ｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ， 简称ＶＲ） 是一种可以创建和体验虚拟世界（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｗｏｒｌｄ）的计算机系统。其中虚拟世界为全 体虚拟环境（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）或给 定仿真对象的全体， 它是由计算机产生， 通 过视、 触觉等作用， 听、 使用户产生一种身 临其境感觉的交互式视景仿真。与传统计 算机相比，虚拟现实系统具有三个重要特 征：临境性，交互性，想象性。 虚拟现实技术（亦称临境技术），是利 用各种传感器将人在某种真实环境中所感 受到的各种信号记录下来，或利用各种手 段来产生信号，并将这些信号的位置、次 序、 强弱及彼此之间的搭配组合关系， 制成 计算机软件，将这些信号软件与有关的设
飞
二、虚拟现实技术在民航教学中的作用
１、 弥补实物教学条件的不足。 在教学 中， 由于实物设备、 实验场地、 经费等方面 的原因，而使一些应该开设的教学实验无 法进行。 如果利用虚拟现实系统， 便可以弥 补这些方面的不足，使学生可以做各种各 样的实验， 获得与真实实验一样的体会， 从 而丰富感性认识， 加深对教学内容的理解。 ２、 避免真实操作所带来的各种危险。 飞 行训练是一种高危险的技能练习， 保障安全 难度大。 如果利用虚拟现实技术进行虚拟飞 行， 学员在虚拟环境中可以放心地进行各种 危险训练， 学习基本的驾驶操作技能。 例如， 虚拟的飞机驾驶教学系统， 可免除学员操作 失误而造成飞机坠毁的严重事故。 ３、 彻底打破空间的限制。 利用虚拟现 实技术， 可以彻底打破空间的限制。 大到宇 宙天体， 小至原子粒子， 学生都可以进入这
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文 ／ 何晓薇（中国民航飞行学院）
虚拟现实技术在教学中的作用和应用
Ｒｏｌｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｔｅａｃｈｉｎｇ
备有机地组合在一起，形成人们所需的虚 拟现实系统。虚拟现实技术与传统的模拟 技术完全不同， 是将模拟环境、 视景系统和 仿真系统合三为一， 并利用头盔显示器、 图 形眼镜、 数据服、 立体声耳机、 数据手套及 脚踏板等传感装置，把操作者与计算机生 成的三维虚拟环境连结在一起。操作者通 过传感器装置与虚拟环境交互作用，可获 得视觉、 听觉、 触觉等多种感知， 并按照自 己的意愿去改变 “不随心” 的虚拟环境。 比 如， 计算机虚拟的环境是一座楼房， 内有各 种设备、物品，操作者会如同身临其境一 样，可以通过各种传感装置在屋内行走查 看、 开门关门、 搬动物品 对房屋设计上的 ； 不满意之处， 可以随意改动。 显然， 利用这 种虚拟现实技术进行建筑、 机械、 兵器等设 计修改，实施技术操作训练和军事演习活 动等要容易得多， 也便宜得多。 虚拟现实技 术潜在的应用范围很广， 诸如航空、 航天、 国防、 建筑设计、 工业设计、 培训、 医学领 域等， 前景看好。 例如， 波音公司曾利用虚 拟现实技术对飞机进行虚拟客舱的布局， 实现了完美的实际客舱布局设计。 虚拟现实技术一经应用， 就向人们展 示了诱人的前景，因而受到各国军界的青 睐。从上世纪９０年代初起， 美国率先将虚 拟现实技术用于军事领域，主要用于以下 四个方面 一是虚拟战场环境。 ： 即通过相应 的三维战场环境图形图像库，包括作战背 景、战地场景、各种武器装备和作战人员 等， 为使用者创造了一种险象环生、 几近真 实的立体战场环境。