天气雷达是一种用于大气探测的雷达系统，是气象领域获取地面气象数据的重要设备之一。由于天气雷达是一种大型设备，在教学和培训过程中面临着系统复杂、设备数量有限、培训效率低、重复率差等问题，每个学生不能重复多次，导致知识掌握效果不理想。

　　近年来发展起来的虚拟现实技术为探索个人在虚拟现实世界中获得教育和技术提供了可能，虚拟现实学习环境(VirtualRealityLearningEnvironment，VRLE)对学生的学习有很大的帮助和促进作用。

　　首先，虚拟现实学习环境为学生在模拟现实环境中学习知识和技能提供雷达教学辅助，提高知识呈现的情境和直觉；其次，虚拟现实技术可以为学生提供丰富多样的个性化学习环境和实践“因需施教”最后，虚拟现实学习环境融合了游戏化特征，“寓学于乐”，提高了学生学习的内在动力。美国有150多所大学SecondLife虚拟环境用于教学和研究。

　　一、系统构建功能

　　1.搜索显示功能

　　实现天气雷达三维虚拟场景的头盔显示，学生可以使用交互手柄和跟踪装置VR漫游，了解漫游过程中装备的组成结构，实现对装备整体和分系统的身临其境感官理解。

　　2.操作训练功能

　　在实现雷达设备三维模拟的虚拟场景的基础上，学生通过交互手柄进行沉浸式训练。

　　3.调查故障训练功能

　　基于VR外设进行各种故障维护培训，包括故障现象、故障维护和故障恢复三个阶段的模拟。学生在虚拟场景中使用交互手柄进行故障诊断和故障排除（以下简称故障排除）操作，涵盖雷达的各个子系统。

　　4.保持训练功能

　　基于VR对仪器仪表的使用和维护过程进行培训，主要进行性能测试模拟（电阻测量、电压测量和波形测量等）。

　　5.VR管理控制功能

　　实现人员信息管理、登录控制和任务分配，实现培训过程的启停和学生操作监控。

　　二、构建系统的途径

　　1.系统结构

　　天气雷达VR教学系统结构如图1所示，由搜索显示、操作训练、故障排除训练、维护训练和VR由管理控制等模块组成，并配合相应的软件。VR管理控制模块安装部署在教控台计算机中，使用系统管理员和教师，通过接口实现培训指导、培训控制、培训评估和培训管理功能。其他模块安装部署在学生台式计算机中，主要基于学生VR沉浸式模拟训练的技术。

　　与桌面训练系统不同，VR操作培训系统是为学生提供一个完整的三维培训环境，系统交互开发主要实现两种模式，一种是学习模式、程序提示，指导学生执行操作，流程如图2所示；二是培训模式，学生无提示操作、加班、错误，系统给出正确提示，直至后续操作正确，流程如图3所示。

　　2.硬件组成和物理空间部署

　　系统硬件主要包括服务器、计算机、分屏器、显示器、VR外部控制系统、多画面处理器、路由器/网络视频传输线等，如图4所示。图5的物理空间是利用现有条件进行的紧凑部署，分布在8个操作空间座椅上。如果条件允许，建议扩大空间，避免巡逻信号干扰。