vr在军事领域的应用案例分析

长期以来，外军对作战模拟训练极其重视，投入了大量的人力、物力和技术力量，不断研究和探索模拟训练的新理论、新方法。尤其是作为世界头号军事强国的美国，将高新技术不断地投入到军事领域的各个方面。而作为诞生时间不到30年的新技术，虚拟现实（VirtualReality，简称VR）技术，近年来在军事领域发挥着越来越大的作用，而美军更是将虚拟现实技术充分应用到了军事模拟训练的各个层面。

VR技术又译为灵境技术，它是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的技术，也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用。这种技术的特点在于以模仿的方式为用户创造一种虚拟的环境，通过视、听、触等感知行为使得用户产生沉浸于虚拟环境的感觉并与虚拟环境相互作用从而引起虚拟环境的实时变化。参与者借助一定的交互设备与虚拟环境中的对象进行交互作用，并相互影响。在这种环境下，参与者可以按照自己的主观意愿驱动虚拟环境，并感知虚拟世界的各种对象，从而可以完成一些现实中难以完成或根本无法完成的活动。与传统计算机技术相比，虚拟现实系统，具有沉浸性、交互性和想象性三个显著特征。

1）沉浸性：又称浸入性，是VR技术的核心，是指用户感受存在于模拟环境中的真实程度，包括视觉沉浸、听觉沉浸、触觉沉浸、嗅觉沉浸、味觉沉浸及身体感觉沉浸。

2）交互性：指参与者对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境中得到反馈的自然程度。这种交互的产生，主要借助于各种专用的三维交互设备（如头盔显示器、数据手套、三维鼠标等）。

3）想象性：是VR系统的目的，是指虚拟环境是人想象出来的，同时人沉浸在这个环境中能够获取新的知识，从而产生新的想法，因而可以创造性的实现一定的目的。

军事领域很早就展开了虚拟现实的实际应用，随着民间市场VR话题的升温，对于军事领域的报道也逐渐引用了VR这一热点。

从2012年开始，美军就开始利用专属的VR硬件和软件进行模拟训练，包括战争、战斗和军医培训。

这些模拟能以更经济的方式帮助士兵在危险情况下训练。

美国在布拉格堡虚拟训练场部署的全沉浸式的“美国陆军步兵训练系统”（DSTS：Dismounted Soldier Training System）就是最近被提及最多的军事VR应用。

此外在华盛顿特区和加州Marina Del Ray，两个“平行实验室”正在利用VR装置，帮助海军实现下一代操控界面。

有了这，未来的作战人员便能够以“全三维意识”来驱动船只，或者与千里之外的设计者实时协作、以修复船上的高科技部件。

最近挪威军方在坦克上使用OculusRift进行驾驶员无盲区环境测试就是一个典型的VR技术用于军事的例子。

而国内，早在“863”、“973”计划中就有了虚拟现实的初步研究，其整合后的“国家重点研发计划”更是将原有的虚拟现实研发规模翻上了数倍。

年初时，中央电视台就曾报道过，解放军利用VR技术来训练伞兵。

跳伞员可以通过虚拟现实眼镜中的第一视角配合软件模拟跳伞，在此过程中，跳伞员可以根据自己在空中的真实情况，来不断感受并调整空中姿态。

与此同时，导调员则可以从第三视角去监控跳伞员的各种操作情况，及时对其进行指导，帮助其更好地掌握技术。

此后在5月的第十届中国国际国防电子展览会上，中视典、朗迪锋等领军VR企业就在1B馆设立VR体验区。

展出的VR头盔等设备可以实现虚拟战场环境、军事模拟训练、作战方案制定、作战效果评估等全方位体验。

此外还有英国、澳大利亚、荷兰、泰国等多个国家已经投入了虚拟现实与军事的相关研究，可以说全球军事界很早就对VR的有了兴趣。

美军在训练中应用虚拟现实技术的现状

虚拟现实技术已经渗透进美军军事生活的各个方面，开始在军事领域中发挥着越来越大的作用。目前，虚拟现实技术在美军军事领域的应用主要集中在虚拟战场环境、军事训练和武器装备的研制与开发等方面。主要有以下几个方面：

