机械化桥车虚拟仿真训练系统需求分析

董争 储健

摘 要：本文立足机械化桥车训练现状，分析传统实装训练存在的突出矛盾问题。将虚拟仿真技术引入到机械化桥车训练中，阐述了该技术在各行各领域应用现状，对虚拟仿真技术应用于机械化桥车训练的可行性进行了分析研究，而后从目标分析、需求结构分析、功能分析、性能分析四个方面对该训练系统需求进行分析研究，提出结论作出未来展望。

关键词：桥车;虚拟仿真;需求分析;研究

0 引言

虚拟仿真是指“真实的人在虚拟环境中操纵虚拟的系统”而进行的仿真[1]。虚拟仿真技术在一些训练领域中的应用凸显出经费开支少、安全性能高、训练针对性强、人均训练时间保障好、装备损耗率低等优于传统实装训练的特点。运用训练系统需求分析方法，论证虚拟仿真技术应用到机械化桥车训练可行性及需求，为后续研究开发提供理论依据。

1 机械化桥车实装操作训练现状及问题

传统实装操作训练完全借助于真实装备展开。一般情况下，教练员会针对训练科目制定训练计划，通过理论教学、动作或操作演示、分步及合成练习、考核验收等方法展开。装备成为训练最为重要的工具，从当前机械化桥车训练实际情况来看，主要存在以下几个突出矛盾问题：（1）桥车装备数量稀缺。（2）人均参训时间难保障。（3）装备磨损加快。（4）受场地影响大。（5）训练成本高、环境污染大。（6）安全隐患多。另外，传统实装训练还存在管理难度大、训练针对性不强效果不佳等问题。

2 可行性分析

虚拟仿真技术应用于机械化桥车训练，必须论证其技术应用的可行性。结合机械化桥车使用相关单位属性，应至少从技术可行性、经济可行性、操作可行性、社会可行性四个方面进行详细分析。

2.1 技术可行性分析

虚拟仿真训练系统的开发拥有良好的平台，CATIA/UG/Pro-E/3dsMAX等建模软件、ADAMS运动学、动力学分析软件以及Unity3D/Quest3D三维交互平台应用为系统开发应用提供了多种个性化选择。从现有资源情况来看，机械化桥车生产厂家其装备参数的共享给研究对象建模及仿真提供了数据支撑。从技术角度，该虚拟仿真训练系统开发已无技术障碍。

2.2 操作可行性分析

用户使用方面，从机械化桥车训练实用性出发，该系统应设置简单的操作导航界面及功能模块，使用户操作使用便捷，又能通过简单系统达到教学目的，满足受训人员从装备理论知识到操作技能全面提升的目标要求;时间进度方面，系统开发周期短，见效快，能够较好地避开短期内装备及场地无法达到训练所需等难题;组织上，重点依靠针对性开展教学、训练，有效避免了实装施训组织困难等问题。

3 虚拟仿真训练系统需求分析

依据机械化桥车训练标准要求，分析虚拟仿真训练系统应具备的目标、功能、性质，对其系统目标、需求结构、功能、性能、需求验证进行分析。

3.1 系统功能

通过桥车教学训练中用户需求确定系统功能，这里的用戶一般指参训学员。我们采用UML用例图来描述虚拟仿真训练系统的功能。首先我们确定系统参与者为参训学员，从参与者、业务过程入手提取用例。一般情况下，针对每一个需求单元建立一幅用例图，依据该系统四个需求单元提取用例分别如下：

教学演示管理：作业准备工作学习、岸边设置学习、展桥作业学习、桥车撤收学习、操作说明查看、面板操作参看。

单兵操作训练管理：上车操作、应急操纵面板操作、移动操纵盒操作、照明控制面板操作。

技能考核管理：考核标准查看、考核类别选择、进入考核、提交试卷。

统计查询：桥车信息查询、考核成绩查询、打印成绩单。

3.2 性能评估分析

为支持机械化桥车虚拟仿真训练系统功能实现，必须对系统效率、处理方式、可靠性、安全性、适应性提出要求。在系统性能需求分析时从技术、经济、社会等方面进行综合分析。

3.2.1 系统效率

虚拟仿真训练系统供参训学员训练所用，操作速度对受训者能力的提高有直接关系。要求在系统功能运用中对系统效率要有较高要求，一是访问站点延迟时间;二是访问速度最大延迟时间均需控制在2秒内。

3.2.2 系统可靠性

要求系统在运行过程中故障率低，避免操作过程中发生卡顿等现象;当系统出现故障后能快速恢复，操作、技能考核等重要数据保存不丢失;训练系统模拟实装操作，就要求系统要有较高的精确度，发挥虚拟仿真训练指导性作用。

3.2.3 系统安全性

为确保系统安全，首先要建立安全权限，依靠用户名和密码进行系统登录，实现每人一账号，便于信息安全管理。另外还要确保物理存储场所的安全。

4 结论与展望

机械化桥车虚拟仿真训练系统面向从事应急救援任务相关单位，让参训者对桥车装备的理论知识、操作要点、实践技能操作、技能考核进行系统的训练指导，着眼实装操作面临的突出矛盾问题提供了一种全新的训练途径。克服了实装训练制约性因素，提高了受训者理论及操作技能。虚拟仿真训练系统需求分析为下一步展开系统研究提供了理论基础。

参考文献：

[1]谈斌，郭士波，傅彬.基于HLA的装备操作训练仿真系统设计研究[J].系统仿真学报，2011，23（S1）：177-179.

[2]杨雁冰.虚拟仿真技术在高职实训教学中的应用研究[J].科学与财富，2015（29）：175.