虚拟现实技术在装备维修IETM中的应用研究
虚拟现实技术(Virtual Reality，简称VR技术)是20世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术。它融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体技术、控制技术、传感器、网络以及并行处理技术等多个信息技术分支的最新发展成果。VR技术的特点在于，由计算机产生一种人为的虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机构成的三维空间，或是把其他现实环境编制到计算机中去产生逼真的虚拟环境，从而使得用户在多种感官上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。VR技术不但为人机交互界面开创了新的研究领域，为智能工程的应用提供了新的界面工具，为各类工程的大规模的数据可视化提供了新的描述方法，同时还具有极强的沉浸（Immersion）、交互性（Interaction）和启发性（Imagination）。
1 IETM概述
IETM是Interactive Electronic Technical Manual的英文首字母缩写，直译为交互式电子技术手册，它综合应用了计算机技术、网络技术以及通信技术等先进技术，将内容繁杂的操作手册、维修手册等信息有机地组织管理起来，以最优化的方式显示在电子屏幕上，并互的方式进行查阅，将维修技术人员或系统操作人员所需的信息，精确地展现在使用者面前，以加速装备使用和保障活动的实施。先进的IETM还综合了专家系统、人工智能、自动诊断、故障隔离以及培训等其它处理过程，并可嵌入便携式维修辅助装置和自动测试设备中按照电子技术手册内容存储的体系结构、数据格式、显示方式、实现功能与集成化程度，美国防部(DoD)将IETM分为5类，这五类标志着IETM从低级向高级发展的状况。
各类电子技术文档和技术手册的特点如下：
第一类：电子影像式分页索引页面
将所有已有的文件(包括纸质手册、工程图纸等)转换成影像式电子文件，转换后采用整页显示、翻页方式进行浏览；对图形页面具备智能索引，保持页面完整性。数据采用BMP格式、索引头文件格式(Navy Mill 29532)以及MIL-R-28001规范页面。通过智能索引或标题信息获取页面进行导航，具有简单的缩放、平移和有限热点链接等功能。
第二类：电子滚动文档
将技术手册转换成文字形式的电子档案，采用滚动窗口显示，滚动浏览信息，具备热点和交叉参引，可通过图片、文本链接相关内容；具备关键词搜索、在线索引等辅助导航功能；数据采用文本(ASCll码)、图形(如BMP)格式及通用标记语言标准(SGML)。
第三类：线性结构IETM
具有小逻辑块文本结构，将一个段落作为一个逻辑窗口，以独立窗口显示文本和图形，以对话框提供交互功能，尽量不以滚动方式浏览文件；有前进、后退第一章：绪论按钮，有可选择的交叉参引和索引；美国海军对交互式电子技术手册的定义中要求，第三类应尽量符合MIL-PRF-87268A规范，该规范定义了交互式电子技术手册的显示模式。
第四类：分层结构化IETM
允许有限使用滚动区，文本和图形分开显示，以对话框驱动交互，按照内容提供逻辑数据显示，有前进，后退按钮，有可选择的交叉参引和索引，提供专门帮助。该级的显示方法必须完全符合MIL-PRF-87268A规范，在交互式电子技术手册数据库中，数据以符合SGML的纯文字方式储存，且符合MIL-PRF-87269A的定义。
第五类：集成电子信息系统
该类手册不仅具有第四类手册所具备的功能，还综合了专家系统、人工智能、自动诊断、故障隔离以及培训等其它处理过程，还可以与其他保障方面的应用软件和数据库集成。在上述分类中，第1类是最基本、最简单的，而第5类是最先进、最复杂的，前3类基本属于ETM层次。各类IETM都有自己的特点，有自己的使用对象。目前，美国很多武器装备配备的IETM一般属于比较先进的第四类，但几乎没有已经投入使用的IETM属于真正的第五类。IETM的分类示意图所图1所示。
2 VR技术在装备维修IETM上的可行性分析
在现代化战争中，由于大量地使用信息化、智能化、精确化的高技术装备与信息化装备，装备的战损率明显增大，装备维修保障的难度加大、任务更加繁重，要求能够提供快速、准确、高效的维修保障。但是高效的维修保障需要平时大量的训练与对装备的实际操作，而这些将会消耗大量物力与财力，现行阶段这些做法是行不通的。应用了VR技术的装备维修IETM可以使维修人员在虚拟的环境中进行逼真的模拟维修操作，这将从根本上改变维修保障人员操作经验不够的现状。