从而增强了其临场感 觉， 提高了训练质量。 二是进行单兵模拟训 练。 让士兵穿上数据服， 戴上头盔显示器和 数据手套，通过操作传感装置选择不同的 战场背景， 输入不同的处置方案， 体味不同 的作战效果， 进而像参加实战一样， 锻炼和 提高技术水平、快速反应能力和心理承受 力。如美空军用虚拟现实技术研制的飞行 训练模拟器， 既能产生视觉控制， 又能处理 三维实时交互图形，且有图形以外的声音 和触感，不但能以正常方式操纵和控制飞 行器，还能处理虚拟现实中飞机以外的各 种情况，如气球的威胁、导弹的发射轨迹 等。 三是实施诸军兵种联合演习， 建立一个 “虚拟战场” 使参战双方同处其中， ， 根据虚 拟环境中的各种情况及其变化， “调兵遣 将”“斗智斗勇” 、 ，实施“真实的”对抗演 习。 四是进行指挥员训练。 利用虚拟现实技 术， 根据侦察情报资料合成出战场全景图， 让受训指挥员通过传感装置观察敌我兵力 部署和战场情况， 以便判断敌情， 定下正确 决心，实施有效指挥。
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本文介绍了虚拟现实技术， 分析了 虚拟现实技术在民航教育培训中的作 用， 论述了虚拟现实技术在民航教育培 训领域的应用。
行安全是民航永恒的主题。据统 计，近年来空难的主要原因已经 不是设备故障，而是由于各部门 人员 （飞行、 空管、 机务、 管理等） 的人为 因素造成的。 鉴于飞行人员、 机务人员及空 管人员在飞行安全方面起着主导作用，国 内外民航界一方面加强人为因素的研究， 一方面强化人员的训练。由于传统的训练 方法是在真实的飞机、 模拟机、 机场、 设备 上等进行的， 因而训练成本高、 风险大， 并 受时间、 空间的限制， 随着虚拟现实技术的 发展和应用，将给民航教育培训领域带来 一场革命性的变化。
2005.10(Vol. 58)
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序地飞行， 避免飞机在空中相撞， 是空管人 行安全。采用虚拟现实技术和计算机网络 员之职责所在。而采用虚拟现实技术构建 技术， 构建一个分布式的虚拟飞行环境， 在 虚拟的飞行空间、 虚拟的雷达管制设备、 虚 这个虚拟的现实环境中，飞行人员和空管 拟的程序管制设备， 学员在该虚拟的空间， 人员可以不受时间和空间的限制，进行机 用虚拟的设备进行航行管制和程序管制练 组成员之间、 机组与机组之间、 机组与航行 习。 例如， 练习进近管制和区域管制； 练习 管制人员之间等的一体化训练，必将大大 在非雷达情况下，对航线和辖区内的航空 提高协同配合的能力。 器进行调配；练习在进近和区域之间进行 的协调与移交；练习在非雷达的情况下对 四、结束语 三、 虚拟现实技术在民航教学领域的应用 航空器发生特殊情况的指挥以及在非雷达 目前， 尽管限于虚拟现实系统的软、 硬 的情况下进行流量控制，掌握大流量情况 虚拟现实技术能够为学生提供生动、 件技术水平， 虚拟现实技术尚未能普及， 但 下雷达管制的方法与技巧。这对于提高管 逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境 前景诱人， 已成为当今世界关注的热点科技 制学员的指挥能力，保证飞行安全将有着 的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角 之一。 虽然虚拟现实技术在民航教学领域的 非常重要的作用。 色， 这对调动学生的学习积极性， 突破教学 应用还处于探索起步阶段， 但随着虚拟现实 ４、 飞行是一个系统工程。 