增强现实（AR）技术在警察武力使用训练中的应用研究

增强现实（ AR）技术在警察武力使用训练中的应用研究

冯玉梁

上海公安学院，上海  200137

摘 要：增强现实技术对警察武力使用训练提供了一种新的思路，本文通过对增强现实技术与警察武力使用概念梳理，对警察武力使用训练现状的分析，总结出增强现实技术运用于警察武力使用训练可解决的问题，并提出相应的设计思路以及预期可达到的目的，以期在达到贴近实战训练的目的。

关键词：增强现实技术；武力使用；模拟训练

引言

当前警察面临的警情日趋复杂与严峻，执法处置过程的对抗性、多变性、强制性与执法的规范性、合法性、合理性之间的矛盾日渐突出，这对警察的综合实战能力提出了更高的要求。警察在执法时不会使用武力与使用武力过当问题的解决不能只依靠工作中现实发生的警情处置来“历练”，传统的武力使用训练又难以达到让警察学员形势判断应机处变的效果。因此，为进一步提升警察的执法规范能力、武器警械使用能力、心理素质能力以及战术意识，越来越多的国内外专家学者利用计算机技术、互联网技术、通信技术、图像技术、人工智能等方面的知识为一体的综合手段来开展警察武力使用的模拟训练，增强现实技术便是以此为基础的其中一种。增强现实技术在警察武力使用方面的基础研究如必要性、可行性等理论研究，以及训练系统等硬件研究（尹伟）较多，但提出具体的训练设计思路、方法途径、预期目的的应用研究较少，也就是说将基础理论发展为实际运用形式的研究较少。

一、增强现实技术概述

（一）增强现实技术

增强现实（Augmented Reality, 简称AR）是虚拟现实（Virtual Reality）的一个分支，也有混合现实、扩增现实（中国台湾）的别称。它是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动，描述的是向实时媒体中融入虚拟内容和数据所需的各种技术^[1]。从虚拟世界到现实世界的实现路径为：虚拟世界→虚拟现实→增强现实→现实世界。增强现实技术将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的技术，把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界。它其实是增强了现实中的体验，而不是替代现实。增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。

（二）增强现实技术应用领域与发挥的作用

增强现实技术一方面是应运了时代的发展，另一方面是为了弥补虚拟现实完全脱离现实而独自呈现的不足。近年来，增强现实技术已经广泛应用于诸如文化遗产保护、医疗、娱乐、工业设计、航空等领域，在一些教育训练领域（如军事训练、医学教学等）也有相当深入的研究与应用，并取得了一定的科研成果。

根据增强现实技术虚实结合、信息增强、完全沉浸、全域交互的特点^[2]，除以上领域以外，在军事训练领域，增强现实技术开展的模拟训练以其安全、可控、可重复、无风险、不受气候条件和场地空间限制，既能常规操作训练，又能培训处理各种事故的应变能力以及训练的高效率、高效益等独特优势受到各国军方的高度重视。在网络高度发达的今天，增强现实系统的网络化也是一大趋势，通过网络将真实环境与计算机产生的增强信息的互联和精准叠加，可以起到减少设备、提高效能的积极作用。

二、警察武力使用概述

（一）警察武力

关于警察武力的概念，国内外专家学者均给予过相关解释。国际警长协会（International Association of Chiefs of Police， IACP） 将警察武力定义为：警察用以迫使不服从的嫌疑人服从所必要的手段的总称^[3]。结合我国国情和国内部分学者的总结，可以将警察武力的涵义理解为：警察依据有关法律法规，为预防、制止和打击违法犯罪行为，根据现场执法活动的需要对正在实施违法犯罪行为的人员采取的强制性手段和方法。依照《中华人民共和国人民警察使用警械和武器条例》《公安机关人民警察现场制止违法犯罪行为操作规程》等法律规定，我国警察武力使用的方式主要有口头制止、徒手制止、使用警械和使用武器制止等。如何合法、准确、适度使用武力是对执法民警体能、技能、心理、法律、职业素质、战术谋略（智能）和实战经验的综合考验

^[4]。

（二）警察武力使用训练现状

1.警察武力使用训练的内容

国内警察院校及在职民警培训基地（中心）对武力使用教学训练的内容大致相同。一般来讲，武力使用学习或培训的课程内容有群体性事件处置（或人群管控）、徒手防卫与控制（或擒拿格斗）、警械使用、武器使用、警务战术等。

2.开展警察武力使用训练的一般方式

一是武力基础训练，作为技能类的武力使用课程，根据运动技能形成规律，多数是教师采用动作讲解-学生领会、动作示范-学生模仿的重复训练方式进行，按照泛化-分化-巩固的三个阶段反复操练以达到学生熟练掌握的程度。这一方式作为武力使用的基础训练本无可厚非，但在学以致用的武力“输出”上，离活学活用的程度还尚远。

