基于ietm的武器装备虚拟维修训练系统设计

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1、基于IETM的武器装备虚拟维修训练系统设计雷震1，李庆全2，何嘉武1（1.装甲兵工程学院科研部，北京100072；2.装甲兵工程学院技术保障工程系，北京100072）摘要：为了解决部队当前武器装备训练中出现的一些问题，提出一种基于IETM的武器装备虚拟维修训练系统设计方案，通过引入可共享内容对象模型、交互式三维渲染引擎、基于插件的功能模块集成、基于物元分析的训练效果评估等技术，将IETM、虚拟维修和知识管理融为一体用于武器装备训练。实践结果表明，该方案对于促进IETM在装备维修训练领域的应用，提升我军装备的综合保障能力具

2、有积极的参考价值。.jyqk编辑系统立项综合论证当前，我军大型复杂高技术装备研制与部署进程加快，装备保障任务加重、难度增大，传统纸介质技术资料体积与重量大、交付与更新及时性差、使用效率低下等弊端日益凸显，已远远不能满足部队装备保障和人员训练的需要，成为制约装备保障能力和作战能力生成的瓶颈。在这种背景下，交互式电子技术手册[1?2]（IETM）应运而生。IETM是以数字形式存储，采用文字、图形、表格、音频和视频等形式，以人机交互方式提供装备基本原理、使用操作和维修等内容的电子技术文件，是一项重要的装备保障信息化技术手段。作

3、为一项重要的装备保障信息化技术，IETM具有数据格式标准、功能应用多样、用户界面友好、使用效益显著等特点，在辅助维修、辅助训练和辅助技术资料管理方面表现出了巨大的优越性。国外对此进行了大量研究，并在开发的维修训练系统中进行了应用，为训练者提供了多种训练模式。根据美国国防部20世纪90年代中期的统计数据，对于大型武器系统的技术培训，IETM能够减少33%的必修课程和28%的训练时间，降低参训者知识遗忘率能够达到75%。考虑到虚拟环维修[3]训练是一种有效途径，本文研究了虚拟维修技术在IETM中的应用，维修训练人员可以在逼真

4、的环境中模拟执行复杂的维修训练任务，从而有效提高训练效果，降低训练成本，缩短训练周期。另外，装备维修训练知识多属于业务人员在实践中积累的经验性知识，虽然有些业务知识经过显性化形成各种法规制度、条令条例、文件、手册等，但是更多的业务知识是隐形知识，存在于业务人员、相关专家的头脑中，存在于具体的业务过程中。同时，军队人员的流动性强，大量的个人经验、体会等知识没能有效传递，造成众多宝贵的知识资源流失。因此，有必要对装备维修训练业务知识进行有效的管理，在适当的时候，提供给需要的人，实现业务知识的交流与共享。基于以上考虑，本文将I

5、ETM技术结合虚拟维修和知识管理[4?5]技术，提出一种基于IETM的武器装备虚拟维修训练系统框架。1系统架构该系统能够实现以下辅助维修训练功能：（1）能按照装备层次结构描述装备的结构及技术原理；（2）按照维修规程指导维修训练作业过程；（3）能按照装备维修训练大纲与要求，制定课程培训计划；（4）实施交互式维修训练或远程维修训练；（5）跟踪学员的学习情况进行在线交流；（6）实时地进行维修训练总结与考核评估等；（7）与支持SCORM标准的外部装备训练系统互联、互操作。该系统的框架结构如图1所示。具体而言，包括以下模块：1.1

6、维修训练模块可采用多种模式开展维修训练，比如系统示范观摩、自主体验练习、交互式训练等；还可提供维修对象展示、进行典型故障设置、训练内容和策略调整，帮助不同水平的参训者更好地学习。1.2考核评估模块该模块根据知识管理模块中保存的系列典型故障维修操作流程链表，实现对整个维修训练过程的操作轨迹记录、识别、匹配、计时、记录回放等，给出考核成绩和指导建议。1.3虚拟仿真模块在确定装备总体后，通过3D创作工具（如Cult3D，Virtools，X3D，VRML等）建立装备3D数字模型，并根据分级式树状图层结构方式进行装配约束。本系统

7、采用三维渲染引擎OGRE作为图形渲染引擎。OGRE是以C++语言开发的面相场景的、功能强大、使用灵活的三维图形引擎，对底层Direct3D和OpenG系统库的渲染函数进行了封装，提供了更高层的基于现实世界对象的接口类。在S1000D中，3D模型与音频、视频、动画一起作为多媒体元素对象，可以像插图和表格一样插入数据模块，使得3D仿真与IETM进行无缝集成。多媒体元素的定义如表1所示。1.4远程支援模块当在维修训练现场遇到无法解决的难题或在执行实际维修任务时遇到现场技术人员能力范围之外的故障时，可以通过本系统的远程支援模块，

8、以在线讨论、远程视频会议等方式向远处的业内专家请求技术支援，专家可以根据传输过来的现场故障视频或图像及时给出建议，指导参训者完成维修或训练任务，大大节省训练费用。1.5系统管理模块系统管理作为虚拟维修训练系统的管理者，可进行系统初始数据准备、环境设置、角色编辑、设置控制方式、接口管理、交互信息管理、系统安全管理等操作