張華鋒

摘 要：裝甲戰(zhàn)車(chē)是一種復(fù)雜的軍事裝備，上面裝有比較多的武器和傳感器，能夠完成越野行駛，也可以和其他裝甲戰(zhàn)車(chē)、兵種協(xié)同作戰(zhàn)。為了能夠更好的發(fā)揮出裝甲戰(zhàn)車(chē)的實(shí)際應(yīng)用作用，需要在熟悉戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上開(kāi)展有效的裝甲戰(zhàn)車(chē)訓(xùn)練模擬。

關(guān)鍵詞：裝甲車(chē);操作訓(xùn)練;模擬器;設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)

從軍隊(duì)訓(xùn)練技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展實(shí)際情況來(lái)看，還沒(méi)有擁有成熟的輪式裝甲車(chē)駕駛訓(xùn)練模擬器，裝甲車(chē)使用培訓(xùn)工作僅僅停留在實(shí)車(chē)訓(xùn)練上，不僅浪費(fèi)了資源，而且也降低了車(chē)輛的使用壽命，更沒(méi)有為裝甲車(chē)駕駛訓(xùn)練模擬配備告訴執(zhí)行的人員，最終導(dǎo)致裝甲車(chē)的使用率不高，無(wú)法充分發(fā)揮其在軍事作戰(zhàn)中的應(yīng)用作用。為了能夠解決裝甲車(chē)駕駛訓(xùn)練的技術(shù)問(wèn)題，文章提出一種適用于駕駛員培訓(xùn)的輪式裝甲車(chē)駕駛訓(xùn)練模擬器，并從基本設(shè)計(jì)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面具體分析裝甲車(chē)操作訓(xùn)練模擬器的應(yīng)用。

1 輪式裝甲車(chē)駕駛訓(xùn)練模擬器基本設(shè)計(jì)

1.1駕駛座艙

在駕駛座艙內(nèi)部配備了駕駛員使用的各個(gè)操作器件、觀察儀表、指示燈、道路顯示燈等，和實(shí)車(chē)的基本配置一致。輪式裝甲車(chē)駕駛訓(xùn)練模擬器駕駛座艙由以下幾個(gè)部分組成：第一，駕駛操作裝置。駕駛操作裝置涉及到方向盤(pán)、油門(mén)踏板、離合器踏板、腳制動(dòng)踏板、變速桿、駐車(chē)制動(dòng)桿、前后驅(qū)動(dòng)裝置、模擬裝置、傳感器等。第二，圖形觀察窗。圖形窗口能夠顯示出計(jì)算機(jī)啟動(dòng)過(guò)程，并顯示選擇道路菜單，將駕駛?cè)藛T行駛工程中的圖像充分展現(xiàn)出來(lái)，一切觀察窗口提供的水平機(jī)械角度在三十度左右，提供的道路圖視角在六十度左右。第三，儀表板。與實(shí)車(chē)一樣可以通過(guò)儀表觀察行車(chē)中車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、腳制動(dòng)壓力及各種操作顯示燈等。第四，鼠標(biāo)球。鼠標(biāo)球是用來(lái)選擇不同訓(xùn)練科目和完成一些特殊功能，為 4D 高級(jí)鼠標(biāo)球。用鼠標(biāo)球移動(dòng)指針到訓(xùn)練科目按扭，單擊左側(cè)鍵該按扭變成紅色并進(jìn)入該訓(xùn)練科目。駕駛過(guò)程中，單擊鼠標(biāo)左側(cè)鍵車(chē)輛復(fù)位，即車(chē)輛回到出發(fā)線;單擊右側(cè)上鍵改變駕駛員觀察道路的視點(diǎn)。

1.2道路景像生成裝置

采用圖形運(yùn)算的加速裝置和高速顯示裝置，依托軟硬件環(huán)境生成仿真計(jì)算機(jī)控制的三維地形、地物景像等。生成的圖像分辨率為1024x768，圖像生成速度為每秒30幀。

