虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于軍事訓(xùn)練的思考

魏增業(yè) 徐恒偉 劉見(jiàn)文

摘 要：進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。采用基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研發(fā)的軍事訓(xùn)練系統(tǒng)能將武器、目標(biāo)、環(huán)境等各種作戰(zhàn)因素融合在一起，將訓(xùn)練人員的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)及其他感覺(jué)整合起來(lái)，并提供一個(gè)逼真的虛擬空間，受訓(xùn)人員通過(guò)各種必要的人機(jī)交互設(shè)備，使操作人員有身臨其境的感覺(jué)，從而可以大大提高訓(xùn)練質(zhì)量。

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

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）技術(shù)簡(jiǎn)稱VR技術(shù)，它集成了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，可以在虛擬空間構(gòu)成具有人機(jī)交互功能的特殊環(huán)境。對(duì)于軍隊(duì)來(lái)說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是信息化條件下真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境模擬的一種重要技術(shù)手段，對(duì)于推動(dòng)和發(fā)展軍事訓(xùn)練具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使參與者置身于虛擬世界中，環(huán)境、人像都猶如在真實(shí)場(chǎng)景中，其中的各種物體及現(xiàn)象都在相互作用。環(huán)境中的物體及特性，按照自然規(guī)律發(fā)展和變化，而人在其中有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感覺(jué)。

（一）多感知性。所謂多感知是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)感知、聽(tīng)覺(jué)感知之外，還有力覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至包括味覺(jué)感知、嗅覺(jué)感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。

（二）沉浸性。又稱臨場(chǎng)感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維立體虛擬環(huán)境中，此環(huán)境中的一切看上去是真的，聽(tīng)上去是真的，動(dòng)起來(lái)是真的，甚至聞起來(lái)、嘗起來(lái)等一切感覺(jué)都是真的，如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺(jué)一樣。

（三）交互性。指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實(shí)時(shí)性）。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時(shí)手有握著東西的感覺(jué)，并可以感覺(jué)物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。這種交互的產(chǎn)生，主要借助于各種專用的三維交互設(shè)備。

（四）構(gòu)想性。是指虛擬環(huán)境是人想象出來(lái)的，同時(shí)人沉浸在這個(gè)環(huán)境中能夠獲取新的知識(shí)，從而產(chǎn)生新的想法，因此可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)一定的現(xiàn)實(shí)目的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事訓(xùn)練中的應(yīng)用

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的模擬訓(xùn)練，它可以使受訓(xùn)的戰(zhàn)士在聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)上真實(shí)地體驗(yàn)到戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的各種特征。

（一）模擬單兵武器訓(xùn)練

最早運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要軍事訓(xùn)練領(lǐng)域是模擬單兵武器裝備操作，因此在單兵訓(xùn)練系統(tǒng)中的應(yīng)用也最為廣泛和成熟。例如在軍事模擬訓(xùn)練中，通過(guò)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境圖形以及戰(zhàn)場(chǎng)各種聲音（如炮彈的爆炸聲、車輛的轟鳴聲、飛機(jī)的呼嘯聲等）的模擬，為受訓(xùn)者創(chuàng)設(shè)一個(gè)真實(shí)立體的“戰(zhàn)場(chǎng)”環(huán)境，使其產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)，從而提高訓(xùn)練的質(zhì)量和訓(xùn)練效益。

（二）模擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以生動(dòng)地構(gòu)設(shè)虛擬戰(zhàn)場(chǎng)、虛擬飛行、虛擬駕駛、虛擬漫游、虛擬體育仿真等場(chǎng)景。虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境是利用虛擬現(xiàn)實(shí)軟、硬件技術(shù)，將重要戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，如戰(zhàn)場(chǎng)地形、戰(zhàn)場(chǎng)場(chǎng)景、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、戰(zhàn)場(chǎng)人員、戰(zhàn)場(chǎng)武器裝備等進(jìn)行處理，為使用者創(chuàng)造出幾近真實(shí)的立體戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，從而模擬戰(zhàn)場(chǎng)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。

（三）指揮員模擬指揮訓(xùn)練

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)逼真地呈現(xiàn)出來(lái)，設(shè)置不同的戰(zhàn)場(chǎng)背景，給出不同的戰(zhàn)場(chǎng)情況，指揮者可通過(guò)立體頭盔、數(shù)據(jù)手套、二維操作傳感器做出相應(yīng)的配置和戰(zhàn)術(shù)指揮，不同的戰(zhàn)術(shù)方式會(huì)有不同的作戰(zhàn)效果，像參加實(shí)戰(zhàn)指揮一樣，從而提高指揮者戰(zhàn)技術(shù)水平。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)我軍軍事訓(xùn)練發(fā)展的啟示

