虚拟现实环境下车辆系统综合试验场

1、系统用途：

目前，部队为了参与国际军事比武，会将常规部队装备车辆进行改装。特定改装武器装备到达部队后，需要对参赛官兵进行大量培训。如果沿用传统的训练方法，单纯采用实装兵器进行训练，期间不仅要花费大量的人力和物力，耗费兵器宝贵的寿命，而且训练工作很容易受到地域、天气等外界因素的影响。另外，一旦受训人员操作失误，不仅会人为的提高兵器的故障率，而且有可能造成难以估量的损失。因此，单纯采用实装兵器进行训练的传统训练方法已不能适应军队现代化建设和发展的需要，所以，对武器装备进行虚拟训练系统的研究就十分必要。

传统的方式无法在改装完成之前定量估算车辆的整车性能指标，完全依赖于经验。同时，为了完整的测试车辆系统在各种道路、工况下的性能特性，参赛官兵往往需要借助综合试验场进行车辆整车道路试验。目前，我们国家已经建成一些功能完善、符合国家车辆试验标准的综合试验场，但由于数量、时间、成本、地域的限制等，不能满足所有的试验需求。此外，参加国际武装比武时的场地与实际虚拟测试场可能有些偏差，不能全面的进行赛前训练。

通过虚拟训练系统进行综合试验场构建，可以重现车辆本身动力学性能以及各种道路条件和使用条件。因实际车辆的行驶工况非常复杂，且样本量巨大，这就要求虚拟试验场将实际存在的各种道路或者各种极限工况道路经过集中、筛选、组合、强化形成典型的试验道路，通过一定数量的试验，达到模拟车辆在外界复杂条件下行驶的目的，从而满足部队对车辆改装或新产品定型试验及强制性检验试验等方面的技术要求，又可以避免实装实验时可能带来的危险。

虚拟试验场系统，完全基于虚拟现实仿真框架搭建，可以将全参数化的车辆动力学模型放到一个用户定义的任意大小的试验场内，试验场可定制任意多、任意类型路面，加载各种测试工况。整个系统可以进行实时仿真，支持交互式控制，用户可以获取任意的车辆动力学参数，从而可以快速进行各种测试试验。甚至，虚拟试验场系统可以集成多个车辆，允许用户对多个车辆构型方案进行实时车轮性能对比。

2、系统必要性

基于虚拟试验场训练系统，可以带来如下价值：

1.      不需要实际的场地和车辆，大大减低试验成本；

2.      用户可以随意配置试验场的试验道路，可以定制多套实验场地，不受地域的影响；

3.      按照外军军事比武场地，重构虚拟试验场，驾驶员可提前适应场地。

4.      用户可在改装前，先基于改装车辆参数构建虚拟模型，进行虚拟车辆性能测试。

5.      驾驶员快速掌握改装车辆的车辆性能，判断改装与原装车辆间的性能差异；

6.      基于改装车辆与比武场地，训练驾驶员可以重复训练，训练如何用最快速度，通过各种测试地形和路面，找到操控临界点，例如不同工况转向的最大速度和油门输入控制量，过垂直墙或者壕沟等障碍的最大速度等，为驾驶员提供指导。帮助驾驶员在军事比武中，以最安全速度，同时也是最快速度通过各种测试路面。

7.      借助计算机仿真技术，测试各种极限的危险行驶工况，完全不用担心事故的发生，同时可以对车辆的性能进行极限测试；

8.      该虚拟试验系统可以集成多个车辆同时进行仿真和试验，用户可以方便的对不同构型的车辆进行相同工况的性能对比，如原车和改装车；

9.      完全不受天气工况的影响，甚至该系统可以人为设置天气工况，方便对车辆的安全稳定性或者智能行驶系统进行测试。

虚拟试验场训练系统是指以模拟武装设备及其作战环境、作战过程和作战效应评估手段为平台，进行的严格军事训练、军事作战演习、战法研究演练全过程，以虚拟现实技术、计算机仿真技术和多媒体技术为主要技术支撑。虚拟试验场训练系统具有经济、安全、可控、重复应用、无风险、不受气候条件和场地空间限制等独特优势，逐渐受到各国军方的高度重视，并将其作为军事训练必不可少的甚至是唯一安全、经济且有效的工具和手段，值得大力推广发展。

3、虚拟试验场设计

基于竞赛和试验要求，定制任意大小及任意路面设置的虚拟试验场构建。

1)        定制若干大小的不同实验路面。可基于需求调整，其中包含平坦地面、丘陵地等不同地矿路面。

2)        可设置不同的大环境参数，如碎石地虚拟试验场、沙漠地虚拟试验场、冰雪地虚拟试验场、沼泽地虚拟试验场、普通土路虚拟试验场等。

3)        不同的虚拟测试场下，基于客户需求，构建不同测试路面，如：不同波长的正弦路、对开路、不同角度大坡道、不同角度侧倾坡，最大速度测试路面、搓板路、比利时路、随即路面A-H级、深雪地等。构建通过障碍，如土岭、不同高度垂直墙、不同宽度壕沟、防坦克壕、单直角、双直角、S型限制路、防坦克壕、机动越障路等。

4)        可以设置同样参数的多条路面，同时测量同样的控制的两辆车辆，比较两辆车辆的性能差异。