虛擬現(xiàn)實技術在軍事中的應用

耿義良 高新杰 宋凱

摘 要：目前，虛擬現(xiàn)實技術已經發(fā)展形成了較為完備的專業(yè)技術體系，并迅速地發(fā)展為一項通用性、戰(zhàn)略性技術。在軍事領域內，虛擬現(xiàn)實技術在高技術條件下的戰(zhàn)爭中得以廣泛應用，特別是該技術對戰(zhàn)斗力的提升影響深遠。

關鍵詞：軍事；虛擬現(xiàn)實；影響

一、虛擬現(xiàn)實技術的概念和特點

虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality，簡稱VR）又稱靈境技術，它是一種基于計算信息的沉浸式交互環(huán)境，以計算機技術為主，綜合利用三維圖形技術、模擬技術、傳感技術、人機界面技術等生成一個關于視覺、聽覺、觸覺等感官的三維空間的虛擬世界，讓參與者身臨其境一般，產生沉浸感。從宏觀上來看，它屬于一種可控制的、無破壞性的、耗費小的、并允許多次重復的試驗手段。在虛擬現(xiàn)實的環(huán)境里，人與模型之間可以進行交互，由此產生的反饋效果和在真實世界中獲得的感受是一樣的，該技術還可用于構造出當前不存在的環(huán)境、人類不可能到達的環(huán)境或是純粹虛構的環(huán)境。

虛擬現(xiàn)實技術主要有三大特點：Immersion（沉浸感）、Interaction（交互性）和Imagination（構想性），又可稱為3I特性。

Immersion（沉浸感）：計算機和使用者或者體驗者通過人類自然的方式進行交互，完全沉浸在由高技術營造的虛擬環(huán)境中；Interaction（交互性）：不同于其他的系統(tǒng)或是技術手段，在虛擬現(xiàn)實的世界中，使用者不再是被動的接受信息而是能夠主動的參與信息的交互，例如，利用輸入設備來操作虛擬的物體或設備；Imagination（構想性）：在虛擬現(xiàn)在的系統(tǒng)中，使用者或是操作者可以獲取理性和感性的認知，從而加深對被操作對象的理解與認識，或是產生創(chuàng)造性的新想法、新概念。啟發(fā)思維、獲取信息（對時空環(huán)境的現(xiàn)實構想）是其隱性的最終目的，而身臨其境、栩栩如生的沉浸感和與現(xiàn)實無差別的人機互動則是其顯性的實質特征。

二、虛擬現(xiàn)實技術的分類

根據用戶參與虛擬現(xiàn)實的不同方式和程度，大體上可以將該技術分為四大類：初級虛擬現(xiàn)實（桌面級）、中級虛擬現(xiàn)實（沉浸式）、高級虛擬現(xiàn)實（增強現(xiàn)實式）和網絡級虛擬現(xiàn)實（分布式）。

所謂桌面級虛擬現(xiàn)實是最初級的，或者稱為入門級的虛擬現(xiàn)實技術。主要是以計算機的屏幕（單屏或多屏顯示）為窗口，以PC或低級的工作站為硬件設備的系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的優(yōu)點在于成本低、便于普及化；缺點在于缺乏真實的體驗感。沉浸式虛擬現(xiàn)實主要依賴于使用者與合成圖像的集成，主要設備是頭盔式、投影式顯示設備，它為用戶提供了一種完全置身于虛擬境界之中的感覺。增強現(xiàn)實的虛擬技術主要是用來增強現(xiàn)實中無法感知或不便感知的體驗，它對計算機軟、硬件提出了更高的要求。分布式虛擬是指基于網絡的虛擬環(huán)境，在該環(huán)境下，處于不同地理位置上的各用戶或不同的虛擬環(huán)境通過網絡相互聯(lián)接，共享信息資源。

