随着武器装备的更新换代，装备技术含量越来越高，对操作人员能力素质也提出了更高要求，但是由于部队训练模式单一，操作人员能力素质存在较大不足，因此迫切需要创新训练方法手段，开发贴近部队实际的训练器材，提高训练效果。VR技术是一种利用计算机创设虚拟环境和装备，并模拟真实情况进行操作、训练和考核的一项技术，具有形象性、交互性、多样性、灵活性、重复性等特点。基于以上特点，VR技术逐步在装备训练领域得到普及[1-2]。
1装备虚拟训练的现实需求
1）训练条件不足。传统的装备训练主要依靠实装进行，部分装备由于保密或者台件数较少等原因不便于日常训练使用，导致操作人员无法有效进行训练。虚拟训练系统可以较好解决这一矛盾，通过装备训练系统创造出的真实训练场景，可以使操作人员按照需求随时进行训练，获得与实装训练一样的体会，迅速提高训练效果。
2）实装训练成本高。装备训练中有两大难点：一是超重、超大的装备操作存在一定危险性；二是精密装备价格昂贵操作复杂，误操作容易造成事故。通过虚拟训练系统，操作人员既可以在重难点课目训练时，获得与实装操作一致的体验，又可免除因操作失误而造成的人员、装备损伤。
3）训练评估模式陈旧。装备训练特情处置考核通常为人工设置故障，对参考人员的操作技能进行评估，且受装备条件所限，能够设置的故障较少，针对性不够强导致考核结果无法真正体现训练效果。利用虚拟现实技术能够更加贴近装备实际设置故障，且可以由训练系统的特情数据库随机出题，对参考人员的操作进行判断，得出准确考核结果。
2 装备虚拟训练的必要性
1）虚拟现实技术改变传统训练模式。虚拟训练系统可以设置不同的战场背景，构建近似实战环境，受训者可以在虚拟训练环境中感受逼真的作战场景。2020年美军斥巨资购买单兵虚拟训练系统用于加强士兵实战化环境下的演练就是出于这个目的。另外，虚拟现实技术通过个性化特征和刺激性的场景激发参训者的训练热情。
2）虚拟现实技术驱动训练模式科学发展。实装训练的模式存在装备操作不便、效费比高等缺点，制约部队操作水平的提高，进而影响部队战斗力。虚拟训练系统不仅能形象、直观地演示装备结构、原理、分解结合，而且能够指导操作人员进行包括故障检测、拆卸安装等故障分析与排除训练。虚拟训练系统能够把参训人员带进一个陌生的、多层次立体的合成仿真环境，要求受训者在系统自动生成的各种战术背景环境中，做出快速、合理的判断，在近似实战的背景下，提高参训人员的心理素质。
3）虚拟现实技术大幅提升训练效率。一方面，虚拟训练系统能够将装备操作的程序标准固化下来，保证培训的高质量；另一方面，虚拟现实的操作平台可以使操作人员能够切身体会优化的操作方法和动作，提高训练效率，缩短培训周期。参训人员可以在虚拟环境里反复练习，避免危险、繁重环境中训练的不安全因素，提升训练的安全性。
3 虚拟装备训练系统的设计
3.1 基本功能
1）训练模式。训练模式分为学习和操作两个环节，系统要在虚拟的三维仿真环境中，针对目标装备提供构造、原理、分解、结合等方面的学习，同时开展与实际训练相关的活动，包括战斗流程训练、特情处置等，全程高度仿真，如同在实际装备上操作一样。
2）考核模式。考核模式分为理论知识考核和操作技能考核两部分，理论考核应做到针对不同岗位、等级的参考人员随机生成试卷。系统还要能够生成具有不同战术背景的特情案例，可以使参训者在逼真的实战环境下进行装备特情处置考核。
3.2 系统模块设计
从设计角度来看，虚拟训练系统可分为6个模块。
1）原理学习模块。该模块能够从各个角度演示相应装备整体或者单个零部件的三维视图、透视图，辅以图片、文字、音频、视频等展示说明。
2）分系统训练模块。该模块主要用于装备分系统操作训练。
3）全流程操作模块。该模块主要用于装备全流程操作训练。
4）理论考核模块。该模块可根据训练进度，结合实装3D模型随机生成理论试题，既可以提高参训者的积极性，又能够使考核与实践相结合。
5）实训考核模块。该模块能够根据参考人员层次，自动生成带有战术背景的实操考核试题，同时对整个考核过程进行记录，并根据考核结果进行针对性指导。
6）故障排除模块。该模块具有故障排除方面的特情处置功能，可以系统训练操作人员的应急处置能力。
4 虚拟装备训练系统的实现
4.1 数据实现
虚拟现实技术实现的关键点在于仿真建模，科学的建模以真实的训练过程、数据为基础，虚拟训练系统的开发包括以下步骤：
1）训练课目、内容及标准分析。针对受训装备确定合理的训练课目、内容和训练形式是开发装备虚拟训练系统的前提条件。首先结合装备部件构成与工作原理，根据大纲要求确定其训练课目与标准。然后，结合操作规程确定训练内容，并进一步细化具体操作步骤和要求，在此基础上设计训练程序、采集相关数据、制订训练标准。
2）故障数据库开发。装备信息化程度越高，控制环节越多，故障越不容易查找，因此要重视故障数据的收集与统计，对常见故障的原因、引发位置进行数据的分析与整理，建立故障数据库，为训练贴近实际提供数据支撑。
3）虚拟训练数据仿真建模。仿真建模是开发虚拟现实训练系统工作的核心，通常包括操作环境、虚拟样机、设备与工具、故障和人机交互过程等。
虚拟环境建模。利用三维软件构建虚拟训练场景，增强参训人员的沉浸感，例如野外、高原、雨雪等复杂极端环境等。虚拟样机建模。核心为装备零部件的几何尺寸、相互位置等精细化数据的采集与开发，样机建模是系统建设中最繁重而复杂的工作。
4.2开发实现
科学合理的系统流程是人机虚拟交互过程实现的关键，设计数据采集、将数据融入系统平台、碰撞检测、三维场景的构建与管理、操作过程建模和操作任务三维交互等，本系统具体实现流程如图1所示。
目前VR技术已在军事训练领域广泛应用，但侧重点不同。此类系统的开发应当做好整体设计，坚持集约集优，突出重难点训课目，最大限度提高训练质量。
参考文献：
[1]孙柏林.虚拟现实技术在美国军队中的应用述评[J].计算机仿真.2018,35（1）：1-7.
[2]高鹏程，刘青霞，岳恒彪.虚拟现实技术在仿真军事训练中的应用[J]. 空军通信学术，2017（4）：42-43.
