虛擬現實技術在軍事中的應用

耿義良 高新杰 宋凱

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

關鍵詞：軍事；虛擬現實；影響

一、虛擬現實技術的概念和特點

虛擬現實技術（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。在虛擬現實的環境里，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境、人類不可能到達的環境或是純粹虛構的環境。

虛擬現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境中；Interaction（交互性）：不同于其他的系統或是技術手段，在虛擬現實的世界中，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）：在虛擬現在的系統中，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，或是產生創造性的新想法、新概念。啟發思維、獲取信息（對時空環境的現實構想）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實無差別的人機互動則是其顯性的實質特征。

二、虛擬現實技術的分類

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

所謂桌面級虛擬現實是最初級的，或者稱為入門級的虛擬現實技術。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。此類系統的優點在于成本低、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。增強現實的虛擬技術主要是用來增強現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境，在該環境下，處于不同地理位置上的各用戶或不同的虛擬環境通過網絡相互聯接，共享信息資源。

三、虛擬現實技術在軍事上的應用

近些年來，隨著科學技術的發展，虛擬現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揮著越來越大的作用。目前，虛擬現實技術在軍事領域的應用主要集中在虛擬戰場環境、軍事訓練和武器裝備的研制與開發和作戰仿真等方面。主要表現在以下幾個方面。

（1）通過訓練模擬器（桌面級或沉浸式）進行訓練，提高作戰人員的軍事素質；

（2）利用VR技術（沉浸式或增強現實式）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、論證、評估及預測；

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

（4）通過VR（分布式），研究新的作戰思想、作戰理論，制定戰略計劃。

隨著軍事裝備的現代化，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。由于許多電子裝備的壽命不在于操作次數的多少，而主要取決于電子元器件的自然壽命，充分依托裝備開發各種虛擬現實的訓練系統，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，開發實裝的“嵌入式”“虛擬化”系統，對于減少實物試驗次數、節省經費、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。

分布式虛擬現實技術在軍事上最明顯的應用是多兵種聯合作戰訓練，進行多種武器平臺作戰仿真。在DIS生成的逼真戰場環境支持下，可以進行作戰仿真，熟練掌握合成作戰技術、作戰原則、發展新的作戰方式和方法，提高各級指揮人員的戰場指揮能力，并可大大減少風險和高額開銷。美國是最早發展分布式交互虛擬現實技術的國家。美國陸軍的CCTI（近戰戰術訓練系統），是美國用于部隊訓練的第一個分布交互虛擬現實系統，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場環境。聯網演習，比起實戰演習來，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展，使得分布式虛擬現實技術得到了更好的發展。網格技術的核心是解決網絡上各種資源的動態共享與協同應用。軍事網格是由各種通信衛星、微波中繼站、地面光纜、無線電臺、野戰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、數據庫、地理信息系統等計算信息設施組成，具有廣域分布、無縫連接、動態擴展和高度集成的特點。

軍事領域虛擬現實的實際需求、現代分布式虛擬現實技術的發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實技術和構造網格環境下的虛擬現實系統奠定了良好的基礎，我們稱之為“基于網格的虛擬現實”。

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）