机组成员之 的重点、 难点， 培养和提高学生的技能都将 技术在民航应用研究领域的进一步深入， 必 间、 机组与机组之间、 机组与航行管制人员 起到积极的作用。虚拟现实技术在民航教 将成为民航教学领域中的重要手段。 之间等协同配合的好与差，直接影响着飞 学领域的应用主要有以下四个方面 ： 编辑 陈元江） （ １、 飞行员是现代飞机的操纵者、 控制 者和管理者， 熟练掌握飞机上各种设备的 ・书讯 ・ 使用，练就娴熟的驾驶技术， 掌握各种紧 《人文民航》征订 急情况下的处置方法和程序， 机组人员之 间协调配合等是保证飞行安全的前提。 利 一、简介 用虚拟现实技术开发虚拟飞机驾驶训练系 林明华新著 《人文民航 民航行业文化建设的视角与路径》 已由文化艺术出版 ： ， 统， 在该系统中学员可以反复操纵控制设 社出版。 这是国内第一本系统研究民航行业文化的论著， 全书共１１章、 ２４５千字， 中 备，熟练掌握这些设备的使用；学习在各 国民用航空总局局长杨元元作序。 作为民航总局的一项软科学研究成果， 民航内外 种天气情况下驾驶飞机起飞、降落， 通过 专家评审认为，该项研究 “具有开创意义” ， “并且代表了这方面的国内领先水平” 。 反复训练，达到熟练掌握驾驶技术的目 首先， 《人文民航》是民航业内的优秀著作，可以为民航员工确立新的价值观 的；反复练习正常飞行程序， 训练驾驶舱 念、经营理念和行业规范提供参照系， 为行业管理者提供管理依据和决策支持， 为 出现各种告警情况下的处置方法和程序； 民航内外研究者提供参考资料。 再现各种飞行事故的发生过程， 让学员观 其次， 人文民航》 《 是交通运输领域和社会公众认识、 了解和借鉴民航的辅导读 察、 分析事故发生的过程， 找出事故原因， 物。 民航在交通运输体系中独树一帜， 该书深入探讨和展现了民航行业文化建设在 然后再在虚拟的环境中让学员用正确的方 交通运输领域中的先导和示范作用。 同时， 该书所揭示的民航在促进社会发展过程 法去处置当时的情况， 以避免类似事故的 中所形成的道德意识、价值判断、 精神境界等因素， 对社会大众共同构建我国社会 再次发生。 文化搪意事意事意事意事 ２、 现代飞机是高科技的结晶， 是一个 事意事意事意？ ８克铜版彩页， 收录陈长芬等著名摄影家反映民航现代化风貌 非常复杂的系统。 飞机的维修包括发动机、 的精美摄影佳作， 颇具可读性和收藏价值。 机体、 机载电子设备等的维修。 它要求维修 人员除了具有很高的理论知识外，还必须 二、征订办法： 具有非常强的动手能力。采用虚拟现实技 《人文民航》３２ 开本，邮购价：３９．６ 元（含邮费 １０％） 。 术设计虚拟飞机及虚拟设备，学员可以进 邮局汇款 入虚拟的飞机和设备中，深入了解各种设 收款人： 《中国民用航空》杂志社发行部 王军彩 备的工作原理和内在联系，学习和练习各 地 址：北京市朝阳区光熙门北里甲 ３１ 号 ４０１Ｈ 种排故方法， 对提高维修效率， 缩短实际排 邮 编：１０００２８ 故时间，培养高质量的机务维修人员具有 银行汇款 不可估量的作用。 开户银行：中国民生银行西坝河支行 ３、 空管人员是空中的交警。 飞机在空 户 名：中国民用航空杂志社 中飞行， 必须服从空管人员的指挥。 随着空 帐 号：２２００２０１０１８６８３ 中交通的发展， 空中的飞机越来越多， 流量 发行部联系电话： （０１０）８４２５３３９０ ８４２５８８６０ 转 ８０３ 或 ８０４ 越来越大， 指挥难度也更大。 飞机在空中有 些物体的内部进行观察。例如学生可以进 入虚拟的飞机发动机内或机载电子设备内， 考察每个部件的工作情况以及每个部件之 间的相互联系， 了解整个工作过程， 这是电 视录像媒体和实物媒体所无法比拟的。 ４、 实现一体化训练。 利用虚拟现实技 术， 可以实现飞行学员、 空管学员等之间的 一体化协同训练，增进彼此了解。