熊新平教授:虚拟现实助推航天防务军用和智能制造

5月9日,“2016虚拟现实技术创新及产业发展大会”在北京国家会议中心举行。航天系统仿真重点实验室熊新平教授发表了《增强现实技术及其在航天领域的应用》的演讲。

以下为演讲全文:

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尊敬的杨主任、赵院士、各位来宾上午好,很高兴有机会在这里跟大家分享一下我们在虚拟现实增强现实方面做的一些工作,更多从实验室应用的角度给大家报告一下我们的技术,希望能够跟我们产业界学术界的朋友们一起能够有合作的机会。

首先我简单介绍一下我们单位的情况,我们单位是航天科工集团二院二部,北京仿真中心,目前是我们国家最早成立的飞行器总体设计单位,目前建了两个实验室,一个航天系统仿真重点实验室,这块主要是推向军用产业,是涉密的产业。还有一个智能制造技术重点实验室,这个实验室是去年8月份由科技部批准成立的,就是中国制造2025这个发展战略。为此我们有4个研究方向,包括智能制造系统基础理论、智能虚拟样机、智慧云制造和信息物理融合的智能生产线系统。目前在建设过程当中。其中仿真重点实验室应该说是我们国家第一批国防的重点实验室,主要的研究方向是复杂系统仿真技术研究、制造控制仿真平台研究、制导控制仿真系统研究和控制研究。这是我们单位的情况。

增强现实技术这个大家比较清楚了,主要是在真实场景基础上叠加一些虚拟场景,通过虚实结合增强用户对真实的理解和感受,以此达到真实的效果,有四个基本环节,识别标识、跟踪定位、生成虚拟、叠加显示,那么AR技术的特点和我们航天装备这块应该说有非常大的契合度,未来装备从建设角度着眼制造的敏捷性,需求响应敏捷、实施敏捷。第二是精神敏捷,头脑的思维速率,先发制人的话首先要在思维模式上、战略上领先。第三是身体敏捷,在行动过程中的敏捷性。我们强调这三个敏捷,关键是信息优势的获取,在整个战场上实时地的获取、交换、使用部队所需的信息,航天武器是典型的信息化武器,增强现实系统是推动航天信息化装备又快又好又省的强有力的手段。

第二简单介绍一下我们在航天领域的运用方向首先是在装备的规划与设计方面,航天装备是典型的复杂大系统,AR可以实现不同地域、不同单位的设计人员高效协同完成复杂装备的研制,为多用户建立一个共享的可理解的虚拟孔,允许多个用户终端协同活动,允许虚拟物体安装在真实环境中。第二是装备的维修装配这块,通过戴虚拟眼镜在装备过程当中可以直接把说明书、提示信息可以解放我们的双手直接进行操作。

第三是关于装备的操作训练方面可以提供更加真实的战场环境,在真实场景中融入虚拟物体,增强真实的战场场景。包括虚拟的任务、虚拟的目标、虚拟的敌人、虚拟的设施等等,使得我们训练的模式更加实战化。另外作战使用方面可以更强大的战场信息感知能力,比如说座舱显示,包括提供各种各样的信息来增强。另外像航天器、飞行器的遥操作,像探月等等,远距离的遥操作系统。除了在航天装备领域应用之外,实际上这个技术,杨主任、赵院士已经讲到了在国民经济的方方面面会有非常好的运用,比方说在公共安全领域,因为我们航天系统现在强调大安全、大防务的理念,把我们这种安全领域拓展到非传统安全领域,典型的是在公共安全领域里,通过可穿戴设备的人脸识别,比如08年奥运会就在这块做了,整个安保系统都是通过这个技术实现的。包括智慧产业,智能制造,正在筹建的国家重点实验室就是在智慧制造领域,像图中显示的,我们研究人员在讨论的时候在这个空间里面可以显示出我们讨论的对象它的一些物理结构、几何信息、作战的性能、功能等等方面。另外包括智慧城市、智慧交通、智慧医疗等等都有非常广泛的应用。

第三方面我们简单给大家介绍一下我们目前的一些工作进展。我们依托重点实验室创新平台对增强现实技术当中的深度学习技术和虚实叠加技术等关键技术开展攻关,进行了一些总体技术论证、研发了现实增强的原因性,目前有物体识别的自学习能力,研发了手机APP等终端。这是物体识别能力,通过深度学习算法,通过摄象头看视频,通过视频探测把其中关键信息提取出来,这样在产品设计、发布展示、维修保障过程当中大幅提高效率。目前对一些典型物体包括人体识别概率已经到96%左右了,当然离真正的实用还有距离,后续还有很艰难的工作要继续推进。这是人脸识别的案例。我们想通过一个眼镜或者手机等等可以对人脸进行识别,这个可以在现场进行演示,大概经过一分钟的识别学习以后可以把结果识别出来。

下面是对一些装备识别的案例,这可以应用在像装备的维修,现在应用的需求非常迫切,因为我们装备在战场上、现场上发生故障以后特别出现疑难问题的时候,现场解决不了这些问题,通过这种方式可以和后台的专家互动,把维修知识推送到前台。这是我们目前简单的工作进展。

第四部分给大家介绍一下我们工作的展望,我们也想立足于这两个实验室,立足于航天防务和智能制造综合保障等产业,突破核心关键技术,构建系统级解决示范方案。在关键技术攻关方面,针对智能识别方向开展关键技术攻关,在系统平台构建方面,在设计装配、综合保障、航天攻防对抗等领域实际工作强强联合,研制具有通用性的现实增强平台。在应用系统方面,看中航天武器装备规划设计、装配维修及操作规范领域。具体来说就是以增强现实技术来推动快速样机及辅助设计技术的提升,基于现实增强技术推动自动虚拟环境和对下一代制动虚拟环境的建设,开展设计优化,为虚拟技术的验证、人力因素分析、虚拟可维护性演示验证等虚拟样机和制造设计活动提供支持。以增强现实技术推动先进制造方法和六层的创新,好快省的实施产品三维集成,聚焦于产品制造技术的改进。应该说现实增强技术对人类信息功能是个全面的拓展,在航天装备全生命周期过程当中都有非常广泛应用场景,意义是非常重大的。最后我们借这样一个机会,因为刚刚也是发布了开放基金课题,主要在智能虚拟样机、智慧云制造、智能化生产方面发布了一些基金课题,这个可以在航天云网网站和系统仿真学报网站上登陆查询。欢迎学术界、产业界同仁跟重点实验室合作,一起提升技术成熟度和产业应用的效果。谢谢大家!

青亭网声明:所有会议实录均为现场速记整理,未经演讲者审阅,青亭网载登此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其描述。

本文是全系列中第3 / 14篇:

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