摘 要：裝備維修在信息化作戰(zhàn)中的作用十分重要，然而，隨著各種通信裝備功能的不斷增強，其復(fù)雜性和造價也越來越高，這使得裝備維修訓(xùn)練的成本和難度不斷增加。針對這一問題，系統(tǒng)利用三維建模、場景渲染、虛擬現(xiàn)實、二次開發(fā)等技術(shù)，開發(fā)出了某通信裝備的虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)，實現(xiàn)了虛擬裝備的拆裝、根據(jù)維修文檔建立故障樹并且根據(jù)故障樹分析故障部件等功能，具有良好的交互性，有效解決了這一問題。

　　0 引言

　　通信裝備的維修保障能力在保證部隊作戰(zhàn)能力方面起著重要作用，當(dāng)前，在通信裝備的維修訓(xùn)練上，大多采用實裝訓(xùn)練。此方式受到多方面的影響，比如通信裝備的數(shù)量、復(fù)雜程度和使用壽命等。加之技術(shù)的更新?lián)Q代，通信裝備的電子化和智能化水平越來越高，復(fù)雜程度大幅增加，通信裝備的造價也非常昂貴。這導(dǎo)致了通信裝備維修訓(xùn)練成本和難度徒增的問題。而虛擬維修作為一種新的維修技術(shù)，具有成本低、風(fēng)險小、效率高、實用性強等優(yōu)點。對維修保障流程的合理性、維修保障系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)的高效性進行評估，形成維修周期短、維修費用、維修保障能力強的全局的維修方案。

　　系統(tǒng)以Delphi 為系統(tǒng)開發(fā)的平臺，在EON 二次開發(fā)的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了某通信裝備的虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)，并進行了實踐驗證，有很好的應(yīng)用價值。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計

　　通信裝備的虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)不僅要求形象直觀地將裝備各個部分的3D 模型以及拆裝過程展現(xiàn)給使用者，而且要求能夠很好的指導(dǎo)使用者進行維修訓(xùn)練，還要求根據(jù)情況生成相應(yīng)的故障分析文檔和實際維修的參考方案。整個系統(tǒng)在實現(xiàn)過程中涉及到了數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)、3D 模型建立、行為模型制作、二次開發(fā)等方面，主要包括裝備模型制作、行為邏輯模型編輯、故障數(shù)據(jù)庫建立、維修數(shù)據(jù)處理、故障維修參考文檔生成等幾個部分，如圖1 所示。

　　系統(tǒng)的實現(xiàn)是在對EON Studio（簡稱EON）二次開發(fā)的基礎(chǔ)上進行的，二次開發(fā)要求開發(fā)對象要足夠開放，而EON 提供了對外部程序的接口EonX,完全可以實現(xiàn)對其進行應(yīng)用開發(fā)，并且EON 有豐富的節(jié)點、元件庫，可以方便地給三維模型加上行為。鑒于Delphi 方便、高效及其強大的功能，本系統(tǒng)用它作為二次開發(fā)的平臺，終實現(xiàn)系統(tǒng)的功能需要。

　　2 系統(tǒng)實現(xiàn)

　　2.1 三維模型設(shè)計

　　隨著通信裝備的發(fā)展，其規(guī)模越來越大，零部件數(shù)量非常可觀，再加上虛擬維修系統(tǒng)對模型的幾何尺寸精細(xì)程度和位置準(zhǔn)確度的要求比較高，裝備三維模型建立的工作量很大。目前，三維建模工具有許多，該設(shè)計所用的3DS MAX 操作簡易、渲染效果逼真，還可以直接輸出EON 文件。

　　在建模過程中，要在面片的Diffuse 材質(zhì)中給它一個貼圖文件。如果貼圖大小為W×H,那么貼圖要求滿足此條件：max{W,H}≤2048,否則貼圖將不會正常顯示。此外，貼圖用矢量圖，因為位圖在縮放時會失真，而矢量圖是不會存在這種情況的。該系統(tǒng)在設(shè)計時用CorelDraw 軟件將部分元件貼圖轉(zhuǎn)化為矢量圖，再進行材質(zhì)貼圖。

　　虛擬維修的基礎(chǔ)是三維建模，三維模型的設(shè)計一定要完成，如果將行為模型編輯完成后，再想要修改，那么必須重新導(dǎo)入EON,從頭編輯行為模型。

　　2.2 建立行為模型

　　三維模型設(shè)計完成后，就要給通信裝備的需要虛擬拆裝的零部件加上行為，建立行為模型，這是整個系統(tǒng)開發(fā)的，直接關(guān)系到與應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)通信成功與否。通過3DS max 將三維模型導(dǎo)入到EON 中有下面三種方法：

　　1）EON 的Import 功能：先將三維模型保存為。3ds 文件，然后在EON 中導(dǎo)入，在導(dǎo)入后，一開始是看不到模型的，因為EON 和3DS MAX 中坐標(biāo)尺寸不一樣，這只需在EON 中修改模型的scale 屬性值即可，操作比較復(fù)雜。

　　2）Raptor 插件：作為擴展3DS MAX 功能的外掛模塊，它可以在3DS MAX 中瀏覽三維模型的EON場景，并將其保存為EON 文件，操作簡單，但是模型中貼圖較多時容易出錯。

　　3）3DS MAX 的Export 功能：在Export 功能中選擇EON Stand-alone File,該方法操作簡單且在貼圖較多時不會出錯。該系統(tǒng)采用此方法。