二是情景模拟训练,其核心就是案例教学，它是通过编制特定的情景， 采取角色扮演的模拟方法，体现师生互动的教学过程，让学生获得自我决策和亲身体验的机会，以实现特定的教学目标的一种实践性教学方法^[5]。如通过影像模拟某种案情，训练警察学员思维分析判断和技术动作的结合，培养其武力判定能力。但是，在情景的预设和训练的组织与实施中，对教师的组织能力和情况显示员的表现能力要求较高。

三是实战对抗训练，即在情景模拟的基础上，增加执法的互动对抗，如采用实景模拟下的彩弹对抗训练，培养实战对抗下的武力运用能力。虽说这类训练方法能够模拟部分实战场景，但不够激动灵活，特别是难模拟多警员参加的团队合作执法、临战心理压力以及后续的处置措施等等^[6]。

为此，按照法律的要求下进行武力判定与运用训练，即在遭遇预设警情时依法选择恰如其分而非过犹不及的武力形式并做出相应武力行为，则是近年来武力使用教学训练一直试图解决的问题。

三、增强现实技术应用于警察武力使用训练可以解决的问题

（一）对训练安全性控制更有把握

在传统的警察武力使用课程教学训练中，人人对抗度的把握问题一直是令广大教师矛盾的地方。对抗度低了学生训练太随意起不到实战化对抗的效果，对抗度高了学生容易出现受伤的情况，故增强现实技术的人-机对抗模式可根据学情调节对抗强度，降低受伤风险，提高了训练的安全性。

（二）训练的成本更为节约

以往的情景模拟训练或者实战对抗训练，特别是警务战术中的武力使用训练，通常要搭建固定的或临时的场景布局和道具，再组建成批的情况显示员队伍，一来二去各个环节造成了人力、财力、物力的无必要支出和时间的浪费。通过增强现实技术，将虚拟与真实环境相叠加呈现的技术影像，着实省去了接近一半的训练成本。

（三）让“贴近实战”不再停留在口号上

没有逼真的环境很难让受训者保持认真的态度，也就造成在训练时没有一定的心理压迫，协同配合也比较随意，实战能力提升效果就大打折扣。增强现实技术就是通过虚实结合设置下的武力使用训练，注重武力与法律的有机结合、教学训练与实际应用的一致性，引导学生进入身临其境的“实战环境”之中，使其综合、有效、合法、合理地使用武力，从而达到真正意义的贴近实战的目的。

（四）武力使用综合运用考核更为客观

根据受训者在增强现实技术场景下表现，如是否以警察依法、克制、对等以及最小武力的原则，加之整个执法过程表现出来的语言规范度，掩体利用情况，催泪器、警棍、武器等的武力使用行为，设定一定的能力参数和相应分值的评定标准，改多定性评价为定性与定量相结合的评价方式，并对过程出现的问题及时指导纠正，使考核结果更为客观，问题指导更有针对性。

（五）增强警察武力判定的准确度

我国长期以来警察执法时使用武力存在滥用武力、过度使用武力、不敢或害怕使用武力的诸多问题，通过增强现实技术配合丰富的警情案例可以促使民警或学警合法、合理的武力手段，规范而有效地控制、约束违法犯罪行为人。

四、增强现实技术应用于警察武力使用训练的技术原理

同增强现实技术在大多数领域里的技术原理类似，在其应用于警察武力使用训练时，也是通过将多个虚拟图像叠加起来,再将其置于真实的环境中或图像上。它的关键技术构成包括四点:显示技术、跟踪和定位技术、界面和可视化技术和标定技术^[7]。

（一）显示技术

增强现实的显示设备主要用于显示警察执法环境（场景、天气等）和执法对象的影像,即显示虚拟图像与现实环境叠加出来的影像。它是增强现实整个系统中的关键技术之一。目前,用于增强现实的显示器主要包括头盔式、手持式和投影式。

（二）跟踪和定位技术

警察在真实场景中的执法对象不可能是静止不动的个体,因此要求增强现实系统必需能够实时准确跟踪到受训者活动的位置,并可以捕捉到其视域方向。

（三）界面和可视化技术

要使受训者与真实场景中的虚拟对象图像进 行非常自然的实时交互相当困难,因此需预先设计设置好虚拟对象针对受训者的口头警告、警棍劈击、出枪戒备、鸣枪警告、举枪射击等一系列的动作的对应动作。

（四）标定技术

要捕捉到受训者的移动轨迹和视域,主要有前进、后退、攻击、躲闪、进出掩体等，增强现实系统必须进行大量的标定。目前,主要通过摄像机完成标定,也可以有一部分标定手动完成。此外，对受训者整个武力使用训练过程表现进行系统与人工的评定输出。

