警察院校虚拟仿真实验实训教学平台建设与应用研究

二、国内外科学研究进展和发展趋势

在美国、法国、澳大利亚等消防发达国家和地区，非常重视计算机技术在警务模拟训练中的应用，在开发警务指挥模拟训练系统方面，注重采用虚拟现实技术和方法，对突发案件或案件现场进行三维可视化场景模拟，强调对案件现场的认识、通信、协作、压力危机等能力的训练，借此提高警务指挥人员在现场高度紧张的情况下正确处置事故和保证其他人员生命安全指挥和处置的能力。如美国ETC公司开发的基于场景的警务指挥模拟训练系统，是一个为训练警务指挥人员的现场处置能力而提供灾害虚拟场景的交互式虚拟现实仿真平台。英国伦敦的Emergency Command System公司基于人工智能和虚拟现实技术，开发了用于训练警务指挥战术的训练系统。

在国内，西北政法大学、中国刑警学院等院校在刑事案件现场勘查、爆炸案件物证鉴定的数值模拟等方面利用虚拟现实技术展开教学和科研，各级公安机关也开始应用三维仿真技术。如沈阳市公安局开发了网络安全、电子数据取证等仿真系统等，北京市公安局开发了交通组织优化仿真系统。上海市公安局开发了“犯罪现场勘查三维仿真模拟训练系统”，用于警务指挥训练。

总体来说，国内外将虚拟现实技术应用于警务指挥领域训练的情况较多，但系统构建虚拟仿真平台的还比较少，也没有形成相应完整的体系和系统的管理。

三、警察院校虚拟仿真实验实训教学平台建设目标和结构布局

以建模与仿真技术为核心公共基础技术，全面梳理整合散布于重点实验室、工程实验室、虚拟仿真实验教学中心，以及各专业院系的虚拟仿真实验资源和人才团队，分析各专业院系和业务领域的共性需求与专业需求，构建统一的虚拟仿真实验教学平台，培养融共性基础与个性需求相结合的教学科研团队。

一是打造层次化建模与仿真实验室群。建设着眼于建模与仿真研究所的共性关键技术研究实验室：（1）装备器材半实物仿真实验室，（2）大型载具半实物仿真实验室，（3）三维建模与数字化实验室，（4）数值模拟与社会仿真实验室，（5）心理训练与调适VR实验室，（6）分布交互式作战仿真实验室，（7）警用仿真综合应用展示环境。

二是在各业务部系建设各领域仿真实验室，包含警务指挥训练仿真实验室、警务战术模拟训练实验室、警卫活动指挥与战术训练实验室、海外维和行动仿真训练实验室、海外安全管理模拟训练实验室、刑事侦查模拟仿真实训室、公安舆情与传播仿真实验室、合成作战指挥实验室、智慧警务应用实训实验室等。

四、警察院校虚拟仿真实验实训教学平台建设的主要内容

（一）警务实战通用仿真平台与模型库建设

针对警务实战领域不同警种对三维仿真训练的共性需求，深入结合最新AR/VR/MR技术，开展有关开展警务实战通用仿真平台的基础性研究，研发自主知识产权的警务领域三维训练仿真引擎，突破共性关键技术，构建用以支撑该研究方向的基础技术平台。通过该引擎的研究，进而制定技术标准，采用开放的架构设计，借助增加专业性功能模块和模型库，可以将应用领域拓展到其他公共安全相关领域，为各业务领域警务人员的训练和培训提供一个新的途径。

（二）警务遂行任务分布交互式训练平台建设

与各业务领域教师组成联合研究团队，深入研究警务专业对三维仿真训练的特殊需求，建立业务模型，研发业务算法，在警务实战通用仿真平台和模型库的基础上，基于分布交互式仿真架构，开展各警种专用的遂行任务分布交互式训练技术研究。研究借鉴军队系统红蓝对抗和兵棋推演的训练理念和方法，考虑警务领域实际情况，将战术指挥训练与操作技能训练深入结合，将虚拟现实技术和半实物仿真技术有机结合，研究多角色多警种人机协同的分布交互式仿真训练系统构建技术。

（三）公安合成作战可视化指挥与辅助决策平台建设

研究以二维/三维地理信息系统为基础平台，结合三维虚拟仿真技术，依托警务物联网和大数据，充分利用虚拟现实等新兴信息技术和无人机等先进装备技术构建面向公安机关管理部门的可视化综合性指挥与决策支撑平台。平台采用开放体系结构，集成监测预警、应急指挥调度、仿真推演、分析研判等于一身，支持从警力警情分布、视频监控、卡口分布、辖区人口、重点场所等多个维度进行日常监测与协调管理，以满足常态下警力警情的监测监管、战时下协同处置指挥调度的需要，满足公安行业平战结合的应用需求。

（四）基于人机协同的现场记录与模拟复原技术平台建设

犯罪现场是在各类案件侦查过程中获取证据和线索的重要场所，目前公安机关对犯罪现场的记录大多采用文字笔录、绘图、拍照、录像、现场访问等方式，后期犯罪现场重建及犯罪过程模拟难以开展。基于人机协同的现场记录与模拟复原技术，重点研究将无人机、机器人、三维激光扫描技术、倾斜摄影技术、虚拟现实技术、3D打印技术等应用于现场勘查、重建及物证鉴定过程，实现现场数据备份，现场平面图、立体图制作，现场立体痕迹的提取和检验鉴定及3D打印留存，通过对现场进行三维建模，准确获得物与物之间的距离、位置、空间关系等现场细节数据，以动画模拟的方式实现人机交互，控制人物角色在现场三维场景中漫游，完成相应的动作行为，达到重现犯罪过程的目的，以提高犯罪现场展示的真实感。

五、警察院校虚拟仿真实验实训考核评价机制改革

（一）虚拟仿真实验实训教学训练方法改革

通过虚拟仿真技术应用，对复杂、高危的警务实战场景进行模拟，建立与警种业务执法程序相一致的虚拟仿真实验步骤，通常每个实验实训技能不少于10个操作步骤，形成供学生可选择、可设计、可自主操作的仿真系统。通过场景化设计，把案例式教学、启发式教学、研讨式教学等教学方法融入虚拟仿真实验实训教学全过程。

（二）虚拟仿真实验实训考试评价机制改革

1.考试形式多样化。对于操作性较强的仿真科目，采取操作任务的方式进行考核。通过进行模拟操作、虚拟想定作业等方式完成指定任务，对学生的实践操作技能和运用所学知识解决实际问题的能力进行综合考评；需多人协作配合完成的课程或教学环节，采取小组联网合作考核的方式进行考核，通过考察小组成员合作完成任务质量，学员在任务小组中的协作表现以及独立工作能力等综合评定学员成绩；对于应用性较强的仿真科目，采取案例性、成果性考核，对学生发现问题、分析问题和运用所学知识解决实际问题的能力进行综合考察和评定。

2.强化能力考试。通过虚拟仿真技术改变传统以考察知识掌握为主的评价方法，按照重应用、重分析、重实战的要求，模拟实战设计考试题目及场景，全面强化能力考核，引导学生运用所学知识解决实际问题，努力培养学生的应用能力、实战能力和创新能力。