虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展

張育軍

摘 要：我國(guó)近幾年在各個(gè)領(lǐng)域都取得了很大的發(fā)展，與此同時(shí)我們也面臨著非常嚴(yán)峻的考驗(yàn)，我們立足于和平的解決問題與爭(zhēng)端，但是我們必須做好一切可能發(fā)生的準(zhǔn)備，只有強(qiáng)硬的軍事為后盾才能更好的解決問題，對(duì)于敵對(duì)的勢(shì)力才會(huì)更有震懾的威力，所以，我們應(yīng)該加強(qiáng)軍事領(lǐng)域的學(xué)習(xí)，文章主要針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)交互軍事訓(xùn)練進(jìn)行的討論，希望對(duì)大家有所幫助。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；交互；軍事訓(xùn)練

我們不能忘記近代的百年史，對(duì)于中國(guó)來說是苦難的百年，使得我國(guó)在經(jīng)濟(jì)文化等各個(gè)領(lǐng)域面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，我們深深的認(rèn)識(shí)到軍事對(duì)于一個(gè)國(guó)家的重要性，只有強(qiáng)大的軍隊(duì)作為我們的后盾才不會(huì)挨打，才不會(huì)被時(shí)代所拋棄。在軍事領(lǐng)域我們近年來不斷的加大科研力量的投入，目的就是大大的提升我國(guó)的國(guó)防力量。

1 概述

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)就是現(xiàn)實(shí)的情況對(duì)于事物以及周邊的環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的考察，針對(duì)于特殊的區(qū)域進(jìn)行很好的記載描述，然后通過高科技的手段對(duì)于整個(gè)環(huán)境進(jìn)行有效的模擬，這類虛擬的完成更多的借助于計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，能夠很好的對(duì)于各種的狀態(tài)以及環(huán)境進(jìn)行很好的描述，減少了因?yàn)槿藶橐l(fā)的各種因素，對(duì)于現(xiàn)實(shí)展現(xiàn)的更加清晰。這類創(chuàng)造是我們計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中固有的，如今很多的實(shí)驗(yàn)方面都起到了良好的效果，對(duì)于一些很難達(dá)到實(shí)驗(yàn)條件的工作能夠提供器需要的條件，虛擬現(xiàn)實(shí)為我們?nèi)缃竦墓ぷ鲙砹撕艽蟮谋憷?，也是未來我們發(fā)展的必然的趨勢(shì)。

1.2 軍事系統(tǒng)仿真

近幾年國(guó)防事業(yè)的不斷發(fā)展，更多的高端技術(shù)被融入到了今天的軍事理論與軍事實(shí)際的工作中，在我們組織練兵時(shí)，涉及方面很廣。第一，如今科技戰(zhàn)，實(shí)彈的訓(xùn)練要有很高的投入，近幾年各國(guó)的經(jīng)費(fèi)都處于下調(diào)的時(shí)期，這樣實(shí)戰(zhàn)就變得非常的困難；第二，進(jìn)行大規(guī)模的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練我們需要較大的場(chǎng)地，即使在戈壁沙漠也都會(huì)造成極大的影響，影響當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ詈驮斐森h(huán)境的污染。面對(duì)這樣的形勢(shì)，我們應(yīng)該既要不影響到這兩方面，與此同時(shí)又能夠使得我們的部隊(duì)達(dá)到良好的練兵效果，在這樣的形勢(shì)下我們進(jìn)行改革創(chuàng)新研發(fā)虛擬仿真對(duì)抗，能夠很好地融入高科技的手段，分析的過程也更加的合理準(zhǔn)確，這類模擬系統(tǒng)更多的運(yùn)用電腦軟件系統(tǒng)來完成，通過對(duì)實(shí)戰(zhàn)地具體情況進(jìn)行分析很好地在系統(tǒng)中進(jìn)行體現(xiàn)，更具實(shí)地的效果。

