張帥奇

(陜西警官職業(yè)學(xué)院警體部，陜西 西安 710023)

0 引言

警察武力執(zhí)法是一種打擊違法犯罪行為的強(qiáng)制性手段。由于武力訓(xùn)練存在一定的高風(fēng)險性，目前執(zhí)法訓(xùn)練基于基礎(chǔ)訓(xùn)練，難以進(jìn)行復(fù)雜壓力環(huán)境下的實(shí)戰(zhàn)演練和戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練[1-3]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，為警務(wù)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練提供了重要的技術(shù)補(bǔ)充手段。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬警情環(huán)境，輔助警務(wù)人員進(jìn)行更具針對性、科學(xué)性的實(shí)戰(zhàn)演練[4-6]，不僅降低了實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練的風(fēng)險性、提升了交互職能性，同時構(gòu)成了“三位一體”的仿真教學(xué)模式，提升了警察武力執(zhí)法質(zhì)量和執(zhí)法綜合水平[7-9]。本文結(jié)合我國法律規(guī)范，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)警察武力訓(xùn)練系統(tǒng)，以提高警察武力培訓(xùn)效果、增強(qiáng)警察執(zhí)法歸范性，開創(chuàng)了警察武力使用訓(xùn)練新模式。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)功能需求

根據(jù)警察在武力實(shí)戰(zhàn)及訓(xùn)練需求分析，仿真系統(tǒng)采用多層級、模塊化、松耦合原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求虛擬仿真系統(tǒng)必須做到虛擬化、場景化、實(shí)戰(zhàn)化，實(shí)現(xiàn)仿真訓(xùn)練可記錄和考評功能。

虛擬情境是進(jìn)行武力訓(xùn)練的主要空間。對于虛擬情境的仿真，首先是根據(jù)訓(xùn)練內(nèi)容的差異，通過虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)建訓(xùn)練環(huán)境，滿足學(xué)員不同操作需求[10]。當(dāng)學(xué)員進(jìn)入構(gòu)建的仿真環(huán)境中，通過高度交互感來提升警務(wù)技能。警械武器仿真主要對執(zhí)法過程中采用的催淚噴射器、手銬、警棍等實(shí)物建立精確的仿真模型。在實(shí)際執(zhí)法過程中，由于執(zhí)法對象、環(huán)境等不確定性，要求平臺具有較強(qiáng)編輯能力，以滿足場景多變性。同時，平臺對訓(xùn)練全程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和影像進(jìn)行記錄保存，讓學(xué)員能及時發(fā)現(xiàn)問題并糾正；對一些量化指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)和處理和智能化評定，生成學(xué)員報告，對訓(xùn)練報告進(jìn)行分析并不斷優(yōu)化評定標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述系統(tǒng)功能需求分析，將系統(tǒng)分為管理子系統(tǒng)、虛擬仿真訓(xùn)練、功能模塊。各模塊采用內(nèi)部服務(wù)器相互連通。

仿真訓(xùn)練系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

圖1 仿真訓(xùn)練系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架Fig.1 Structure framework of simulation training system

管理控制子系統(tǒng)作為總中樞，需要滿足情景構(gòu)建的基本需求，包括對模塊的優(yōu)化、提供便利的交互性界面等功能；有功能模塊構(gòu)建仿真場景，通過輸入終端獲得學(xué)員動作滿足情境交互。實(shí)時調(diào)整模塊中，一方面基于大數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行訓(xùn)練場景的設(shè)置，另一方面根據(jù)警情特征進(jìn)行優(yōu)化，保證貼近實(shí)戰(zhàn)。交互界面通過終端交互界面進(jìn)行信息的交互。

1.3 軟件支持

仿真訓(xùn)練系統(tǒng)軟件層采用四層體系結(jié)構(gòu)，分為系統(tǒng)軟件層、基礎(chǔ)平臺層、應(yīng)用層和用戶管理層。仿真訓(xùn)練系統(tǒng)軟件框架如圖2所示。

系統(tǒng)軟件層作為軟件運(yùn)行基礎(chǔ)，包括系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)庫軟件。本文仿真訓(xùn)練采用WindowsXP操作系統(tǒng)，MySQL數(shù)據(jù)庫管理軟件。用戶層主要包括操作接口和應(yīng)用界面，為學(xué)員和教官提供各功能模塊的通道入口。應(yīng)用層分為管理層和應(yīng)用軟件層，包括系統(tǒng)的控制管理軟件(如運(yùn)營軟件、加密軟件、檢測修復(fù)軟件等)，以及應(yīng)用軟件(如訓(xùn)練軟件、情境構(gòu)建軟件、教學(xué)軟件等)?；A(chǔ)平臺層是系統(tǒng)的核心，由數(shù)據(jù)庫和虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)環(huán)境構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫保存用戶數(shù)據(jù)、學(xué)員訓(xùn)練數(shù)據(jù)、考評數(shù)據(jù)。虛擬開發(fā)環(huán)境則是通過編程開發(fā)構(gòu)建虛擬情境和實(shí)物，并存入資源庫。其一方面提供各類情境模型，另一方面提供虛擬模型的編輯和修改。

