趙蓉，賈繼紅，任瑩，徐柳（軍事交通學(xué)院，天津300161）

虛擬現(xiàn)實(shí)在軍地物流一體化中的應(yīng)用研究

趙蓉，賈繼紅，任瑩，徐柳（軍事交通學(xué)院，天津300161）

簡(jiǎn)要介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，分析了軍地一體化物流對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的迫切需求以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，介紹了虛擬仿真技術(shù)在物流方面的應(yīng)用并提出了具體的仿真步驟。

虛擬現(xiàn)實(shí)；仿真；軍地物流一體化

Abstract:This article introduced the VR technique,analysed the VR in the integration of military and civilian logistics is urgent and its advantages.And introduced the VR in logistics and anvanced detailed simulate process.

Key words:virtual reality;simulation;the integration of military and civilian logistics

1 虛擬現(xiàn)實(shí)綜述

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）

虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR），又稱臨境技術(shù)，是以沉浸性、交互性和構(gòu)想性為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面。它綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)，模擬人的視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)等感覺(jué)器官功能，使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中，并能夠通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。使用者不僅能夠通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時(shí)間以及其它客觀限制，感受到真實(shí)世界中無(wú)法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。

VR技術(shù)具有超越現(xiàn)實(shí)的虛擬性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心設(shè)備仍然是計(jì)算機(jī)。它的一個(gè)主要功能是生成虛擬境界的圖形，故此又稱為圖形工作站。圖像顯示設(shè)備是用于產(chǎn)生立體視覺(jué)效果的關(guān)鍵外設(shè)，目前常見(jiàn)的產(chǎn)品包括光閥眼鏡、三維投影儀和頭盔顯示器等。其中高檔的頭盔顯示器在屏蔽現(xiàn)實(shí)世界的同時(shí)，提供高分辨率、大視場(chǎng)角的虛擬場(chǎng)景，并帶有立體聲耳機(jī)，可以使人產(chǎn)生強(qiáng)烈的浸沒(méi)感。其他外設(shè)主要用于實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)的交互功能，包括數(shù)據(jù)手套、三維鼠標(biāo)、運(yùn)動(dòng)跟蹤器、力反饋裝置、語(yǔ)音識(shí)別與合成系統(tǒng)，等等。

虛擬現(xiàn)實(shí)是近年來(lái)十分活躍的技術(shù)研究領(lǐng)域，是一系列高新技術(shù)的匯集，這些技術(shù)包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)以及高實(shí)并行的實(shí)時(shí)計(jì)算技術(shù)，還包括人的行為學(xué)研究等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)是多媒體技術(shù)發(fā)展的更高境界，是這些技術(shù)更高層次的集成和滲透。它能給用戶以更逼真的體驗(yàn)，為人們探索宏觀世界和微觀世界，以及由于種種原因不便于直接觀察事物的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律，提供了極大的便利。將某種概念設(shè)計(jì)或構(gòu)思轉(zhuǎn)化為可視化或可操作化的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)逼真的現(xiàn)場(chǎng)效果，達(dá)到任意復(fù)雜環(huán)境的廉價(jià)模擬訓(xùn)練等目的。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)和理論分析、科學(xué)實(shí)驗(yàn)一起，成為人類探索客觀世界規(guī)律三大手段。

1.2 目前應(yīng)用較為廣泛的基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（QTVR）

QTVR是quicktime virtual reality的簡(jiǎn)稱，它是美國(guó)蘋果公司開發(fā)的新一代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。概括地講是一種基于靜態(tài)圖象處理的，在微機(jī)平臺(tái)上能夠?qū)崿F(xiàn)的初級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。qtvr屬于桌面虛擬現(xiàn)實(shí)的一種。雖然它是初級(jí)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，但是它有其自身的特色與優(yōu)勢(shì)。它的出現(xiàn)使得往專業(yè)實(shí)驗(yàn)室中的成本昂貴的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用普及有了廣闊的前景。

QTVR運(yùn)用真實(shí)世界的全景圖像來(lái)構(gòu)建虛擬的現(xiàn)實(shí)空間，真實(shí)世界的全景圖是用一個(gè)35mm膠片的相機(jī)和一個(gè)三角架裝置來(lái)獲取的，它遠(yuǎn)比由計(jì)算機(jī)生成的圖像的真實(shí)感強(qiáng)，由于膠片可以提供很高的清晰度，從而圖象具有更豐富的圖象和更鮮明的細(xì)節(jié)，不同效果和各種環(huán)境也可以用一系列的鏡頭和濾光鏡來(lái)獲得。QTVR提供了觀察場(chǎng)景的正確透視，使用戶有身臨其境左右環(huán)視的感覺(jué)，又可以使用戶可以在場(chǎng)景中從各個(gè)角度觀察一個(gè)真實(shí)物體，從而提供了最大限度的VR體驗(yàn)。此外，QTVR不需要昂貴的設(shè)備，就可以體驗(yàn)真正的虛擬現(xiàn)實(shí)。