2 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的軍事系統(tǒng)仿真

2.1 系統(tǒng)軟硬件組成

建立虛擬作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的基本手段和目標(biāo)是利用并集成高性能的計(jì)算機(jī)軟硬件和先進(jìn)的傳感器，形成一個(gè)使參與者具有身臨其境的沉浸感、良好的交互能力并能幫助和啟發(fā)構(gòu)思的信息環(huán)境。

要建立這樣一個(gè)系統(tǒng)，需要以下硬件的支持：

（1）高性能計(jì)算機(jī)：其特點(diǎn)就是反應(yīng)速率非常快，對(duì)于處理巨大的數(shù)據(jù)過程能夠起到很好的效果，在我們的實(shí)際工作中地形以及里程等數(shù)據(jù)分析方面都是數(shù)據(jù)量很大的，這樣能夠使得工作變得更加的簡(jiǎn)潔。

（2）跟蹤系統(tǒng)：針對(duì)的方向非常全面，對(duì)于人體的整個(gè)肢體語(yǔ)言，對(duì)于目標(biāo)的反應(yīng)更加得具體形象。

（3）觸覺系統(tǒng)：提供力與壓力的反饋，常用的設(shè)備是數(shù)據(jù)手套和力度反饋器等。

（4）圖像生成和顯示系統(tǒng)：產(chǎn)生視覺圖像和立體顯示，常用的設(shè)備是頭盔式三維立體顯示器、三維投影屏幕、立體眼鏡、雙目全方位監(jiān)視器等。

（5）音頻系統(tǒng)：提供立體聲源并可判斷空間位置，主要設(shè)備為立體聲耳機(jī)和音響。

在軟件方面，主要是能產(chǎn)生虛擬環(huán)境的工具包和集成開發(fā)環(huán)境，要求具備的功能主要是：（1）能接受外部輸入信息，完成人機(jī)交互；（2）能建立幾何模型的CAD工具；（3）能渲染生成立體的顯示圖像；（4）能生成和管理大型數(shù)據(jù)庫(kù)（如幾何模型數(shù)據(jù)庫(kù)、模型行為數(shù)據(jù)庫(kù)、地形數(shù)據(jù)庫(kù)等）。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

基于虛擬現(xiàn)實(shí)軍事仿真中的關(guān)鍵技術(shù)主要有：

2.2.1 環(huán)境建模技術(shù)

虛擬環(huán)境的建立是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心內(nèi)容，環(huán)境建模的目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。

2.2.2 立體聲合成和立體顯示技術(shù)

在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，如何消除聲音的方向與用戶頭部運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性已成為聲學(xué)專家們研究的熱點(diǎn)。同時(shí)，雖然三維圖形和立體圖形生成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但復(fù)雜場(chǎng)景的實(shí)時(shí)顯示一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。

2.2.3 觸覺反饋技術(shù)

在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，產(chǎn)生身臨其境效果的關(guān)鍵因素之一是讓用戶能夠直接操作虛擬物體并感覺到虛擬物體的反作用力。然而研究力學(xué)反饋裝置是相當(dāng)困難的，如何解決現(xiàn)有高精度裝置的高成本和大重量是一個(gè)需要進(jìn)一步研究的問題。

3 軍事應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)開始受到各國(guó)軍方的青睞，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。

3.1 軍事教育

在虛擬的軍事教育實(shí)際教學(xué)中有著非常重要的意義，我們?cè)谡降挠?xùn)練中會(huì)有很多的環(huán)境限制，對(duì)于整體的軍力不能進(jìn)行很好地釋放，軍隊(duì)的真實(shí)水平得不到真實(shí)的評(píng)價(jià)，這也是我國(guó)軍隊(duì)近幾年對(duì)于自身真實(shí)的水平得不到很好地判斷的主要原因，虛擬教學(xué)能夠很好地把我們所有的知識(shí)運(yùn)用到其中，并且排出了很多人為因素。虛擬教學(xué)是我們未來軍事教學(xué)發(fā)展的必然方向。

3.2 軍事訓(xùn)練

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行軍事訓(xùn)練，按照訓(xùn)練的內(nèi)容及復(fù)雜程度，主要分為以下幾種：

