日新月異的虛擬現實

06-14

AR技術

MR技術

維護維修

現在提到「虛擬現實」（VR）這個詞，大家一定不會陌生了。所謂虛擬現實，就是在虛擬環境中，從視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等多個感官方面對虛擬物體進行逼真模擬，通過多種維度的人機交互（聲控、手勢、體感、操縱手柄等），讓人在計算機模擬出來的虛擬空間中身臨其境地進行各種逼真體驗，產生出一種接近現實的代入感。

航空工業成都所虛擬模擬中心自2004年就逐步開始對虛擬現實相關技術進行研究，十多年來，經過多個課題、項目的技術研究和攻關，在VR系統集成建設、VR體驗、VR模擬工程應用方面積累了大量經驗。並且經過多年的發展，也明確了虛擬模擬中心的兩條發展主線——虛擬現實體驗和虛擬現實模擬。

在虛擬現實體驗方面，成都所虛擬模擬中心已經取得了豐碩的成果，現在已是成都所的對外展示窗口之一。雖說虛擬現實體驗對飛機設計過程沒有產生直接的幫助作用，但卻產生了極高的隱形價值。從系統建成初期即投入到某項目，再到各級領導考察工作，再到2016年國家「十二五」科技創新成就展，虛擬模擬中心都圓滿完成了任務，為型號飛機順利研製起到了重要作用。虛擬模擬中心展示的虛擬樣機基本覆蓋了成都所各個型號，將全所設計員的辛勤勞動成果進行聚合，以極其逼真、震撼的效果向國內外各方展示，獲得了高度評價；還迎接了眾多評審、調研的專家，取得了一致認可，成為行業標杆。

在虛擬現實模擬方面，成都所虛擬模擬中心通過多個課題的研究與技術攻關，也取得了長足的進步。團隊陸續獲得集團公司科技成果二等獎2項、三等獎1項，專利2項，發表學術論文數篇。特別是在維護維修訓練方面，模擬的模型數據直接與研究所協同設計平台對接，實現了「飛機設計—維修性設計與模擬—維護維修訓練」的數據逐級繼承、無縫傳遞，保證了數據同源，並且對各類數據進行了離散化、模塊化的管理，既保證了各類數據互不干擾，也實現了方便快捷的數據更新，從而保證了模擬模型與設計模型的技術狀態同步。同時，技術團隊緊密結合實際，考慮到大型沉浸式虛擬現實系統構成複雜、成本高、場地限制大、實際操作人員少等缺點，經過大量的技術攻關，實現了跨平台應用技術，一套數據可以在大型沉浸式、桌面電腦、頭盔、平板等不同的硬體設備上部署，多次重用。多個部隊院校來所調研交流後，都對虛擬模擬中心採取的新訓練方式表示了肯定，認為這種訓練方式對他們的幫助會非常大，是一種革命性的改變。

虛擬現實技術經過多年的發展，在此基礎上還衍生出增強現實技術（AR）和混合現實技術（MR）。

增強現實（AR）說直白點就是虛實疊加，使用可透的眼鏡、頭盔或者攝像頭，在看到的實際場景上疊加數字信息。通過這種方式，把原本在現實世界的一定時間空間範圍內很難體驗到的實體信息通過計算機模擬後再疊加，將虛擬的信息應用到真實世界，被人類感官所感知，從而達到超越現實的感官體驗。使用增強現實技術，使用者可以成為「透視眼」，通過數字模擬，將眼前真實物體的內部虛景展現出來，由此就可以實時了解物體內部的狀態。另外，使用增強現實技術，可以在人們不熟悉的領域進行有效的引導，比如開車到了岔路口，通過增強現實技術，可以直接在眼鏡或者擋風玻璃上投射出路線指引，司機就可以不用分神去看導航；或者，汽車發生一些小故障，通過增強現實技術，使用手機或平板進行用戶操作引導，司機就可以自己動手檢查、排故。因此增強現實技術在醫療、導航、工業、娛樂等很多領域都會有非常廣泛的應用前景。

混合現實（MR）是虛擬現實行業近期提出的全新概念，是虛擬現實技術的進一步發展。該技術通過將現實世界中的部分信息（如：物體及其空間位置、環境、光照、人體動作等），通過三維註冊技術實時地引入到虛擬世界中，在虛擬世界、現實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息迴路，以增強用戶體驗的真實感，用戶可以自由地在虛擬世界中進行真實的操作。通過混合現實技術，可以極大地簡化VR的人機交互方式，取代現在複雜繁瑣且精確度不高的人體動作捕捉套件、操作手柄等交互設備，從而實現人機間的簡單直接交互。比如在對飛機維修性進行驗證時，通過混合現實技術，可以方便地進行人機交互，模擬維修操作過程，進行人機工效分析，從而優化維修性設計，提升維修性設計的效率和質量。

成都所虛擬模擬中心從未放慢創新的腳步，一直保持著對新技術的渴求，時刻對新技術進行跟蹤和論證，已跟蹤AR技術多年，MR技術也開始接觸。由於當前虛擬現實市場空前火爆，各種概念層出不窮，其中很多還處於美好的理想階段，技術團隊始終保持清醒的意識，立足於這一領域的特點（在工業領域，特別是飛機這一類的複雜工業產品領域，虛擬樣機模型數據量極大，交互精度要求極高，業務流程邏輯嚴謹，數據關聯關係複雜等）。一方面，在基礎軟硬體選型、新技術調研論證時，成都所虛擬模擬中心緊密結合領域特點，做到細緻嚴謹，識別出誇張誇大的內容，分析出對自己切實有用的好技術、好工具。另一方面，在進行應用開發時，注重與業務需求結合，做好需求分析和頂層架構，開發出設計專業認可的、好用、易用的軟體產品。

虛擬模擬中心早已開始對未來的謀劃，既腳踏實地，一步一個腳印地把當前的工作做精做細做實，也在積極探索新技術，並將新技術應用到工程實際中。相信在不久的未來，大家就可以看到、用到虛擬模擬中心推出的基於VR、AR、MR的多類產品，成都所虛擬模擬中心對此充滿信心。