1.4 硬件系統(tǒng)

仿真訓(xùn)練系統(tǒng)硬件系統(tǒng)包括建模設(shè)備、交互設(shè)備和通用設(shè)備。建模設(shè)備主要為構(gòu)建模型的應(yīng)用軟件和工具，包括實(shí)時三維空間重構(gòu)設(shè)備和3D掃描儀等。

交互設(shè)備主要提供人機(jī)交互互聯(lián)工具，包括仿真模擬警械武器、數(shù)據(jù)包、動作捕捉設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔、力反饋震動馬甲等。通用設(shè)備主要為系統(tǒng)應(yīng)用提供服務(wù)設(shè)備，包括顯示屏、服務(wù)器、感應(yīng)器、視頻監(jiān)控設(shè)備、計(jì)算機(jī)、路由器等。

圖2 仿真訓(xùn)練系統(tǒng)軟件框架Fig.2 Software framework of simulation training system

2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)模塊

根據(jù)我國警察武力使用情況，建立“基本訓(xùn)練、判定訓(xùn)練、戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練”的“三段式”仿真訓(xùn)練模塊，形成由低到高、由簡單到復(fù)雜的客觀學(xué)習(xí)規(guī)律。在訓(xùn)練模塊中，武力課程包括語言、徒手、武器等基本動作和操作，以及情境訓(xùn)練、戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用等?！叭问健蔽淞τ?xùn)練模式如圖3所示。

圖3 “三段式”武力訓(xùn)練模式示意圖Fig.3 “Three-stage” force training model

在“三段式”警察武力仿真訓(xùn)練中，第一階段為基本訓(xùn)練。該階段主要學(xué)習(xí)理論、動作、技能基礎(chǔ)，掌握警務(wù)戰(zhàn)術(shù)、法律知識體系。武力使用判定訓(xùn)練主要結(jié)合基礎(chǔ)訓(xùn)練理論知識和動作技能，培養(yǎng)經(jīng)常執(zhí)法思維，滿足現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境下的快速反應(yīng)。戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練則是在基本訓(xùn)練和判定訓(xùn)練基礎(chǔ)上的綜合應(yīng)用。通過虛擬場景下的武力使用和戰(zhàn)術(shù)對抗，能夠滿足復(fù)雜環(huán)境下的虛擬實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練和考評，提升警察思維和心理能力，提高執(zhí)法水平。

2.2 信息采集和考評模塊

信息采集模塊采集和儲存相關(guān)數(shù)據(jù)信息，包括學(xué)員執(zhí)法語言、武力動作、槍支彈點(diǎn)坐標(biāo)等，以實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練的可視化記錄。同時，該模塊將采集的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，生成判定報告，以保證訓(xùn)練實(shí)效性。

考評模塊是在原始標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)、能力參數(shù)和實(shí)際信息采集模塊基礎(chǔ)上建立的考核評判模型。其主要通過分析信息采集數(shù)據(jù)，對武力執(zhí)法過程中的語言、武器應(yīng)用、制暴手段等進(jìn)行實(shí)時考核，并對壓力環(huán)境下訓(xùn)練者所表現(xiàn)的戰(zhàn)術(shù)意識進(jìn)行評估。

2.3 大數(shù)據(jù)分析模塊

大數(shù)據(jù)分析模塊將訓(xùn)練過程中的觀測數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，以豐富武力使用訓(xùn)練對比數(shù)據(jù)、提升學(xué)員訓(xùn)練效果。仿真訓(xùn)練系統(tǒng)中可對該類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以制定訓(xùn)練量化指標(biāo)和方案。此外，大數(shù)據(jù)模塊對多元數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，發(fā)現(xiàn)功能模塊缺陷，進(jìn)一步對平臺優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的更新升級。

3 訓(xùn)練系統(tǒng)功能應(yīng)用

3.1 基本訓(xùn)練的應(yīng)用

基于情境認(rèn)知理論，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展警察武力執(zhí)法訓(xùn)練，將虛擬情景與傳統(tǒng)講述結(jié)合，對“三段式”的基本訓(xùn)練階段進(jìn)行訓(xùn)練，主要包括語言控制、徒手控制、催淚噴射器、伸縮警棍、手槍使用的基本訓(xùn)練。

以手槍使用訓(xùn)練為例。其目的是通過虛擬情境訓(xùn)練，讓參訓(xùn)者掌握手槍使用的基礎(chǔ)知識，并規(guī)范射擊姿勢、持槍戒備等基礎(chǔ)動作。在訓(xùn)練過程中，建立虛擬情景展示手槍構(gòu)造。