2 軍地一體化物流虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用研究

2.1 軍地一體化物流迫切需要虛擬仿真技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的蓬勃發(fā)展和戰(zhàn)爭(zhēng)信息化進(jìn)程的加快，現(xiàn)代物流理論與實(shí)踐呈現(xiàn)出加速發(fā)展的趨勢(shì)，國(guó)防和軍隊(duì)建設(shè)也進(jìn)入了新的發(fā)展階段。確立軍地一體化物流建設(shè)這個(gè)新理念，是現(xiàn)代物流發(fā)展的必然趨勢(shì)，是現(xiàn)代國(guó)防建設(shè)的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)一體化保障目標(biāo)的必然選擇。新理念的基本特征包括：軍地物流資源集約運(yùn)用；軍地物流行動(dòng)協(xié)調(diào)一致；軍地物流要素相互融合；軍地物流效能整體提升。

軍地一體化物流建設(shè)既涉及國(guó)家、軍隊(duì)、地方等多個(gè)主體，又涉及資源整合、行動(dòng)協(xié)調(diào)、要素融合等多項(xiàng)內(nèi)容，客觀需要建立起一種有效的工作協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制。物流信息建設(shè)在這個(gè)體系當(dāng)中顯得尤為重要。

地方人員軍事素養(yǎng)不高，我國(guó)地形、交通較為復(fù)雜，不能適應(yīng)戰(zhàn)時(shí)的要求。為此，根據(jù)在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中，作戰(zhàn)方式、方法的多樣化，武器裝備的高損毀，物資的高消耗，戰(zhàn)場(chǎng)空間的多維化、立體化等特點(diǎn)以及預(yù)設(shè)的保障任務(wù)，分別制定軍用物資保障計(jì)劃，編制、采購(gòu)、儲(chǔ)備、申請(qǐng)、配送、運(yùn)輸?shù)缺Ｕ项A(yù)案。以此為基礎(chǔ)，結(jié)合戰(zhàn)時(shí)特點(diǎn)，有計(jì)劃、有針對(duì)性地訓(xùn)練各地各行業(yè)技術(shù)人員。利用網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練的方法培養(yǎng)各行業(yè)技術(shù)保障人員，這樣可在設(shè)計(jì)的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中反復(fù)、安全、逼真地訓(xùn)練各項(xiàng)任務(wù)，提高訓(xùn)練效果，以促進(jìn)建立柔性化、系統(tǒng)化、集成化、高質(zhì)量、高效率，確保戰(zhàn)時(shí)能遂行的物流體系。

2.2 虛擬仿真技術(shù)在物流方面的應(yīng)用

利用網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過(guò)模擬計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互性，利用一些仿真硬件包括一些專用的物理仿真器。如運(yùn)動(dòng)仿真器、目標(biāo)仿真器、負(fù)載仿真器、環(huán)境仿真器等。仿真軟件包括為仿真服務(wù)的仿真程序、仿真程序包、仿真語(yǔ)言和以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的仿真軟件系統(tǒng)。

物流仿真技術(shù)是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)學(xué)手段采用虛擬現(xiàn)實(shí)方法，對(duì)物流系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際模仿的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)，它需要借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)物流系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)建模與求解算法分析，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)得到各種動(dòng)態(tài)活動(dòng)及其過(guò)程的瞬間仿效記錄，進(jìn)而研究物流系統(tǒng)的性能和輸出效果。物流仿真對(duì)降低整個(gè)物流投資成本是不可或缺的。

利用模型復(fù)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的本質(zhì)過(guò)程，并通過(guò)對(duì)系統(tǒng)模型的實(shí)驗(yàn)來(lái)研究存在的或設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)，又稱模擬。當(dāng)所研究的系統(tǒng)造價(jià)昂貴、實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性大或需要很長(zhǎng)時(shí)間才能了解系統(tǒng)參數(shù)變化所引起的后果時(shí)，仿真是一種特別有效的手段。