3.2.1 虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境

我們進(jìn)行作戰(zhàn)最為主要的因素就是環(huán)境，在我們實(shí)際的環(huán)境中虛擬教學(xué)這一點(diǎn)一定要做足，敵我雙方的整體裝備，以及人員的配置一定要做的形象逼真，戰(zhàn)場(chǎng)的地形以及環(huán)境方面一定要做的更加詳細(xì)，這樣我們對(duì)于戰(zhàn)場(chǎng)的感覺才會(huì)更加的逼真。

3.2.2 單兵模擬訓(xùn)練

其包括虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的作戰(zhàn)訓(xùn)練和虛擬武器裝備操作訓(xùn)練。前者是利用虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，士兵穿戴的一身都會(huì)有機(jī)器敏感的傳導(dǎo)系統(tǒng)，就不同的地理環(huán)境，我們的士兵會(huì)及時(shí)的調(diào)整自己的作戰(zhàn)情況，制定行軍以及進(jìn)行任務(wù)完成的方案，能夠大大的提升我們官兵在戰(zhàn)場(chǎng)上隨機(jī)應(yīng)對(duì)的能力，尤其能夠使得大家的心理承受能力慢慢的增強(qiáng)。虛擬武器裝備操作訓(xùn)練是在虛擬武器裝備環(huán)境中進(jìn)行的，這類訓(xùn)練對(duì)于整體的設(shè)備在模擬的系統(tǒng)中進(jìn)行靈活的運(yùn)用對(duì)于我們單兵真實(shí)的能力是很好的檢驗(yàn)，尤其對(duì)于我們真實(shí)狀態(tài)下對(duì)于武器的掌握情況是很好的檢驗(yàn)。

3.2.3 近戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練

近戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)把在地理上分散的各個(gè)學(xué)校、戰(zhàn)術(shù)分隊(duì)的多個(gè)訓(xùn)練模擬器和仿真器連接起來，以當(dāng)前的武器系統(tǒng)、配置、戰(zhàn)術(shù)和原則為基礎(chǔ)，把陸軍的近戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)、空軍的合成戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)、防空合成戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)、野戰(zhàn)炮兵合成戰(zhàn)術(shù)聯(lián)合起來，實(shí)施諸軍兵種聯(lián)合演習(xí)。建立“虛擬戰(zhàn)場(chǎng)”，實(shí)施“真實(shí)的”對(duì)抗演習(xí)。

3.2.4 指揮員訓(xùn)練

一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)的勝敗關(guān)鍵就在于指揮官在各方面的運(yùn)用能力，我們虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將這一點(diǎn)很好的融入到了系統(tǒng)中，我們對(duì)于整體的地形，周邊的情況進(jìn)行三維有效地處理，通過多方位的信息傳遞使得我們的指揮官能夠更好的體驗(yàn)身臨其境的感覺，能夠很好的鍛煉指揮官的心理狀態(tài)，以及對(duì)于作戰(zhàn)基礎(chǔ)知識(shí)的培訓(xùn)。

3.3 作戰(zhàn)行動(dòng)優(yōu)化與效能評(píng)估

我們整個(gè)的訓(xùn)練過程中都很好的借助先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段為依據(jù)，我們進(jìn)行軍事訓(xùn)練的每一步都在系統(tǒng)的嚴(yán)密監(jiān)視下進(jìn)行的，任何問題的細(xì)節(jié)處理以及當(dāng)時(shí)的占地情況在我們的系統(tǒng)資料庫(kù)中都有非常好的體現(xiàn)。我們對(duì)于各級(jí)單位以及每一個(gè)兵種，每一個(gè)單兵都能夠進(jìn)行最為清晰地評(píng)價(jià)，對(duì)于后期的評(píng)估工作變得非常的簡(jiǎn)單。

3.4 武器裝備的研制與開發(fā)

在武器系統(tǒng)的研制與開發(fā)方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可發(fā)揮多種作用，一方面可作為武器裝備體系頂層設(shè)計(jì)的技術(shù)手段，另一方面，可以避免武器裝備在實(shí)際研制、生產(chǎn)和部署各階段由于決策失誤造成的資金浪費(fèi)，縮短研制周期。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