三、虛擬現(xiàn)實技術在軍事上的應用

近些年來，隨著科學技術的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術已經滲透進軍事生活的各個方面，開始在軍事領域中發(fā)揮著越來越大的作用。目前，虛擬現(xiàn)實技術在軍事領域的應用主要集中在虛擬戰(zhàn)場環(huán)境、軍事訓練和武器裝備的研制與開發(fā)和作戰(zhàn)仿真等方面。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）通過訓練模擬器（桌面級或沉浸式）進行訓練，提高作戰(zhàn)人員的軍事素質；

（2）利用VR技術（沉浸式或增強現(xiàn)實式）提高武器裝備的性能，加速高科技應用，高新技術武器的研制開發(fā)、論證、評估及預測；

（3）在戰(zhàn)爭開始前，采用VR技術（分布式）選擇最佳作戰(zhàn)方案，制定周密的行動計劃，對作戰(zhàn)的組織指揮起到重要作用；

（4）通過VR（分布式），研究新的作戰(zhàn)思想、作戰(zhàn)理論，制定戰(zhàn)略計劃。

隨著軍事裝備的現(xiàn)代化，其自動化、智能化程度不斷提高，對裝備的模擬更復雜，所花的經費越來越多。特別是一些大型復雜的電子裝備，如C3I，C4I 等系統(tǒng)。由于許多電子裝備的壽命不在于操作次數(shù)的多少，而主要取決于電子元器件的自然壽命，充分依托裝備開發(fā)各種虛擬現(xiàn)實的訓練系統(tǒng)，能較好地解決依靠實際裝備訓練會磨損和降低實裝壽命的問題。利用計算機等成熟設備，開發(fā)實裝的“嵌入式”“虛擬化”系統(tǒng)，對于減少實物試驗次數(shù)、節(jié)省經費、提高維護水平、延長裝備壽命周期、強化部隊訓練等具有非常重要的意義。

分布式虛擬現(xiàn)實技術在軍事上最明顯的應用是多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)訓練，進行多種武器平臺作戰(zhàn)仿真。在DIS生成的逼真戰(zhàn)場環(huán)境支持下，可以進行作戰(zhàn)仿真，熟練掌握合成作戰(zhàn)技術、作戰(zhàn)原則、發(fā)展新的作戰(zhàn)方式和方法，提高各級指揮人員的戰(zhàn)場指揮能力，并可大大減少風險和高額開銷。美國是最早發(fā)展分布式交互虛擬現(xiàn)實技術的國家。美國陸軍的CCTI（近戰(zhàn)戰(zhàn)術訓練系統(tǒng)），是美國用于部隊訓練的第一個分布交互虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，可為美國本土和美在北約駐軍的野外訓練提供高逼真度的虛擬戰(zhàn)場環(huán)境。聯(lián)網演習，比起實戰(zhàn)演習來，其成本低、損傷少、安全保密，多次反復演練，而且方案可以多變，準備時間短。

伴隨著網格技術的快速發(fā)展，使得分布式虛擬現(xiàn)實技術得到了更好的發(fā)展。網格技術的核心是解決網絡上各種資源的動態(tài)共享與協(xié)同應用。軍事網格是由各種通信衛(wèi)星、微波中繼站、地面光纜、無線電臺、野戰(zhàn)地域網等通信基礎設施，以及各種計算機、存儲器、網格軟件平臺、數(shù)據庫、地理信息系統(tǒng)等計算信息設施組成，具有廣域分布、無縫連接、動態(tài)擴展和高度集成的特點。

軍事領域虛擬現(xiàn)實的實際需求、現(xiàn)代分布式虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展以及最新網格技術的興起已經為研究基于網格的新型虛擬現(xiàn)實技術和構造網格環(huán)境下的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)奠定了良好的基礎，我們稱之為“基于網格的虛擬現(xiàn)實”。

盡管目前網格技術還不是很成熟，但它將是網絡技術的發(fā)展方向，及早開展基于網格的軍事應用研究，對于我軍未來搶占信息制高點，推動虛擬現(xiàn)實技術在軍事領域的應用具有非常重要的意義。

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（作者單位：1.武警石家莊士官學校 訓練部 信息管理中心；

2.武警石家莊士官學校 基礎部 通信基礎教研室；

3.武警石家莊士官學校 基礎部 信息技術教研室）