浅析虚拟训练技术在构设训练环境中的运用

摘要：训练环境是实战化训练的重要载体，是支撑实战化训练展开运行和提高实战化训练质量的重要条件和物质基础。构设实战化训练环境要充分利用现代前沿科学技术，加快虚拟训练技术在训练环境条件建设研究运用，更加有效的突破实战化训练中的实战环境塑造的“瓶颈”问题。

关键词：虚拟技术；训练环境；运用

所谓虚拟训练就是利用虚拟技术来创造与现实无限接近的虚拟世界感官环境，创建提供模拟实兵、实装、实弹的虚拟环境，通过设置急、难、险、危等各种对抗局面，培训和提高受训官兵作战能力的训练活动。

一、虚拟训练的基本特点

虚拟训练是利用虚拟技术模战场上不同任务场景，使受训官兵在可进入、可理解、可交互的“数据空间”了解并掌握现实中应遵循的流程、采取的技战术，为应对真实战争做准备。其特点主要有：

（一）训练环境接近现实。虚拟技术能够克服许多传统训练因气候或场地限制无法设置环境的不足，且能够较好地克服一般意义上模拟或仿真训练的内在“缺陷”，可以设计从战术、战役甚至到战争全景的各种逼真训练场景，受训官兵置身其中，在视觉、听觉、触觉、嗅觉等方面都能更真实地感知战场环境，忘我地投入训练，使得训练水准更为贴近实战，训练效果也更为明显。

（二）训练过程精确可控。虚拟训练中，受训官兵通过身体感知与虚拟世界进行自然交互，可以在一个逼真的三维虚拟世界中，与模拟系统自主地进行各种身份、形式和内容的交互，参与完成军事对抗活动的演化，由此而获得大量的感知体验信息，可以较为真实地体现现实的军事训练对应的情形。训练进程的可控性主要体现在虚拟现实集成系统外的设计者和监控者方面。对于系统管理人员来说，利用系统管理机制对训练前、训中、训后实施精确监控管理。

（三）训练效果突出明显。在虚拟训练中，受训人员与计算机系统通过信息数据的交换、加工和再造，来实时跟踪处理在主体感官通道的输入和输出信息，从而直接操纵主体的感受体验转换，达到和实现训练效果。受训官兵进行作战体验不需要动用真实的装备器具，就能在复杂的作战背景下进行反复多次的训练，这样既能提高对武器、装备、器材的操作使用能力，又可以加深对战术意图、交战规则、对抗策略等的理解，逼真的“实战”氛围能够使受训官兵通过强烈的对抗意识，获得处理各种战场情况的切身体验，为应对真实战争做准备。

二、虚拟训练是实战化军事训练的重要形式

虚拟训练，具有成本低、安全性高、不受时空限制的优势，能很好地满足军事训练要求，已逐步成为部队练兵备战的重要手段。虚拟训练通过以技术支撑实战化训练升级，是军事训练的有效补充，通过与现实性训练紧密结合，实现“虚实融合”，可有效提高实战水平，锻造实战能力。

（一）虚拟训练能够满足实战化训练需求。新的时代条件下，伴随着电脑成长起来的官兵，对虚拟训练有着极大的兴趣。虚拟训练展现的训练环境是完全意义上的电子表征物，在这样的场景中，官兵能真切地感受虚拟对象的多模态性，自主地实现与模拟仿真对手，或其他参训人员之间的交互。虚拟训练中的“人—机”训练环境，可以有效地解决了战场环境模拟的逼真性和可信度问题，使受训人员体验虚拟实战训练中的紧张感与激烈感，实现提升受训人员对战场环境的的感知和认知能力。官兵通过虚拟战场营造的现实性训练活动无法设置的环境，与联合作战背景无限逼近的环境条件，能极大地激发官兵真正全身心地融入其中，不断磨炼提升适应战场、驾驭战场的能力。

（二）虚拟训练能够突破实战化训练瓶颈。实战化训练本质特性就是具有对抗性。开展实战化训练，参训人员必须在硬碰硬、实打实的对抗中磨砺出真正的实战状态。但日常的训练活动中，由于受训练场地、训练器材、训练的准备工作以及人员情绪等多种因素制约，在短时期内实现对训练的真正突破一般相对困难。但是，虚拟训练环境的对抗自由度较大，往往不受主客观条件限制，训练思路和程序可以根据现实作战构想随机设计，能够有效打破以往的教材化的训练套路，克服念脚本的剧本式演练，真正有效的突破训练中的瓶颈。尤其是在虚拟对抗演练过程中，通过导调出“情况”、设“考题”，变化出更多变局、危局，促使官兵在训练中多打依据大纲又高于大纲的仗，多打敌我都意想不到令人豁然开朗的仗，从而通过虚拟训练真正提高分析判断能力、指挥打仗能力和灵活反应水平。

