基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛行訓(xùn)練模擬器探討

吳斌

中航西飛民用飛機(jī)有限責(zé)任公司，中國(guó)·陜西 西安 710089

1 引言

論文針對(duì)傳統(tǒng)飛行模擬器的弊端進(jìn)行闡述，并且結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)于虛擬模擬器應(yīng)用的現(xiàn)狀和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析闡述，旨在給讀者提供建設(shè)性參考建議，從而進(jìn)一步擴(kuò)展讀者對(duì)航空飛行模擬訓(xùn)練設(shè)備知識(shí)的熟悉了解。

2 虛擬模擬器的發(fā)展現(xiàn)狀及瓶頸

隨著航空事業(yè)的不斷發(fā)展，有關(guān)單位和個(gè)人意識(shí)到傳統(tǒng)的飛行訓(xùn)練模擬器已經(jīng)無(wú)法支撐未來(lái)的發(fā)展，尤其在遠(yuǎn)程培訓(xùn)以及飛行器最新構(gòu)型的研發(fā)階段，傳統(tǒng)的訓(xùn)練模擬器所具備的弊端將會(huì)使航空事業(yè)發(fā)展遇到阻礙。

首先，統(tǒng)訓(xùn)練模擬器的研發(fā)成本過(guò)高，隨著航空器等設(shè)備的不斷發(fā)展，為了模擬真正的訓(xùn)練場(chǎng)景，務(wù)必要進(jìn)行訓(xùn)練模擬器的建造，而隨著航空器的功能不斷增加，模擬器的配套設(shè)備也在不斷增多，最終導(dǎo)致虛擬模擬器的成本過(guò)高。

其次，由于航空器的更新?lián)Q代速度過(guò)快，模擬器也需要隨著航空器的更新?lián)Q代而不斷調(diào)整，這在技術(shù)上、人力物力上都具有難度。

最后，傳統(tǒng)模擬器不利于遠(yuǎn)程訓(xùn)練和培訓(xùn)。由于換代升級(jí)導(dǎo)致的模擬器構(gòu)型變化和升級(jí)，其構(gòu)型調(diào)整及升級(jí)過(guò)程中，訓(xùn)練人員無(wú)法使用模擬器，最終導(dǎo)致訓(xùn)練節(jié)奏被打破。

針對(duì)傳統(tǒng)模擬器的以上弊端，有關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)積極探討，尋求成本低且高效率的技術(shù)應(yīng)用到模擬飛行器中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用有效地解決了訓(xùn)練模擬器的弊端，大幅度地提高了飛行訓(xùn)練的效率。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)模擬器多功能使用的作用，能夠通過(guò)模擬器去完成各種飛行狀態(tài)的訓(xùn)練，還能夠方便模擬器隨航空器的更新?lián)Q代而不斷升級(jí)，這種升級(jí)的難度相對(duì)于傳統(tǒng)來(lái)說(shuō)較之前有所降低。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛行模擬器能夠?qū)崿F(xiàn)多人同時(shí)訓(xùn)練的功能，大大提升了訓(xùn)練的效率?？梢?，虛擬模擬器的作用顯著，雖然其仍然存在一些問(wèn)題，但是相對(duì)于過(guò)去來(lái)看，發(fā)展顯著。

3 傳統(tǒng)飛行訓(xùn)練模擬器的弊端

傳統(tǒng)飛行訓(xùn)練模擬器的弊端主要包括四點(diǎn)：第一，種類繁多下的高成本壓力；第二，換代升級(jí)下的技術(shù)研發(fā)難度大；第三，遠(yuǎn)程培訓(xùn)的限制；第四，影響訓(xùn)練人員的訓(xùn)練節(jié)奏。針對(duì)以上弊端，具體內(nèi)容如下。