通過展示手槍擊發(fā)全過程，使學(xué)員對槍械發(fā)射原理、發(fā)射流程，彈道學(xué)理論、瞄準(zhǔn)點(diǎn)選擇進(jìn)行可視化學(xué)習(xí)。隨后，通過虛擬情境，展示手槍各項(xiàng)操作。完成理論教學(xué)后，通過虛擬交互設(shè)備，練習(xí)手槍的基本操作動作，經(jīng)考核合格后執(zhí)行下一步訓(xùn)練。系統(tǒng)儲存的課件以視頻方式了解手槍射擊應(yīng)用技術(shù)，包括出槍收槍、持握姿態(tài)、概略瞄準(zhǔn)等。教官可通過課件在虛擬情境中展示手槍處置警情案例，講解手槍使用操作流程、法律規(guī)范和射擊注意事項(xiàng)等理論知識，并利用系統(tǒng)對學(xué)員操作流程進(jìn)行考核。對于未通過考核學(xué)員，通過系統(tǒng)分析評估，尋找到手槍訓(xùn)練過程中的弱項(xiàng)，并進(jìn)行針對性改進(jìn)。

手槍訓(xùn)練基本動作如圖4所示。

圖4 手槍訓(xùn)練基本動作Fig.4 Basic action of pistol training

3.2 判定訓(xùn)練的應(yīng)用

警察使用武力是基于法律框架下執(zhí)行的，因此根據(jù)實(shí)際警情把握武力使用程度，要求警察具備良好的判定能力。根據(jù)我國目前實(shí)際警情以及相關(guān)操作規(guī)程，對警察使用武力等級進(jìn)行劃分，確定適當(dāng)?shù)木煳淞κ褂贸潭取Ｔ诜抡孢^程中，判定不同等級的違法抗擊行為情境，并作出相應(yīng)的武力處置。隨著武力對抗的升級，涉及的武力使用手段也越多。因此，在判定武力使用訓(xùn)練時要按照由簡單到復(fù)雜順序，對武力使用方法進(jìn)行判定訓(xùn)練。基于武力使用等級，設(shè)置六類典型的虛擬情境，并針對不同等級暴力抵抗行為制定武力使用手段，以提升學(xué)員判定決策能力[11]。武力控制情境如表1所示。

表1 武力控制情境表Tab.1 Situation table of force control

3.3 戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練的應(yīng)用

戰(zhàn)術(shù)階段訓(xùn)練中，采用單一場景或復(fù)雜武力使用模擬訓(xùn)練對參訓(xùn)人員進(jìn)行模擬實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練和綜合考核，提升執(zhí)法水平。如針對復(fù)雜場景下武力等級變化下的虛擬警情處理。以下為一起模擬不同執(zhí)法等級下的徒手強(qiáng)硬抵抗情境。首先，在虛擬情境展現(xiàn)徒手強(qiáng)硬抵抗情境。訓(xùn)練者優(yōu)先采用催淚噴射器制止犯罪人員。訓(xùn)練過程中，虛擬情境出現(xiàn)多種變化，執(zhí)法對象可能改變攻擊意圖，采取其他行事攻擊。當(dāng)犯罪人由徒手強(qiáng)硬抵抗改為持刀或持槍意圖攻擊，參訓(xùn)學(xué)員需要由使用催淚噴射及時改為槍械控制。參訓(xùn)學(xué)員完成不同虛擬環(huán)境下的模擬實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練后，系統(tǒng)記錄全部訓(xùn)練信息，并基于大數(shù)據(jù)分析模塊對學(xué)員進(jìn)行考核，尋找其中的訓(xùn)練弱項(xiàng)，有針對性地改進(jìn)訓(xùn)練計(jì)劃，直至學(xué)員訓(xùn)練合格。

4 結(jié)論

武力執(zhí)法是公安機(jī)關(guān)打擊犯罪行為的有效強(qiáng)制手段，直接關(guān)系到行為人身安全和法律尊嚴(yán)。近年來，警務(wù)執(zhí)法過程中出現(xiàn)的不會、不敢和不能使用武器的情況，已成為制約執(zhí)法規(guī)范化和實(shí)戰(zhàn)化重要瓶頸?？茖W(xué)、合理地開展警察武力使用執(zhí)法，成為警察實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練重要課題。虛擬仿真技術(shù)的警察武力執(zhí)法實(shí)訓(xùn)平臺具備逼真性、風(fēng)險可控和實(shí)施交互性。本文將模擬訓(xùn)練和考核評估融合，建立“教、學(xué)、練、戰(zhàn)”一體實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練模擬，建立基礎(chǔ)訓(xùn)練、判定和戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的“三段式”武力訓(xùn)練框架。同時，對警察武力執(zhí)法虛擬仿真平臺采用“漸進(jìn)式”教學(xué)模式，通過個性化與系統(tǒng)性相耦合射擊，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的模擬實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練和綜合考核，提升了執(zhí)法水平。