淺談虛擬雷達(dá)維修訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、<p>　　淺談虛擬雷達(dá)維修訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　論文關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí) 數(shù)據(jù)庫 雷達(dá)維修 系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　論文摘 要:如果將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)應(yīng)用于裝備維修訓(xùn)練,能使操作者通過虛擬模擬仿真訓(xùn)練得到操作真實(shí)設(shè)備的訓(xùn)練效果,同時不僅能減少使用、維修成本,而且不受場地和時間的限制。本文介紹了虛擬雷達(dá)維修訓(xùn)練的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路,以及總體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的組成

2、和實(shí)現(xiàn)方法。 </p><p><b>　　引 言 </b></p><p>　　目前觀通部隊(duì)在裝備保障方面還有很多缺陷,最主要的方面就是技師的維修能力不強(qiáng),造成這個現(xiàn)象的主要原因就是技師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不多。由于雷達(dá)在運(yùn)行時大部分都是高壓,一不小心就很容易燒壞設(shè)備,所以技師的維修訓(xùn)練一般只能靠理論學(xué)習(xí)。因此迫切需要一個雷達(dá)維修的仿真模擬系統(tǒng),用以解決技師的維修實(shí)際操作

3、訓(xùn)練。 </p><p>　　1、軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):為了滿足維修時協(xié)同操作的要求,同時考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展,所以選擇使用HLA/RTL來構(gòu)架該系統(tǒng):HLA是為了將多個仿真應(yīng)用集成起來而定義的一種軟件體系結(jié)構(gòu)。HLA能將多個小的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)聯(lián)合成為一個大的仿真系統(tǒng),同時還能幫助實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的擴(kuò)展。HLA的核心思想就是通過互操作和重用,其顯著特點(diǎn)是通過運(yùn)行支撐環(huán)境HLA(High Level Architecture

4、),提供通用的、相對獨(dú)立的支撐服務(wù)程序,將仿真應(yīng)用同底層的支撐環(huán)境分開。所以該系統(tǒng)采用HLA/RTI的框架,這樣就可以很方便的對操作的技師數(shù)目進(jìn)行增減,而且還可以減少機(jī)器負(fù)擔(dān)。 </p><p>　　2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): </p><p>　　現(xiàn)實(shí)中的雷達(dá)維修,應(yīng)該是首先測量幾個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的數(shù)值,然后把這些數(shù)值跟正常時節(jié)點(diǎn)的數(shù)值進(jìn)行比較,根據(jù)異常的節(jié)點(diǎn)數(shù)值來判斷故障的,而雷達(dá)工作狀態(tài)有兩種

5、:高壓和低壓。所以該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)該有5個表,NorLoTable記錄在低電壓下無故障時各個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),ErLoTable記錄在低電壓下故障時數(shù)值改變的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),NorHiTable記錄在高電壓下無故障時各個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),ErLoTable記錄在低電壓下故障時數(shù)值改變的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),ErHiTable記錄在高電壓下故障時數(shù)值改變的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。ErPhTable記錄的是故障名、故障的現(xiàn)象、故障序號。 </p><p&g

6、t;　　3、維修訓(xùn)練模塊設(shè)計(jì): </p><p>　　1、查看節(jié)點(diǎn)功能的實(shí)現(xiàn):再虛擬維修中,一個重要功能就是查看虛擬設(shè)備的運(yùn)作情況,包括機(jī)器各個元件的電流電壓等電氣情況以及虛擬儀器的數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)的訓(xùn)練模塊中,要能實(shí)現(xiàn)使用者可以通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊查看虛擬雷達(dá)中各個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)在高壓時或者低壓時的數(shù)據(jù)。 </p><p>　　2、碰撞檢測功能的實(shí)現(xiàn): </p><p>　

7、　針對雷達(dá)機(jī)械部件大部分都是正方形,所以采用AABB ( axis- aligned bounding boxes)包圍盒的算法,它的原理可概括為:每個物體的包圍盒為長方體,長方體的面與坐標(biāo)軸平行,然后將長方體投影到每個坐標(biāo)袖上,得到一個區(qū)間:分別對三個坐標(biāo)軸上所有物體的投影區(qū)間排序,只有當(dāng)兩個物體在三個坐標(biāo)軸上的投影同時重疊時才有可能在空間發(fā)生碰撞。 </p><p>　　3、裝配時拾取的實(shí)現(xiàn): </