3.1 種類繁多下的高成本壓力

作為航空器的翻版，飛行訓(xùn)練模擬器務(wù)必要和航空器的功能同步，否則將無(wú)法發(fā)揮模擬器的作用。但是，隨著航空器的功能增多，模擬器也需要進(jìn)行功能增添，其所耗費(fèi)的成本是巨大的，高成本的壓力使得航空訓(xùn)練非常昂貴。隨著訓(xùn)練模擬器的種類和數(shù)量不斷增加，訓(xùn)練模擬器的成本也在不斷提升，種類繁多的模擬器背后是高成本和壓力，如何能夠通過(guò)相關(guān)技術(shù)來(lái)解決模擬器高成本壓力，是相關(guān)部門及成員的重點(diǎn)研究方向和目標(biāo)[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效解決成本問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)一臺(tái)虛擬模擬器多功能使用的需求滿足。

3.2 換代升級(jí)下的技術(shù)研發(fā)難度大

隨著航空器等設(shè)備的換代升級(jí)，模擬器也需要不斷地?fù)Q代升級(jí)。在升級(jí)的過(guò)程中，其對(duì)于研發(fā)技術(shù)的要求越來(lái)越高。一旦航空器出現(xiàn)技術(shù)調(diào)整，模擬器也需要迅速做出反映。這種調(diào)整需要人力物力作為支撐，需要對(duì)應(yīng)的人才儲(chǔ)備量更多，在調(diào)整的過(guò)程中，需要對(duì)有關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，甚至模擬器的有關(guān)功能是無(wú)法像航空器一樣被模擬體現(xiàn)，所涉及的技術(shù)研發(fā)難度會(huì)有所增加。

3.3 遠(yuǎn)程培訓(xùn)的限制及新技術(shù)復(fù)合應(yīng)用

傳統(tǒng)的模擬器固定在飛行訓(xùn)練中心內(nèi)部，不利于遠(yuǎn)程訓(xùn)練，對(duì)于有遠(yuǎn)程培訓(xùn)需求的學(xué)員，難以滿足其訓(xùn)練需求?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景可以解決此類問(wèn)題，可以有效關(guān)聯(lián)諸如“訓(xùn)練結(jié)果評(píng)價(jià)”“基于CBTA的人員培訓(xùn)體系評(píng)估”“基于腦動(dòng)眼動(dòng)的人因系統(tǒng)分析”以及“即時(shí)飛行場(chǎng)景復(fù)現(xiàn)”等新技術(shù)，同時(shí)可以結(jié)合訓(xùn)練結(jié)果推送符合學(xué)員薄弱項(xiàng)目的課件和教材，提升飛行訓(xùn)練品質(zhì)。

3.4 影響訓(xùn)練人員的訓(xùn)練節(jié)奏

由于傳統(tǒng)的模擬器技術(shù)水平還無(wú)法實(shí)現(xiàn)模擬器與飛行器的技術(shù)同步，實(shí)現(xiàn)兩者更新?lián)Q代的同步，最終導(dǎo)致訓(xùn)練人員的訓(xùn)練節(jié)奏被打破。因?yàn)楹娇掌髋c模擬器的同步更新工作需要一定量的時(shí)間，而更新時(shí)間范圍內(nèi)，訓(xùn)練人員是無(wú)法參加訓(xùn)練的。如果更新?lián)Q代的速度過(guò)快，將會(huì)嚴(yán)重耽誤訓(xùn)練人員的訓(xùn)練節(jié)奏。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)升級(jí)換代的同步，而且能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)平臺(tái)多個(gè)訓(xùn)練人員同時(shí)使用的需求，大大提高了訓(xùn)練的頻次，也大幅度提升了訓(xùn)練人員的技術(shù)水平。

4 應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛行訓(xùn)練模擬器的優(yōu)點(diǎn)

應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛行訓(xùn)練模擬器的優(yōu)點(diǎn)主要包括四點(diǎn)：第一，可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用功能；第二，可方便升級(jí)改造；第三，可方便多用戶同時(shí)訓(xùn)練；第四，滿足新技術(shù)的應(yīng)用。針對(duì)以上優(yōu)點(diǎn)，具體內(nèi)容闡述如下。