我們虛擬現(xiàn)實(shí)科技軍事已經(jīng)有了較長(zhǎng)的發(fā)展史，在初期人們主要作用于技術(shù)方面的訓(xùn)練，慢慢的人們發(fā)現(xiàn)對(duì)于指揮官的鍛煉能力也是很大的提升，這樣就把兩者進(jìn)行了很好地有機(jī)的結(jié)合，大大的提升了訓(xùn)練的目的。未來科技的發(fā)展會(huì)越來越快，我們?cè)谲娛骂I(lǐng)域的武器裝備以及威力方面都會(huì)有極大的提升，實(shí)際的對(duì)抗會(huì)產(chǎn)生更大的困難，我們的虛擬對(duì)抗系統(tǒng)會(huì)面臨這樣的新形勢(shì)，用途就會(huì)更加的被擴(kuò)大化，我們只有提升我們虛擬平臺(tái)的技術(shù)水準(zhǔn)來不斷的滿足當(dāng)前的形式，我們對(duì)于其發(fā)展做了以下幾點(diǎn)的總結(jié)：

（1）虛擬環(huán)境更加真實(shí)。未來的虛擬作戰(zhàn)仿真環(huán)境將更加貼近實(shí)戰(zhàn)，對(duì)于戰(zhàn)場(chǎng)上的所有物體的物理特征、行為特征描述將更加真實(shí)。

（2）應(yīng)用范圍更加廣泛。隨著人們研究不斷地深入，虛擬環(huán)境越來越多的融入了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，不斷地加大軟件與硬件的開發(fā)，我們知道在軍備競(jìng)爭(zhēng)激烈的今天模擬訓(xùn)練作戰(zhàn)的課題已經(jīng)成為了未來的大趨勢(shì)，我們實(shí)際工作中的每一個(gè)角落也多充滿了現(xiàn)代化的高科技運(yùn)用。

（3）作戰(zhàn)行動(dòng)更加復(fù)雜。就目前的發(fā)展形勢(shì)來看，已經(jīng)擺脫了單一兵種作戰(zhàn)的形式，轉(zhuǎn)變?yōu)槎啾N作戰(zhàn)，海陸空協(xié)同的趨勢(shì)，對(duì)于我們的虛擬系統(tǒng)是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。我們?cè)谧陨淼哪M系統(tǒng)中更多的融入軟件的開發(fā)，使得適應(yīng)當(dāng)前軍事領(lǐng)域的需要，更好的促進(jìn)國(guó)防事業(yè)的發(fā)展。

（4）創(chuàng)新戰(zhàn)法更加有效。虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的分步性、交互性和虛擬性，有利于學(xué)員熟練掌握新裝備的施訓(xùn)和掌握新訓(xùn)法，反復(fù)研討新戰(zhàn)法，對(duì)未來戰(zhàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的情況作出提前的判斷與預(yù)演。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過上文的介紹，對(duì)于當(dāng)前軍事領(lǐng)域的發(fā)展我們有了進(jìn)一步的了解，未來的戰(zhàn)爭(zhēng)將更多的融入到科學(xué)技術(shù)的理念，我們?cè)谄綍r(shí)練兵的過程中，深深地體會(huì)到了這一點(diǎn)，使得我們?cè)趯?shí)際的訓(xùn)練中更多的融入先進(jìn)的科學(xué)理念，為了更進(jìn)一步的提升我們軍事領(lǐng)域的素養(yǎng)進(jìn)行了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)取得了良好的效果，我相信在未來的發(fā)展中一定會(huì)有更大的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1]琚新剛，李金波.虛擬現(xiàn)實(shí)及其應(yīng)用[J].河南教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2003.

[2]李麗榮，陸宇平，王彥民.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事上的應(yīng)用[J].飛機(jī)設(shè)計(jì)，2005.

[3]鄒湘軍，孫健，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的演變發(fā)展與展望[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2004.