1.3車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真裝置

裝甲車(chē)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)?zāi)M器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車(chē)輛動(dòng)力特性、運(yùn)動(dòng)特性的仿真，在經(jīng)過(guò)一系列模擬仿真分析之后會(huì)給出精準(zhǔn)度比較高的仿真數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而為裝甲車(chē)駕駛?cè)藛T的正確駕駛提供重要支持。裝甲車(chē)訓(xùn)練模擬器能夠替代實(shí)際車(chē)輛完成基礎(chǔ)駕駛、坡道駕駛和直線以及轉(zhuǎn)彎等復(fù)雜線路的駕駛。

2 輪式裝甲車(chē)駕駛訓(xùn)練模擬器

2.1嵌入式形式和附件形式訓(xùn)練器

輪式裝甲車(chē)駕駛訓(xùn)練模擬器有多個(gè)類(lèi)型，具體涉及到嵌入式形式和附件形式，這種模擬器的制作充分利用了裝甲戰(zhàn)車(chē)、桌面訓(xùn)練器，是一種精準(zhǔn)度比較高的模擬器。另外，裝甲戰(zhàn)車(chē)的平臺(tái)戰(zhàn)斗部分和駕駛部分會(huì)呈現(xiàn)出差異化的特點(diǎn)，戰(zhàn)斗部分涉及到車(chē)長(zhǎng)和炮長(zhǎng)，如果是主戰(zhàn)坦克還會(huì)涉及到裝填手。在一般情況下這兩個(gè)功能可以分開(kāi)，駕駛模擬器應(yīng)用了一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備或者操作工作站。附加模擬器或者嵌入模擬器會(huì)向平臺(tái)系統(tǒng)注入一個(gè)模擬環(huán)境和訓(xùn)練場(chǎng)景，嵌入式坦克的成員訓(xùn)練器會(huì)向所有的錨準(zhǔn)鏡、傳感器等系統(tǒng)注入模擬信號(hào)，從而為人們提供一個(gè)真實(shí)的模擬環(huán)境。雖然車(chē)輛是靜止的，但是在武器發(fā)射的時(shí)候成員能夠明確的感受到視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上的變化，在車(chē)輛密切關(guān)聯(lián)的情況下可以實(shí)現(xiàn)高級(jí)化的協(xié)同訓(xùn)練。

2.2桌面訓(xùn)練器

桌面訓(xùn)練器是一種經(jīng)濟(jì)性和靈活性比較強(qiáng)的裝甲站車(chē)乘員訓(xùn)練系統(tǒng)，在具體實(shí)施的時(shí)候可以完成個(gè)人訓(xùn)練以及團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練。但是從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，桌面訓(xùn)練器在使用的時(shí)候缺少真實(shí)的平臺(tái)和較高精準(zhǔn)度的模擬器?，F(xiàn)階段常見(jiàn)的桌面訓(xùn)練器有很多種，包含洛克希德馬丁公司的炮長(zhǎng)訓(xùn)練系統(tǒng)，這個(gè)訓(xùn)練器系統(tǒng)可以用來(lái)開(kāi)展艾布拉姆斯主戰(zhàn)坦克和斯特萊克裝甲戰(zhàn)車(chē)平臺(tái)的射擊訓(xùn)練。

2.3全任務(wù)模擬器

全任務(wù)模擬器精準(zhǔn)復(fù)制了平臺(tái)內(nèi)部艙室、武器、控制系統(tǒng)、傳感器，在使用的過(guò)程中能夠?yàn)榻邮苡?xùn)練的乘員提供真正浸入的體驗(yàn)。有時(shí)這種模擬器還能夠借助運(yùn)動(dòng)平臺(tái)來(lái)為炮塔內(nèi)的成員和駕駛員提供單獨(dú)的艙室，比如法國(guó)陸軍裝備的泰利斯的萊克萊爾模擬器、ZEN技術(shù)公司為印度公司生產(chǎn)的T-90模擬器。

2.4網(wǎng)絡(luò)化模擬器

高精準(zhǔn)度、逼真度的平臺(tái)模擬器能夠?yàn)閱蝹€(gè)乘員提供良好的訓(xùn)練，在使用的時(shí)候這些模擬器能夠允許乘務(wù)員反復(fù)開(kāi)展訓(xùn)練，但是網(wǎng)絡(luò)化模擬在實(shí)施協(xié)同戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練的時(shí)候還會(huì)引入其他兵種，即將單個(gè)模擬器和專(zhuān)用設(shè)施設(shè)備聯(lián)系在一起使用。