8、p><p>　　模型拾取有多種方法,如采用構(gòu)造的裝配樹狀結(jié)構(gòu)模型,通過點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢索;采用名稱或識別號進(jìn)行檢索;直接在三維裝配環(huán)境中通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊拾取物體模型。 </p><p>　　使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊來拾取物體是最簡單、最直觀的方法之一,同時考慮到雷達(dá)觀通站裝備傳感手套不可能也不現(xiàn)實(shí),所以這個系統(tǒng)使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊的方法來實(shí)現(xiàn)拾取功能,其過程是通過獲取鼠標(biāo)在屏幕上的點(diǎn)擊點(diǎn),經(jīng)屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到投影點(diǎn),以

9、視點(diǎn)為起點(diǎn),經(jīng)投影點(diǎn)構(gòu)造一條垂直指向屏幕的射線,然后經(jīng)投射變換、坐標(biāo)變換獲得一條位于模型空間的射線。由于所有模型都位于視錐之內(nèi),因而只需判斷這條射線與場景中的哪些模型相交,經(jīng)過選擇即可獲取所需模型。 </p><p>　　4、評分功能的實(shí)現(xiàn):維修的評分標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該有4個:是否使用到高壓、維修時更換部件數(shù)目是否大于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目、維修時間、維修不成功的次數(shù)。維修控制臺管理員給出各項(xiàng)的加權(quán)值,從而可以實(shí)現(xiàn)評分功能。 <

10、;/p><p>　　4、故障診斷模塊設(shè)計(jì): </p><p>　　目前故障診斷的實(shí)現(xiàn)方法大體上有:基于專家系統(tǒng)的智能故障診斷技術(shù)、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能故障診斷技術(shù)、基于模糊邏輯的診斷方法、基于故障樹分析的診斷方法、基于事例推理診斷方法。 </p><p>　　這些方法有自我學(xué)習(xí)能力,而且在故障案例庫中的信息比較全面的前提下準(zhǔn)確率很高,但是它們都要求在輸入關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的信息

11、(數(shù)值形式),這就要求技師在使用專家系統(tǒng)時,必須測量所有的故障案例庫中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的信息,而且輸入不能是數(shù)值以外的信息,這就導(dǎo)致很多維修技師常用來判斷故障的依據(jù)不能輸入(比如某某器件過熱、波形異常等),而且當(dāng)需要添加新的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的時候,那么要對整個故障案例庫中的故障實(shí)例都添加該節(jié)點(diǎn)的數(shù)值,所以在擴(kuò)展方面不是很好。 </p><p>　　考慮到本系統(tǒng)的故障診斷模塊只作為維修時的參考信息,以及本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲形式,在這

12、里采用最簡單的數(shù)據(jù)表ErPhTable進(jìn)行檢索,匹配相似故障現(xiàn)象,然后列出所有的結(jié)果。維修人員可以輸入幾個故障的關(guān)鍵現(xiàn)象,然后通過模式匹配方法輸出結(jié)果集。比如維修人員輸入故障現(xiàn)象是“磁控管不工作”、“保險絲S1燒斷”,那么搜索語句就是: </p><p>　　select FaultN from ErPhTable where Phenomena like ‘%磁控管不工作%’ and Phenomena li

13、ke ‘%保險絲S1燒斷%’ </p><p><b>　　結(jié) 束 語 </b></p><p>　　虛擬雷達(dá)維修系統(tǒng)是從系統(tǒng)工程的角度出發(fā),采取虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、故障診斷、圖形圖像技術(shù)、仿真、多媒體技術(shù)等高科技手段,以武器裝備的電氣信息、維修流程和歷史經(jīng)驗(yàn)等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),建立起雷達(dá)維修的虛擬系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)雷達(dá)保障工作的訓(xùn)練和維修的信息化。經(jīng)研究,該系統(tǒng)具有開發(fā)周期

14、短,實(shí)用性強(qiáng),可擴(kuò)展性好、易維護(hù)、資源占用小的特點(diǎn)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></p><p>　　1.王劍, 陸國棟, 譚建榮 三維場景中圖形對象的拾取方法 機(jī)械 2004 </p><p>　　2.劉玉海,俞康倫,張錫恩 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的裝備維修仿真訓(xùn)練系統(tǒng)研究 計(jì)算機(jī)仿真 2002 </p>