4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)飛行訓(xùn)練模擬器可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用

虛擬模擬器的技術(shù)應(yīng)用，能夠有效地解決模擬器數(shù)量及種類不斷增加到現(xiàn)狀，遏制此類高成本的項(xiàng)目，通過(guò)虛擬模擬器技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)平臺(tái)多功能使用，模擬器的數(shù)據(jù)加載模擬，不僅能夠訓(xùn)練飛行員，而且還能夠訓(xùn)練其他飛行項(xiàng)目的人員。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，能夠使得模擬器的研發(fā)時(shí)間縮短，導(dǎo)致其效果和效率大幅度提升。其利用傳感器技術(shù)、臨境交互通信技術(shù)和圖形圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)虛擬模擬器的多功能發(fā)展，實(shí)現(xiàn)虛擬模擬器的一機(jī)多能的高效率使用。

4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)飛行訓(xùn)練模擬器可方便升級(jí)改造

傳統(tǒng)的模擬器在升級(jí)換代時(shí)候，需要耗費(fèi)大量的人力物力去進(jìn)行升級(jí)換代。如果航空器的發(fā)展速度過(guò)快，為了能夠使得訓(xùn)練人員真實(shí)的模擬航空器的使用場(chǎng)景，則需要對(duì)模擬器進(jìn)行一系列的改造[2]。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用，只需要利用互聯(lián)網(wǎng)科學(xué)技術(shù)對(duì)于虛擬場(chǎng)景進(jìn)行設(shè)置，只需要將相關(guān)的參數(shù)及時(shí)錄入，使得虛擬模擬器的功能與航空器保持一致，則能夠解決訓(xùn)練問(wèn)題，能夠使得升級(jí)換代的時(shí)間大大縮減，能夠?yàn)橛?xùn)練人員的訓(xùn)練提供更多的時(shí)間。

4.3 虛擬現(xiàn)實(shí)飛行訓(xùn)練模擬器可方便多用戶同時(shí)訓(xùn)練

傳統(tǒng)的模擬器需要不同種類和數(shù)量進(jìn)行不同方式的訓(xùn)練，而且一個(gè)模擬器只能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)功能的訓(xùn)練，無(wú)法滿足多功能的使用。而虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器的開發(fā)應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)多用戶的同時(shí)訓(xùn)練，能夠?qū)崿F(xiàn)多用戶同一時(shí)間不同訓(xùn)練項(xiàng)目的開展，這對(duì)于航空事業(yè)的推動(dòng)作用顯著，多用戶訓(xùn)練的同時(shí)能夠有效地實(shí)現(xiàn)航空人才選拔和訓(xùn)練，進(jìn)一步的保證訓(xùn)練的頻次和質(zhì)量，通過(guò)虛擬模擬器的傳感設(shè)備及時(shí)記錄訓(xùn)練人員的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，從而能夠大批量地分析訓(xùn)練人員的訓(xùn)練問(wèn)題，更好地促進(jìn)訓(xùn)練人員的技術(shù)提高[3]。

4.4 虛擬現(xiàn)實(shí)飛行訓(xùn)練模擬器可滿足新技術(shù)發(fā)展對(duì)飛行訓(xùn)練提升的要求

虛擬模擬器的技術(shù)應(yīng)用，能夠有效關(guān)聯(lián)飛行模擬訓(xùn)練方面的最新技術(shù)，最新發(fā)展趨勢(shì)，可以在新技術(shù)下探索飛行訓(xùn)練整體提升要求，為下一代飛行員的培養(yǎng)提供有力的支持。

5 結(jié)語(yǔ)

論文針對(duì)飛行訓(xùn)練模擬器的應(yīng)用弊端進(jìn)行闡述，并且針對(duì)虛擬技術(shù)在模擬器的應(yīng)用現(xiàn)狀和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了分析，旨在給讀者提供建設(shè)性參考建議，進(jìn)一步促進(jìn)虛擬模擬器的發(fā)展。