VR技術在軍事訓練中的研究與應用

周寶林+劉軍+董曉峰

摘 要 本文介紹了VR技術及在軍事領域的研究和應用，分析了目前我國VR技術在軍事應用中存在的問題并給出了VR在軍事訓練中的建議，為我國VR技術在軍事訓練中更好的應用和健康有序的發展提供了有力的支持。

關鍵詞 VR技術；軍事訓練

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）188-0038-02

今天，VR技術的應用已經融入到包括航空航天、國防軍事、公共安全、社交等的各個領域。通過VR進行軍事訓練，不僅具有訓練環境安全、訓練效果顯著、經濟效益明顯、組織訓練便捷的優點，而且具有在保證訓練者安全的前題下，完成在實裝訓練中很難完成的伴有高危險性、強破壞力、極端條件下的科目訓練，優勢十分明顯。因此，VR技術將會是在軍事訓練領域內最具有應用前景的技術之一。

1 VR技術及其在軍事訓練中的應用

1.1 VR技術的基本內涵

VR技術（Virtual Reality），是運用了計算機圖形與多媒體技術、傳感器技術、人機交互技術、網絡技術、立體顯示技術以及仿真技術等多種科學技術綜合發展起來的計算機領域的新技術；是計算機生成的、模擬人類感覺的世界的實時表示，也稱之為虛擬環境[1]。計算機技術是VR技術的核心，結合相關技術，生成和真實環境相似的數字化環境，該環境不但可以讓用戶在視覺、聽覺、觸覺上難辨真假，而且用戶可以和虛擬環境中對象進行互動、相互作用、相互影響，使用戶產生親臨相應真實環境的感受。經過30多年的發展，VR在許多行業領域取得了可喜的應用成果，成為其發展的新的信息技術支撐平臺。軍事訓練是VR應用最早、最多的領域[2]。

1.2 國外VR技術在軍事訓練中的研究與應用

20世紀90年代，英國耗資260萬美元研制了炮兵虛擬訓練系統，并在炮兵部隊投人使用。該系統被廣泛的用于炮兵的偵察訓練中，并充分體現出了高效、經濟、環保的優點，現已在包括皇家炮兵學校的5個軍事單位進行配備[3]。荷蘭TNO物理和電子實驗室研制了虛擬發射“毒刺”（Stinger）導彈的虛擬訓練器。“毒刺”導彈是一種用來對付低空飛行的飛機的便攜式肩射導彈，被世界上許多國家的陸軍所采用[3]。美軍在20世紀80年代就開始將虛擬現實技術引入訓練領域，一些軍事專家稱之為“軍事訓練領域中劃時代的革命”[4]。20世紀80年代初，美國就構造了一個VR系統，通過遠程網絡將美國、英國和德國的仿真器連接起來，進行異地的軍事訓練。美軍將VR技術應用于軍事訓練的很多領域。

1.3 我國在軍事訓練中對VR的應用

追溯我軍的虛擬訓練，1981年以前，主要使用一些比較簡單的，物理、機電器材的模擬訓練器材進行訓練。1981年—1985年，是以激光設備和機械電動式模擬器材為主要訓練手段。1985年—1996年，計算機仿真、分布式交互網絡和多媒體器材模擬器開始被應用。1998年，分布交互式作戰指揮模擬系統開發成功，并部分裝備部隊。1998年至今，我軍已將VR應用于包括飛行員、艦艇、炮兵、坦克等多個兵種的軍事訓練中去。VR在軍事訓練中得到了廣泛的發展。但與發達國家相比，我軍的虛擬訓練水平不高，虛擬裝備也比較粗糙。軍事訓練中，以虛擬現實思想的應用為主，多采用實際和虛擬結合的方式進行訓練。

2 我國VR技術在軍事訓練應用方面面臨的

問題

1）VR產品的開發需要投入大量的人力、物力、財力和時間，開發難度大、周期長，而針對軍事訓練的VR產品被開發出來后，由于需求量有限，不會大量投入生產，因此造成VR產品的開發成本特別高。