五、设计思路

在设计思路上，选择合适项目，利用增强现实技术系统的声、光、电等设备，通过虚拟投影、空间再造、场景叠加等方式模拟警察的执法环境，结合警察武力使用课程的要求和标准，通过一定的场景、类型和流程设计，来实现提升受训者武力使用综合能力的效果。

（一）执法场所设计

1.虚实结合的单警、小组技战术训练场

可设计不同的地形、天气、时间的单警技战术训练与考核，如驱逐性、制服性警械在不同执法条件下的使用，激光枪、空爆弹或实弹手枪的基础射击，不同情况下的应用射击、战术射击等科目；另外根据反恐维稳形势的严峻和个人极端暴力犯罪的增多，开展小组战术演练和红蓝对抗形式的演练，提高小组综合作战能力和协同配合能力。

2.针对性地建立重要目标区域精确模型

针对受训者所在城市特点和执法形势的不同，设计不同城市标志性区域等3D场景，如：城市中心广场人群密集区域、城乡结合部工厂区域、乡镇街道社区、城乡主干道路等。锻炼受训者执法场景变换下的实战反应能力与临机处置能力。

（二）武力使用类型设计

可分别或者同时进行武力基础训练、武力判定训练和战术综合训练。具体的武力使用类型可采用口头控制、避险躲闪控制、催泪器控制（取放、喷射）、警棍（出棍收棍、劈击）、武器（空爆弹激光枪、实弹手枪）控制等方式。

（三）武力使用训练流程设计

受训者准备——选取可能需要的装备——根据所处情景给出的信息迅速作出判断——调动身体作出相应武力手段或安全动作——情况变化——重新作出反应和动作——系统评定——人工评定——训练结果发布——问题总结反馈。

六、预期目的

（一）安全意识增强

通过虚拟环境的“试错”，让广大受训者在武力判定训练、实战对抗训练等方面体验执法过程以及执法失败的后果，促使公安院校学生和在职培训民警养成“危险加一”的理念，以便进一步增强今后走上或回到公安执法岗位开展执法时的安全意识。

（二）实战能力提高

通过增强现实技术在真实场地与虚拟情景的结合，模拟出复杂多变、难度增加的真实案情供以训练，营造出一定的临战感，可以提高受训者的武力使用实战运用能力。

（三）法律意识增强

根据模拟环境中执法对象的反应，按照警察执法的相关规定，采取对等、克制、最小武力的原则开展武力使用执法训练，使受训者逐渐养成规范执法的意识，避免和减少今后执法过程中额滥用武力和武力过度等不当行为。

（四）兴趣程度提高

现如今公安院校的学生大多数是“90后”甚至是“00后”，这一代人是伴随现代科技不断发展的环境下逐步成长起来的，对新兴的增强现实技术容易接受，在训练时也少有产生枯燥和厌烦的情绪，更容易提升他们的兴趣和专注度。

结语

增强现实作为一种运用于警察教育训练的新兴技术，其发展应用与新领域的融入需要一个过程，增强现实技术在警察武力使用训练中并非高大全，其在武力使用的场所、武力使用的类型以及流程设计等方面上既要勇于尝试，也要有所取舍。如一些接触类的武力使用方式（徒手控制、手铐运用）可能并不适合采用增强现实技术应用开展，武力判定训练、口头控制、驱逐性警械（催泪器、警棍等）、武器控制及部分战术训练才较为合适。作为在互联网+时代、智能应用时代应运而生的增强现实技术，在教育训练领域特别是警察的武力使用训练方面的研究尚属粗浅，如AR硬件软件开发需更精细精准化、缺乏实证研究等，需进行再深入的探索，如此才能跟上时代所要求的从警察传统化教学到智能化教学，从汗水警务到智慧警务的转变。

参考文献：

[1](美)穆勒著,徐学磊译.增强现实必知必会的工具与方法[M].北京:机械工业出版社,2013.8:5-12.

[2]陈玉文: 增强现实技术及其在军事装备和模拟训练中的应用研究[J]系统仿真学报2013（8）：25

[3] 韦益毅. 探析警察武力使用训练的有关问题.公安教育2008（7）:29

[4] 蒋小兵.警察武力使用的困惑与教学训练的反思.政法学刊， 2005.6.

[5] 金诚.警务情景模拟教学的组织与实施［J］.公安教育，2008，（9）

[6] 麻臣. 浅析武力使用抉择情景模拟教学模式的构建. 吉林公安高等专科学校学报2012（5）:125

[7] 周俊平，侯守明.增强现实技术及其教学应用的探索[J]信息与电脑（教学与教育信息化），2016（3）：217

[作者简介：冯玉梁，男，硕士研究生，讲师，上海公安学院武力使用中级教官。]