（三）虚拟训练可以实现实战化训练效果。与传统仿真训练相比，虚拟训练通过突出对系统与参训官兵的人机接口的科学研判，提高对实际环境的相似设置，使受训官兵在近似实战的逼真环境下得到接近真实的感知与体验，并在这样多次反复的过程中逐步积累经验，不断地获得关于各种可能情况下正确采取行动的感受和认知，这种体验可使指挥员和士兵在实战中，经历类似于虚拟训练中的危机或紧急情况时，就能够在脑海里“复现”训练时的处理过程，通过已经形成的感受和认知来正确而有效地应对，从而达到实战化训练效果。

三、运用虚拟训练提高实战化军事训练效果的基本途径

随着官兵信息化水平的逐步提高，虚拟训练将改变以前单一的训练模式，不断激发官兵参与训练的积极性、主动性，全面提高部队的实战能力，为实现强军目标，建设世界一流军队发挥应有的作用。

（一）建立虚拟训练系统。要设计能够满足部队实战化训练需要、能够切实提高部队战斗力的虚拟训练系统，其通常应当包括计算机、输入输出设备、应用软件系统和数据库等组成。建立虚拟训练系统，计算机是创建虚拟训练环境的重要载体，它实现的是人与虚拟系统的交互功能。输入输出设备则是用来实现用户与软件之间的交互，用来识别用户各种形式的输入，并生成实时反馈信息。应用软件是实现建立三维虚拟场景，响应用户的输入，更新虚拟场景，管理虚拟训练数据库，对训练进行评价等功能。数据库主要是存放三维虚拟场景模型信息、训练人员的个人信息、训练过程中产生的数据信息以及训练人员的训练成绩等信息数据。通过构建开发适应实战化军事训练需要的虚拟训练系统，让虚拟训练系统真正发挥其应有的作用。

（二）开发虚拟训练软件。要设计出符合部队实战需要的虚拟训练软件，调动和发挥官兵参与训练的积极性。真正把虚拟训练作为实战训练的一个重要组成部分，用好虚拟训练系统，扎实开展好训练，全面提高作战能力。各级要加大对虚拟训练软件系统的开发力度，研制出更逼真、更方便、更情节化的系统和类似手机APP的随身小软件，供无人机等遥控装备操作人员随时随地训练。同时，在组织训练过程中，应在充分尊重参训官兵的基础上，引导他们既把精力和热情集中到训练上来，又不沉迷于游戏中，克服训练中容易产生的大意和松懈心理，以获得更好的训练效果。

（三）用好虚拟训练方法。积极探索虚拟训练方法将能有效地提高实际训练效果。可以走开推演式研讨的路子，针对训练内容设计开发虚拟训练平台，进行典型战例的推演和研讨，以加深官兵对军事基础理论知识的理解和把握。运用科目式训练方式，将训练内容融入到单个训练科目，利用虚拟训练平台进行实战化训练。通过建立“大型全模拟综合战术训练中心”来模拟复杂多维空间战场环境，比如电磁、太空等看不见的战场干扰因素，以减少士兵在真实非常规环境中对身体的损害，减少战场伤亡率。运用对抗式演练方式，以某一带有实战背景的想定为依据，根据训练要求，把参训人员分成不同的对抗小组，在近似实战的虚拟环境中锤炼官兵的战斗素养和军人血性。通过开展红蓝对抗，利用训练平台提供的交互功能和通信功能，实现指挥员与参训官兵之间通信指挥，协同各要素之间的行动，从而加深官兵对联合作战的理解。

（四）构建虚拟训练评价体系。对虚拟训练进行评价是检验训练效果的重要环节，不仅能更好地使训练系统得到完善，而且能促进训练方法手段的改善。对虚拟训练的评价应当包括对训练系统的评价、对使用过程的评价以及對使用效能的评价三个部分。训练系统的评价主要是训练系统能否满足训练的需要，能否解决实际训练中出现的问题。在训练过程中，官兵能否得到切身的实战化训练体验，并能在训练中实现能力素质的提高。要做好对虚拟训练的评价，就要建立训练指标体系，选择好评价点，确定各评价点的权重系数。选择好客观公正、科学的评价方式，切实检验出虚拟训练水平，对适合的加以运用，对不适合的加以改进，从而进一步提高训练水平。

（作者简介：马小永，武警指挥学院学员四大队学员）