3 裝甲車(chē)操作訓(xùn)練模擬器實(shí)現(xiàn)技術(shù)

3.1系統(tǒng)功能模塊

第一，系統(tǒng)內(nèi)部鏈接的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)通過(guò)VC函數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)平臺(tái)功能和各個(gè)模塊。第二，登錄信息傳遞的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)平臺(tái)在調(diào)節(jié)功能模塊的過(guò)程中還可以將系統(tǒng)服務(wù)器的IP地址和端口號(hào)碼傳遞到功能模塊，避免因?yàn)槭謩?dòng)操作帶來(lái)的繁瑣。在整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)打造的過(guò)程中如果功能模塊內(nèi)容被調(diào)節(jié)，程序中的套接字能直接從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取IP地址和端口號(hào)。

3.2三維模型的構(gòu)建和優(yōu)化

3.2.1三維模型的構(gòu)建

裝填車(chē)操作訓(xùn)練涉及到多個(gè)零部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建模工作量比較大，在建模操作的時(shí)候要注重對(duì)涉及到零部件的精細(xì)化處理。整個(gè)系統(tǒng)選擇使用3ds Max構(gòu)建三維模型，之后將處理好的信息轉(zhuǎn)入到系統(tǒng)模型中完成紋理貼圖處理。

3.2.2三維模型的優(yōu)化

為了能夠提升整個(gè)系統(tǒng)的渲染速度，需要對(duì)三維場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化，具體方法如下所示：第一，使用Creator中的命令來(lái)減少模型的多邊形數(shù)量。第二，對(duì)外觀相同、空間位置不同的模型使用對(duì)象實(shí)例化構(gòu)造管理。第三，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)的層次結(jié)構(gòu)，設(shè)置DOF節(jié)點(diǎn)，按照部件模型運(yùn)動(dòng)仿真情況來(lái)設(shè)置具體的數(shù)據(jù)層次結(jié)構(gòu)。所有的節(jié)點(diǎn)信息按照真實(shí)的空間位置來(lái)進(jìn)行分組管理，加快場(chǎng)景渲染的力度。

3.3流程判斷的實(shí)現(xiàn)

裝填車(chē)的主要操作步驟同時(shí)進(jìn)行，主操作步驟飽含六個(gè)并行操作。在具體實(shí)施的時(shí)候?yàn)榱四軌蚋玫臉?biāo)識(shí)每個(gè)操作步驟，系統(tǒng)會(huì)為每個(gè)操作步驟設(shè)定四位整數(shù)操作參數(shù)，順序分別為操作手標(biāo)識(shí)位、主要操作步驟、操作標(biāo)識(shí)、并行步驟標(biāo)識(shí)，在構(gòu)造了流程判斷函數(shù)之后來(lái)獲取對(duì)應(yīng)的信息。為了能夠更好的記錄每次操作，在系統(tǒng)中定義一個(gè)靜態(tài)的二維數(shù)組關(guān)系，數(shù)組的每一個(gè)列表都會(huì)代表一個(gè)操作步驟，每個(gè)列表中的元素都會(huì)代表并行操作的步驟。在數(shù)組初始化處理的時(shí)候會(huì)將列表中的元素賦值為0，其他為1。在程序運(yùn)作到正常步驟的時(shí)候會(huì)將對(duì)應(yīng)的數(shù)組元素重新賦值，通過(guò)判斷數(shù)組元素是否為1來(lái)確定當(dāng)前的操作是否執(zhí)行完成。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了單兵訓(xùn)練、協(xié)同訓(xùn)練、訓(xùn)練監(jiān)督控制等多項(xiàng)功能，并在實(shí)際應(yīng)用操作中驗(yàn)證了整個(gè)系統(tǒng)的可行性，基本上達(dá)到了系統(tǒng)要求，提高了協(xié)同訓(xùn)練的效果。

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