處理技術(shù)

高性能計(jì)算處理技術(shù)主要包括同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)，多維信息數(shù)據(jù)的融合、數(shù)據(jù)壓縮以及數(shù)據(jù)庫(kù)的生成，包括命令識(shí)別、語(yǔ)言識(shí)別以及各種信息的檢測(cè)等在內(nèi)的模式識(shí)別，分布式與并行計(jì)算及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等[12]。

4結(jié)束語(yǔ)

VR技術(shù)運(yùn)用于訓(xùn)練系統(tǒng)中，能夠直觀的反映艦空導(dǎo)彈火控系統(tǒng)作戰(zhàn)訓(xùn)練中涉及到的各個(gè)因素，能夠根據(jù)訓(xùn)練結(jié)果將作戰(zhàn)訓(xùn)練情況可視化，同時(shí)結(jié)合回放便于對(duì)訓(xùn)練情況的分析與評(píng)估。我們的訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)入了尾聲，下一步將重點(diǎn)研究完善根據(jù)訓(xùn)練系統(tǒng)仿真結(jié)果動(dòng)態(tài)生成作戰(zhàn)訓(xùn)練的三維模型問(wèn)題，增加虛擬仿真的真實(shí)性，為艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)訓(xùn)練提供更為有效的手段。

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Ship to Air Missile Fire Control Training System Based on VR Technology Design

CHENG Shun-li，ZHU Peng-lei

(PLA，No.92941 Troop,93 Element，Liaoning Huludao 125001,China)

Abstract:The concept, characteristic and classification of virtual reality technology are briefly introduced. The functions, the design idea and structure of the shiptoair missile fire control training system are expounded. And the virtual reality technology applied in shiptoair missile fire control training system is specially analyzed.

Key words:simulator；virtual reality technology；ship to air missile fire control training system;simulation

中圖分類(lèi)號(hào)：TJ762.3+3;TP391.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-086X(2015)-02-0180-05

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2015.02.029

通信地址：125001遼寧省葫蘆島市連山區(qū)新華大街45號(hào)

作者簡(jiǎn)介：成順利(1965-)，男，遼寧省葫蘆島人。高工，本科，研究方向?yàn)閷?dǎo)彈武器系統(tǒng)試驗(yàn)工程。

* 收稿日期：2014-05-22；
修回日期：2014-07-27