近年來(lái)隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，部隊(duì)也開(kāi)始認(rèn)識(shí)到將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于軍事訓(xùn)練中可能帶來(lái)的巨大優(yōu)勢(shì)和效能，從而開(kāi)始增大對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)注和投入。通過(guò)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在美軍軍事訓(xùn)練領(lǐng)域應(yīng)用的分析，可為部隊(duì)軍事訓(xùn)練提供一定的參考借鑒，特別是在實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練中發(fā)揮其潛力，進(jìn)而提升能打仗、打勝仗的作戰(zhàn)能力。

（一）重視虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事領(lǐng)域的運(yùn)用

研究表明，對(duì)于高端VR的需求在持續(xù)增長(zhǎng)中，著眼于未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)作戰(zhàn)聯(lián)合化和一體化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的集中式模擬訓(xùn)練很難達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的訓(xùn)練目的，導(dǎo)致集中模擬訓(xùn)練逐步向分布式模擬訓(xùn)練發(fā)展，分布式模擬訓(xùn)練是指作戰(zhàn)模擬訓(xùn)練中心通過(guò)現(xiàn)代化通信技術(shù)，控制作戰(zhàn)單位及各級(jí)指揮員的模擬系統(tǒng)終端來(lái)實(shí)現(xiàn)不同地域、相同環(huán)境的模擬作戰(zhàn)訓(xùn)練，有利于發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)戰(zhàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

（二）瞄準(zhǔn)未來(lái)作戰(zhàn)需求構(gòu)建多維虛擬戰(zhàn)場(chǎng)

用于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境模擬時(shí)，可以在真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中融合虛擬物體，增加或強(qiáng)調(diào)肉眼無(wú)法看見(jiàn)的環(huán)境信息，給戰(zhàn)士提供最全面、最直觀的戰(zhàn)場(chǎng)狀態(tài)信息。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建出的三維地理信息系統(tǒng)、二維數(shù)字地圖甚至是基于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、味覺(jué)等多種感覺(jué)通道的環(huán)境建模等多維虛擬戰(zhàn)場(chǎng)的可視化平臺(tái)，使受訓(xùn)者“沉浸”其中，進(jìn)行“實(shí)戰(zhàn)”，將成為駕馭現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的理想環(huán)境，大大提高指揮員在復(fù)雜多維的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的聯(lián)合作戰(zhàn)能力和情報(bào)獲取能力。

（三）將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與軍事訓(xùn)練緊密結(jié)合

應(yīng)對(duì)多種安全威脅，完成多樣化軍事行動(dòng)任務(wù)，是新世紀(jì)新階段歷史賦予我軍的使命。信息化條件下的軍事訓(xùn)練對(duì)受訓(xùn)者和部隊(duì)快速反應(yīng)能力、打擊能力和對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)的心理承受能力以及恢復(fù)、適應(yīng)能力要求越來(lái)越高。大力推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入軍事訓(xùn)練，因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸、交互和想象可以使受訓(xùn)者對(duì)現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)爭(zhēng)和作戰(zhàn)的復(fù)制、模擬和未來(lái)作戰(zhàn)的預(yù)判和應(yīng)對(duì)會(huì)與實(shí)戰(zhàn)效果更為貼近和一致。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在心理學(xué)的應(yīng)用研究也表明，大多數(shù)士兵在戰(zhàn)場(chǎng)上心理產(chǎn)生的焦慮、恐懼等狀態(tài)主要是因?yàn)閷?duì)未知環(huán)境的陌生、不熟悉，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)模擬“實(shí)戰(zhàn)”環(huán)境、武器裝備操作等要素，使受訓(xùn)者熟悉環(huán)境和操作，產(chǎn)生“沉浸”感，形成真實(shí)的心理感受，在心理和技能上實(shí)現(xiàn)突破。

當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)成為信息領(lǐng)域中繼多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后被廣泛關(guān)注的技術(shù)之一，各大領(lǐng)域在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的理論研究、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用推廣等方面都取得重大的進(jìn)步，顯示出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于軍事訓(xùn)練不僅可以減少訓(xùn)練成本，降低危險(xiǎn)性，還可以大大提升訓(xùn)練、演習(xí)效果，這也讓虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為了仿真實(shí)戰(zhàn)的重要手段，隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，它必然會(huì)在軍事方面得到更加廣泛的應(yīng)用。