　　模型導(dǎo)入后就是給相關(guān)模塊添加節(jié)點及元件，構(gòu)建完整的Simulation Tree,然后在Routes 圖中制作邏輯圖，完成行為模型的建立。

　　由于模型比較大，貼圖也比較多，所以在EON中渲染虛擬場景非常慢，曾經(jīng)達到過40 s 左右，并且在瀏覽時速度緩慢，甚至出現(xiàn)停頓現(xiàn)象，對瀏覽造成了很大的麻煩。究其原因，每當(dāng)視點發(fā)生變化，瀏覽器就會重新計算場景中各模型的新位置并重新進行渲染，所以當(dāng)場景中模型較多時，瀏覽器渲染速度就會跟不上視點變化的速度，從而出現(xiàn)緩慢甚至停頓的現(xiàn)象。通過降低貼圖質(zhì)量和模型復(fù)雜度可以解決這一問題，但是視覺效果會降低。經(jīng)過探索，有以下三種解決方案：

　　1）將模型分模塊編輯，生成。edz 文件，用ChangeSimulation 節(jié)點進行場景切換，該方法在場景切換時還要緩沖等待，影響場景瀏覽的連貫性。

　　2）采用PowerSwitch 節(jié)點在同一場景下實現(xiàn)模塊間切換，該裝備有3 大模塊，共7 個機柜，元器件眾多，貼圖豐富，如果在場景下同時出現(xiàn)勢必影響瀏覽速度，而同時顯現(xiàn)也沒必要，故而用此方法，邏輯圖如圖2 所示。

　　3）在EON 中修改Render 屬性，將RenderingQuality 調(diào)至low , 具體操作如： Simulation →Configuration→Render,該方法由于降低了渲染頻率，所以在模型移動過程中有輕微的模糊和扭曲。

　　2.3 Delphi 與EON 通訊--EON 的二次開發(fā)行為模型建立完成后，就要通過混合編程技術(shù)在Delphi 中調(diào)用它，實現(xiàn)EON 的二次開發(fā)。如前所述，要實現(xiàn)這一步必須借助EonX 控件，EonX 是EON 提供給宿主程序（即二次開發(fā)平臺Delphi）的通信接口，通過它可以把行為模型顯示在宿主程序中，進行正常瀏覽。它通過EON 內(nèi)部的路由解釋器接受宿主程序的輸入消息，改變視點位置，同時，可向宿主程序輸出消息，完成這一通信過程靠的是EON 中的路由接口--InEvent 和OutEvent.當(dāng)然，必須先在Delphi 中安裝，才可使用，安裝方法是：在菜單欄中點ImportComponent→Import a Type Library,選擇EonX 7.0Type Library,完成安裝。

　　EonX 提供了許多二次開發(fā)的方法，通過方法SendEvent 可由宿主程序經(jīng)過InEvent 向EON 發(fā)送消息，改變需要維修零部件的位置坐標(biāo)。下面是讓發(fā)信機模塊出現(xiàn)在場景中的程序：

　　procedure TForm1.TreeViewMouseDown（

　　Sender: TObject;

　　Button: TMouseButton;

　　Shift: TShiftState;

　　X, Y: Integer）；

　　var EventIn: OleVariant;

　　begin

　　EventIn:=System.True;

　　MyEon.SendEvent（TreeView.Selected.text,E

　　ventIn）； //給相應(yīng)模塊發(fā)消息

　　end;

　　EonX 也有許多屬性和事件，通過添加OnEvent事件的響應(yīng)函數(shù)，可以在宿主程序中監(jiān)聽到經(jīng)過OutEvent 的輸出消息，并在宿主程序中進行相應(yīng)的處理。下面是發(fā)信機柜一號電路板改變視角時Delphi 進行響應(yīng)的程序：

　　procedure TForm1.MyEonEvent（

　　ASender: TObject;

　　const bstrNodeName: WideString;

　　var pvarNodeValue: OleVariant）；

　　begin

　　……

　　if bstrNodeName=‘發(fā)信機柜_電路板1 號'

　　then

　　begin

　　Panel_Tran_Cir1.Visible:=True;

　　Panel_Tran_Cir2.Visible:=False;

　　Panel_Tran_Cir3.Visible:=False;

　　Panel_Rec_Cir1.Visible:= False;

　　……

　　end;

　　end;

　　圖3 示出了Delphi 與EON 的通信原理圖。

　　2.4 系統(tǒng)實例

　　終完成的系統(tǒng)界面如圖4 所示。系統(tǒng)正常運行時，可以通過外設(shè)對通信裝備進行虛擬拆裝，很全面地對裝備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行瀏覽；也可以根據(jù)用戶選擇的故障，指導(dǎo)用戶對相應(yīng)部件的參數(shù)進行測量，完成故障維修工作，并生成故障分析文檔和故障維修參考文檔。

　　3 結(jié)語

　　系統(tǒng)在EON 軟件二次開發(fā)的基礎(chǔ)上，結(jié)合三維建模、虛擬維修、數(shù)據(jù)庫以及電子電路仿真等方面的技術(shù)，開發(fā)出了某通信裝備的虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)，降低了維修訓(xùn)練對客觀實物的依賴，有效地解決了當(dāng)前維修訓(xùn)練中成本高等問題，對提高維修訓(xùn)練效率、擴大維修訓(xùn)練規(guī)模有極大的幫助，本文所涉及的系統(tǒng)已進行實踐驗證，系統(tǒng)有效可行，具有良好的應(yīng)用前景。