美军采用综合了航空照片卫星影像和数字高程地形数据来分析生成高分辨率的作战区域三维地形环境，以几乎一致的三维环境来训练参战人员。在参加阿富汗和伊拉克战争的美军飞行员中，很多人都认为在执行任务的过程中，见到的环境都在模拟训练系统中见过，因此大大减少了任务的难度和损失。

单兵模拟训练包括虚拟战场环境下的作战训练和虚拟武器装备操作训练。前者是利用虚拟战场环境，让士兵携带各种传感设备，士兵可以通过操作传感设备选择不同的战场环境，输入不同的处置方案，体验不同的作战效果，从而像参加实战一样，锻炼和提高参训人员的战术动作水平、心理承受能力和战场应变能力。虚拟武器装备操作训练是在虚拟武器装备环境进行的，通过训练可以达到对真实装备进行实际操作的目的。虚拟武器装备操作训练能够有效地解决军队现阶段大型新式武器装备数量少的难题，同时又能解决部队面临的和平时期部队训练场地受限的问题。如图1所示，美国的“F－16”战斗机虚拟训练模拟器采用了三维图形可视化生成系统、全封闭立体头盔显示器、三维交互式声音合成技术、Provision高性能图形工作站、六自由度的运动平台等先进的技术手段，并制造了与实物同样大小的战斗座舱。其三维图形生成系统不仅能够生成逼真的大范围虚拟地形环境，模拟不同自然环境下如雾天、雨天、暴风雪等各种飞行条件，而且其三维的声音合成系统还能够合成出逼真的三维空间声音的效果，能处理虚拟现实中飞机以外的各种情况，如气球的威胁、导弹的发射轨迹等。

美军运用虚拟现实技术分布式交互仿真并结合现代网络通信技术，通过作战模拟训练中心控制设置在不同地域的作战单位及各级指挥官处的模拟系统终端来实现不同地域、相同环境的模拟作战训练。在美国肯塔基州克斯堡的乘车作战实验室里，坦克驾驶员不必离开房间，就可操纵M1坦克在虚拟的丛林、丘林、草原或者雪地进行作战，使用该系统，受训可在数小时内获得比六个月实车驾驶还要多的经验。

众所周知，在高新技术武器开发的过程中大量地采用VR技术，设计者可方便自如地介入系统建模和仿真实验全过程，让研制者和用户同时进入虚拟的作战环境中操作武器系统，充分利用分布交互式网络提供的各种虚拟环境，检验武器系统的设计方案和战技术性能指标及其操作的合理性，缩短了武器系统的研制周期，并能对武器系统的作战效能进行合理评估，从而使武器的性能指标更接近实战要求。美国第四代战斗机F－22和JSF在研制的全过程中由于采用了VR技术，实现三维数字化设计和制造一体化，研制周期缩短50%，节省研制费用超过93%。

VR技术现已成为信息领域中继多媒体技术、网络技术之后被广泛关注及研究、开发与应用的又一热点技术，而美军已经充分意识到了VR技术在军事领域的巨大价值，并将其运用到了军事生活的方方面面。虽然现阶段VR技术存在一定不足，但不可否认其潜力是巨大的。我国对VR技术的研究起步较晚、时间较短，但发展迅速，尤其是在商业领域及各高校均有研究应用，在军事领域虽有一定应用，总体来说相对滞后。

近年来，随着VR技术的快速发展和广泛应用，我军也开始认识到了VR技术在军事训练中的巨大优势而开始增大对该技术的关注和投入。通过对VR技术应用现状的分析，了解该技术在军事领域的最新应用和发展趋势，可以为我军VR技术的研究应用提供一定的参考，继而更好地推动我军VR技术的发展。不断提高指挥现代化战争水平和锤炼打赢现代化信息化高技术战争能力。