为了建设一支信息化的军队，需要培养一大批高素质知识型的军事人才，随着装备复杂程度的增大，传统的人才训练方式的低效率与长周期已不能满足当前建设信息化军队与军事斗争的需要。应用了VR技术研制的器装备维修IETM可以开展分布交互式训练、模拟浸没式训练等新的军事训练方式，能够极大地提高装备维修人才培养速度与训练质量，能够提供教学与训练的双重功能，同时节省大量资金，以此满足未来信息化战争对装备维修人才培养的需要。因此，在装备维修IETM中应用VR技术是十分可行的。
3 VR技术在装备维修IETM中的具体应用
本文具体以EON Studio在装备维修IETM中的应用为例，阐述了VR技术在IETM中的强大功能。
3.1 EON Studio概述
EON Studio是美国EON Reality公司开发的软件。它是一种依据图形使用者接口，用来研发实时3D多媒体应用程序的工具，主要应用在电子商务、营销、数字学习、教育训练与建筑空间等领域。EON Studio能够轻松地导入3D模型，市面上90％以上的三维动画制作软件产生的文件都能方便地输入到EON-Studio里。如三维动画软件3DSMAX、Light Wave；计算机辅助设计（CAD）软件Solid Works、ArchiCAD、AutoCAD等。3D模型导入到EON Studio里面以后，通过EON可以方便地结合模型加上行为。很多语言如script、C++、EONSDK等都能与EON Studio一起使用。EON的应用程序能够以多种方式支持发布，如虚拟显示系统、Internet、CD-ROM、投影显示系统等。EON应用程序也能与其它工具相结合，支持Microsoft’s ActiveX控件，如PowerPoint、Macromedia Author ware、Director、Shockwave、Visual Basic等。
在EON的主题视窗包含了几个子视窗，如图2所示。最重要的三个视窗分别是元件视窗（Components Window），模拟环境的元件树状架构（Simulation Tree）以及操控行为定义视窗（Routes Window）。
3.2 EON Studio的显著优势
本文之所以选择EONStudio作为装备维修IETM三维创作工具，主要是因为它与其它3DVR软件相比，具有绝对优势，具体体现如表1所示。
3.3 EON Studio在装备维修IETM中应用
本文应用EONStudio来开发某主离合器三维动画。开发过程主如下
（1）动作脚本构思。开发人员在具体创作之前应规划所要完成的主离合器三维动画动作，开发人员以此为蓝本进行创作。主离合器动作脚本如下：
a.主离合器的构造(描述类信息)
要求：首先主离合器爆炸，分成主动部分、被动部分、分离机构，然后每一部件不同颜色时，每一小部件显示部件名称自身参数。
b.主离合器的工作原理
要求：嵌入主离合器工作原理视频，包括主离合器分离、结合、滑磨。
c.主离合器及其操纵装置的使用与保养（人员类信息）
要求：嵌入主离合器使用与保养视频。
d.常见故障
要求：嵌入视频（可以做动画）。
e.主离合器的组合
要求：自动播放动画，手动交互。
（2）前期的准备。动作脚本确定以后，便可以开始前期的准备工作。主要包括：3D文件的导入，部件的命名与部件材质的添加。
a.3D文件的导入。首先需要把3DSMAX文件先导入到EON Studio里面去，如果EON的使用用户没有EON Raptor插件，就先在3DSMAX软件中将制作的三维场景文件输出格式为*.3ds的文件，然后打开EON Studio，选择File—>import->3Dstudio.3ds，再选中我们刚导出的3DS文件，然后就可以在EON Studio中进行创作。
b.部件的命名与材质添加。由于主离合器包含的部件很多，为避免混乱应对每一部件进行命名，由于EON Studio对中文支持不好，所以应以拼音或英文进行命名。部件材质应与实际一致，突出真实感。
（3）动画的制作。前期工作完成之后便是动画的制作。制作的过程主要有以下几点：
a.给每一需要动作的部件添加节点，然后根据需要添加属性。
b.逻辑关系的设定（如图）。逻辑关系的设定为制作过程中的关键环节。
（4）创作的完成。创作完成的某主离合器三维动画具有主离合器的自动拆分、主离合器的分步拆分、各部件名称与参数的提示、视频的嵌入等功能，达到了训练与教学的目的。
4 结束语
本文探讨了虚拟现实技术在装备维修IETM的应用，应用EON Studio进行了具体实例的制作，以期达到装备维修IETM模拟训练故障诊断的目的，从而在装备保障的实际过程中节省大量的人力与资金，可以达到良好的军事效益与经济效益的双重目的。
