新型虚拟现实培训技术

新型培训技术的发展

现代科学技术在职业培训和考核领域的应用具有特别重大的意义和作用。随着科技进步而发展起来的多媒体、仿真模拟、智能指导、计算机互动培训、网络培训和虚拟现实培训等技术大大促进了新型培训技术的发展。培训资源多样化，培训通道远程化，是当前教育培训发展的方向。

新型培训资源将从单一性的、以语言文字为主的课本教材，向多样化的方向发展。多媒体、仿真模拟和智能指导是当前发展的主要方向，可以使培训更加便于理解、便于掌握，使培训的内容更有针对性，更简捷、易懂，培训效率大大提高。随着多媒体技术、传感器技术、特别是以计算机为基础的可视化技术的发展，用

计算机模拟外界环境对人的感官刺激开始成为可能。事实证明，人对图像、声音和动、触感等感官信息的反应和理解能力远远大于对数字和文字等抽象信息的理解和反应能力。因此，把数字技术引入培训的各阶段，将大大提高培训的效率，提升培训效果，避免安全隐患，而虚拟现实技术便是三维可视化数字技术不断发展的产物。

虚拟现实技术

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

随着集成技术，计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域的发展，现代的虚拟技术用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成

的高技术模拟系统。概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。

虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任

何事

物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。

虚拟现实技术的应用

三维游戏既是虚拟现实技术重要的应用方向之一，也为虚拟现实技术的快速发展起了巨大的需求牵引作用。尽管存在众多的技术难题，虚拟现实技术在竞争激烈的游戏市场中还是得到了越来越多的重视和应用。可以说，电脑游戏自产生以来，一直都在朝着虚拟现实的方向发展，虚拟现实技术发展的最终目标已经成为三维游戏工作者的崇高追求。从最初的文字MUD游戏，到二维游戏、三维游戏，再到网络三维游戏，游戏在保持其实时性和交互性的同时，逼真度和沉浸感正在一步步地提高和加强。

VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、头盔式显示器（HMD）、感觉手套，学生可以很容易了解人体内部各器官结构，这比现有的采用教科书的方式要有效得多。借助于HMD及感觉手套，使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。但该系统有待进一步改进，如需提高环境的真实感，增加网络功能，使其能同时培训多个使用者，或可在外地专家的指导下工作等。另外，在远距离遥控外科手术，复杂手术的计划安排，手术过程的信息指导，手术后果预测及改善残疾人生活状况，乃至新型药物的研制等方面，VR技术都有十分重要的意义。

虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。它营造了“自主学习”的环境，

由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。对教育业现今的教学方式，不再是单纯的依靠书本、教师授课的形式。计算机辅助教学(CAI)的引入，弥补了传统教学所

不能达到的许多方面。在表现一些空间立体化的知识，如原子、分子的结构、分子的结合过程、机械的运动时，三维的展现形式必然使学习过程形象化，学生更容易接受和掌握。使用具有交互功能的3D课件，学生可以在实际的动手操作中得到更深的体会。

此外虚拟现实技术还在在工业仿真、军事与航天工业、地理信息等领域中有着广泛的应用。

虚拟现实技术在电力系统培训中的应用

电力系统运行是电力安全生产的重要环节，其高度可靠性和高度安全性对运行人员提出了较高的要求。作为电力生产人员，不仅需要掌握相关理论知识，还需要在理论基础上锻炼实际应用和操作水平，因此电力系统仿真培训系统一直以来都受到了广大电力行业研究人员的重视。传统的基于实体的培训系统，由于需要专用设备实现，设备不仅相对复杂，需要相对较大的空间，而且加个昂贵，学习人员需要花费大量的时间和精力到专门的培训机构学习。这些因素在一定程度上限制了学习人数和学习质量。因此，近年来虚拟技术的模拟培训系统在电力系统培训中得到了广泛的应用。

模拟培训系统是一种集成了传感器技术、计算机接口技术、三维实时动画技术、人工智能技术、数据通信技术、网络技术、多媒体技术等先进技术于一体的仿真系统，它不仅具有节能、安全、经济等优点，而且培训不受时间、气候、场地的限制。借助虚拟现实技术的 3I 特性——沉浸(Immersion)、交互(Interaction)和构想 (Imagination)，受训者可以沉浸在虚拟操作环境当中。根据虚拟环境提供的视觉、听觉和触觉反馈，直接感知操作对象的结构和工作原理，构想操作动作要领，体验在现实世界中经常发生或者极少发生的各类生产工况，并取得令人满意的培训效果。虚拟现实在电力系统中得到了广泛的应用，特别是变电站的操作中设计到许多的开关操作和设备状态，而误操作会造成严重的事故。所以基于虚拟现实的培训技术在变电站培训中得到了广泛的应用。虚拟变电站仿真培训系统充分利用文本、图形、三维影象、三维动画和声音等多种媒体表现形式，通过刺激学员的视觉、听觉神经，调动起学员的学习积极性和主动性，明显提高仿真培训效果；大大降低培训系统的硬件投资;非常方便地反映真实变电站的变化。通过模拟变电站实际的工作环境和工作流程，使运行人员熟悉环境，熟悉地进行各种操作，将有助于解决不可视、不可摸、不可入、危险性场所的仿真与培训等