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VR技术在民航训练领域中的应用与定位

2020-04-30 17:39
VR陀螺网
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3. VR技术的特点及优势

前面文中提到,一个优秀的训练工具必须同时具备完美还原真实训练环境和程序,以及以交互的形式有效的形成操作反馈两个特点。VR技术的高逼真度、高沉浸感能够很好的还原训练场景;VR设备的良好互动体验可以让训练者方便快捷的与训练对象进行交互,有效的形成操作反馈。因此VR工具就具备了成为优秀训练工具的基本条件。此外VR技术还有一些我们平时容易忽视的特性:

VR飞机发动机维修训练应用可以让受训者在完全虚拟的环境下展开互动训练

3.1. 成本相对较低

实际上以现有开发流程,开发一款高水准的VR训练软件成本并不低,低成本是指它具有边际成本的属性,该属性是任何IT产品共有的属性,即首件产品价格昂贵,但是一旦进行大规模复制应用,其边际成本接近于零,类似的案例还有CPU芯片、操作系统、软件等。即使算上系统维护和服务费用VR系统一旦大规模推广应用,其成本也会被摊薄的很低。

此外低成本还是与大型模拟器、CAVE以及实装训练器材相比较而言。在很多行业应用中甚至会有好几个数量级的差异,比如核电站的VR操作训练,飞机VR飞行模拟训练等等。

核电站模拟训练装置

3.2. 安全无风险

一些行业的训练过程往往会存在一些安全风险,比如飞行特情处置、消防逃生演练、危险品处置等等,这些训练一旦处置不当会造成财产损失甚至人身伤害,比如消防逃生演练需要大量人员参与,其中任何一个参与者操作不当都有可能造成人身伤害,往往难以实施。VR技术能够让训练在全虚拟的环境中进行,不仅受训者处置错误不会造成任何损失,还能够再现因操作失误造成的飞机失事、危险品爆炸等灾难场面给受训者予以警示。

3.3. 打破空间、时间的限制

利用虚拟现实技术,可以建立起任何尺度的视角,彻底打破时间与空间的限制。大到宇宙天体,小至原子粒子,受训者还可以进入训练对象的内部进行观察。一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程,通过虚拟现实技术,可以在浓缩成很短的时间内呈现给使用者。这项优势可以让受训者在训练的同时,充分了解操作对象的内部结构、工作过程以及原理,在形成操作反馈的同时加深对操作原理的理解,这是别的技术手段很难达到的。

VR宇宙探索软件可以让体验者拥有现实世界无法实现的视角

4. 现阶段VR技术存在的缺陷

VR技术有着很多其它技术无法比拟的优势,受到社会的普遍认可,但是要将这项技术在工程实践中实施,我们不能只看它优秀的一面,还应该清醒的认识到它的短板,这样才能明白它的适用边界在哪里,避应用中的风险。我们总结了8个与民航训练领域相关的VR技术缺陷,逐一进行分析,还有诸如FOV问题、自我认知问题等与民航训练应用相关性不强就不逐一列出。

4.1. 合规问题

民航业高度重视法规问题,所有行为必须符合民航法规和制度。训练工作也不例外。民航法规中对各类参与运营人员的能力要求、培训内容、过程、时长等都有详尽的法律规定,所有训练活动都必须在法律规则框架内运行。目前局方对理论训练阶段采用何种培训手段来开展并没有明确的要求,规章中只是列明了需要完成的内容。除了全动模拟机的使用和时数有明确的要求,包括是否使用FTD或者IPT等设备,都完全取决于营运人自己对训练大纲的设计。所以说在理论训练阶段对新技术的运行还是遵循“规章不禁止则是允许”的原则。但如果一旦新技术的一些缺陷,比如说对视力的潜在影响逐渐暴露,局方就会干预。所以由于VR技术进入商业应用时间不长,人们对其特性并未完全掌握,在使用时应非常的谨慎。

4.2. 开发成本偏高

开发成本偏高与前面提的成本相对较低并不冲突,前面提到的成本低是因为能够大规模应用摊博成本,而很多民航机构的应用只在本单位范围内,应用群体有限,核算下来开发成本整体上偏高。现有的VR应用开发流程类似于游戏开发,流程长参与者多、对开发者技能水平要求高,且行业中还未出现简单易学能够大面积推广的套装式开发工具。这些因素综合起来造成一款优秀的VR训练应用开发成本往往居高不下,比纸质书籍、视频、动画等传统培训手段成本高出不少。而航企大多对成本控制都非常严格,如果一款训练软件的开发成本太高,其应用就会受到很大影响。

4.3. 设备舒适性有待改进

虽然经过几年的迭代和改进,现在的VR设备佩戴起来已经比最初的VR设备舒适很多,但是还在一定程度上存在舒适性问题,包括头盔重量偏大、受连线影响身体和头部移动受限、长期佩戴不舒适等等。这些舒适性问题会对儿童、有颈椎问题的用户等特殊使用群体造成影像,也会导致VR技术在需要大范围灵活移动、需要长时间不间断进行的训练中应用受到影响。飞行员、机务或者乘务人员的一般训练科目都会持续比较长的时间,模拟机训练的甚至会达到4个小时(加上课后讲评甚至会达到5.5个小时),如果无法保证长期佩戴的舒适性,VR技术在这些领域应用就会受到限制。不过随着VR技术的不断演进舒适性的问题会很快得到较好的解决,不久的未来VR设备会做到很好的性能和舒适性的统一。

华为超短焦VR眼镜是解决舒适性问问题的一个代表性案例

4.4. 力反馈缺陷

在一般的游戏或者商业VR应用中,人们很少用到力反馈,而在训练领域应用中力反馈占有非常重要的角色,但不幸的是,力反馈是现今VR系统中的最大的短板。从工效学角度上看VR设备就是一款带有输入输出功能的交互设备,它有效的解决了视觉输出,但是它无法有效实现力反馈输出,无法形成完整的工效学闭环。在民航领域的操作中会广泛的使用力反馈作为信息输入,比如飞行员操纵飞机时,不仅要通过视觉获取机外环境和仪表参数信息来判断飞机的状态,还要通过驾驶杆的反馈力(尤其是波音系列飞机)来感知飞机状态以及修正操作动作偏差、通过按键和旋钮的形状差异带来的触觉差异实现盲操和防差错。与飞行员类似机务人员也有很多需要力反馈辅助操作的,比如通过振动来判断设备工作状态、打保险时通过工具上细微的力反馈来判断施力角度和力度等等。

飞机驾驶舱很多旋钮通过形状差异进行防差错设计,需要飞行员通过训练形成触觉记忆

要进行上面提到的这些技能的训练,就需要力反馈设备的辅助,而现阶段VR装备的力反馈性能非常有限,大部分手柄设备只能产生振动来模拟触碰。Dexmo是现阶段比较先进的额力反馈手套能够较好的模拟抓握感,也能输出一定的按压和敲击反馈。但是力反馈仅限于手部,也无法模拟触觉反馈。因此现阶段VR系统仍然无法很好的进行一些需要力反馈的训练。由于力反馈系统会涉及到复杂的控制、材料、机电专业的问题,短期内很难有较大进展,在可预见的未来力反馈短板仍然是影响VR技术在训练领域应用的重要因素。

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