目前幾個(gè)應(yīng)用較多的大型物流仿真軟件由英國(guó)Lanner公司推出的Witness；美國(guó)Brooks Automation公司開發(fā)的Auto-Mod；美國(guó)System Modeling公司開發(fā)的Arena；美國(guó)的Imagine That公司開發(fā)的通用仿真平臺(tái)Extend；美國(guó)3I公司開發(fā)的SIIMAnimation；美國(guó)Flexsim Software Products公司開發(fā)的Flexsim；日本AIS公司開發(fā)的RaLC等。

建議采用下面的基本步驟及方法進(jìn)行虛擬仿真：

（1）選擇合適的計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件

適于物流虛擬仿真軟件有很多，可以根據(jù)實(shí)際情況需要選擇，亦可以根據(jù)我各區(qū)域的特點(diǎn)以及戰(zhàn)時(shí)天氣、地理等突發(fā)性等因素自行開發(fā)此類軟件。

（2）建立虛擬仿真模型

根據(jù)現(xiàn)代自動(dòng)化物流系統(tǒng)的需求和工藝流程建立系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)虛擬仿真模型。并確立系統(tǒng)基本設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。

（3）編寫邏輯控制程序

根據(jù)系統(tǒng)的流程和系統(tǒng)的邏輯控制關(guān)系，以及整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)所需的時(shí)間等編寫邏輯控制程序。

（4）運(yùn)行虛擬仿真系統(tǒng)

根據(jù)物流系統(tǒng)的需求，計(jì)算出各個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的時(shí)間頻率，把這個(gè)頻率值輸入系統(tǒng)，即可運(yùn)行此仿真系統(tǒng)。

（5）仿真結(jié)果分析和優(yōu)化

根據(jù)流程運(yùn)行結(jié)果，進(jìn)行分析，系統(tǒng)是否存在瓶頸，流程是否通暢，物流量是否滿足需求。根據(jù)最后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，分析物流量是否滿足需求。如果系統(tǒng)運(yùn)行后，結(jié)果不理想之處，根據(jù)相應(yīng)的原因調(diào)整方案或者改變參數(shù)，直至滿足戰(zhàn)時(shí)的需求特點(diǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅可以為軍地物流一體化提供人員訓(xùn)練，提高訓(xùn)練效率，降低訓(xùn)練成本；亦可以用于平時(shí)的物流當(dāng)中，不僅能夠大大縮短物流中心的規(guī)劃設(shè)計(jì)周期，還可以降低投資成本。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用及推廣，使軍地一體化物流具有可操作性，為戰(zhàn)時(shí)實(shí)施快速有效的后勤保障打好基礎(chǔ)。

[1]徐瑞華.運(yùn)輸與物流系統(tǒng)仿真[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2009.

[2]史樹合.軍地一體化物流建設(shè)創(chuàng)新[J].中國(guó)物流與采購(gòu)，2007(18)：23-24.

[3]汪涵，曹炳武.走進(jìn)一體化物流[J].中國(guó)石油石化，2005 (11)：30.

[4]李源.美軍戰(zhàn)時(shí)利用地方資源保障后勤裝備維修的啟示[J].國(guó)防科技，2008(5)：11-12.

[5]劉巖，周昆松.21世紀(jì)后勤裝備走向何方[J].國(guó)防科技，2003(11)：21.

[6]晏湘濤，張志勇，匡興華.軍事供應(yīng)鏈響應(yīng)時(shí)間結(jié)構(gòu)模型研究[J].物流技術(shù)，2006(9)：15-16.

[7]李力，陳宏，王進(jìn)發(fā).后勤信息戰(zhàn)的理論體系[J].管理學(xué)報(bào)，2006(6)：18.

[8]陳德良，郭靈兵.管理信息系統(tǒng)[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[9]王少梅，張煜.港口物流系統(tǒng)仿真建模及三維可視化研究[J].港口裝卸，2002(6)：19.

[10]David Simchi-Levi,Philip Kaminsky.Designing and Managing the Supply Chain：Concept,Strategies and Case Studies[M].北京：中國(guó)科技出版社，2004.

The Study on VR in the Integration of Military and Civilian Logistics

ZHAO Rong,JIA Ji-hong,REN Ying,XU Liu(Academy of Military Transportation,Tianjin 300161,China)

TP391.9

A

1002-3100(2010)08-0115-02

2010-03-24

趙蓉（1978-），女，山東淄博人，軍事交通學(xué)院裝運(yùn)機(jī)械系，講師，研究方向：管理科學(xué)與工程。