2）資源數據庫比較匱乏。一個完善的VR軍事訓練系統要以龐大的資源數據庫為支撐，這樣完成的產品才能滿足各項軍事訓練科目的需要。以坦克VR軍事訓練系統為例，要完成一項指定的作戰任務，需要有坦克自身的戰技術指標數據、環境數據、協同兵力數據、敵軍數據等大量的數據做支撐。而其中僅環境數據就包括位置、地形、聲音、光線、味道、時間、天氣等數據。由此可見要建設一個完備的VR軍事訓練系統需要一個龐大的資源庫，但是就目前而言，這些數據庫資源還是比較缺乏，相信隨著各種數據庫的不斷完善，這個問題將會逐漸得到解決。

3）由于VR技術還未成熟和數據庫匱乏以及一些還未解決的影響VR技術發展的瓶頸問題。例如：各類數據的獲取，以及多源數據/模型無縫融合，新概念數據獲取機制與設備，非剛體物理建模及自由交互與實時逼真響應，行為、智能與演化模型，模型的可建模性、復雜性與可信性，真三維顯示與自然化人機交互機制與交互設備，應用效果的評價等技術問題[2]。使現階段的VR軍事訓練產品存在功能不夠完善，使用者浸入感不強等問題。例如某坦克訓練綜合模擬器，其采用的視景還是模仿狀態，而且場景、畫面的質量也不高，逼真度不夠；空間采用開放式或半開放式的結構，還沒有使用密閉式的結構；底盤采用固定模式，不能模擬出坦克在不同路面上的顛簸起伏、發動機的轟鳴、發射炮彈和被擊中后坦克的震動狀態，造成訓練“沉浸感”不強，和“身臨其境”有很大差距。

4）后續性建設問題。目前，我軍的裝備實力快速增強，裝備的更新換代也較快，VR軍事訓練系統也必須緊隨裝備更新而升級，才能滿足軍事訓練的需要。VR產品的升級開發還需要投入大量的資金，但這部分的資金又沒有明確的保障人，從而導致升級換代比較滯后裝備發展。另外，VR產品的研制人和使用人通常是各負其責，VR產品使用過程中出現一些設備故障，如果涉及到深層次的問題，使用人很難解決，研制人分屬不同單位，協調維修相對繁瑣，造成設備維修不及時，影響到正常的教學，降低設備使用率，導致產品績效降低。

5）專業的VR軍事訓練系統組訓人才匱乏。VR軍事訓練系統需要大量的專業的組訓人才，這些專業人員不僅要熟悉了解VR產品的使用、維護、保養和簡單的維修技能，還要掌握豐富的軍事專業技能，以達到對使用VR產品的訓練人員專業技能的指導和評估。

3 對VR軍事訓練系統建設的幾點建議

1）加大對VR軍事訓練系統開發的投資力度。VR產品的價格盡管十分昂貴，前期投入巨大，但VR軍事訓練系統的優勢尤其明顯，其在部隊戰斗力形成和安全訓練方面有不可替代的作用，而且在投入使用后其的經濟效益也十分明顯，可以產生巨大的經濟效益。

2）完善數據庫建設。一要組織專門數據收集人員，對軍事專用數據進行收集、整理，形成軍事專用數據庫。二要與地方相關企業、單位實行公用數據共享，互通有無，對大數據庫進行完善整理。

3）充分發揮已經成熟的技術優勢，使之最大限度地應用于VR軍事訓練系統，增強系統的功能和使用效果。對有些不成熟的技術，要預留接口，使之能夠一旦發展成熟即可應用到軍事訓練系統中，以保證系統的最優狀態。

4）完善裝備模擬器后續性建設保障體系。美軍對裝備的后續保障一直采用“研制、生產、維修、退役”終身負責制，將裝備的后續保障承包給了裝備制造商，裝備制造商負責裝備從“出生”到“死亡”的全過程，這種方法不僅充分保障了裝備的戰斗力，而且促進了裝備的可持續發展。這一方法可以借鑒到我軍的裝備模擬器的建設中去，能有效解決我軍裝備模擬器后續性建設存在的主要問題。另外，使用方負責日常訓練中出現的一些小問題、以及日常固定的維修保養，包括更換通用故障的電子產品，維修普通機械故障等。這樣通過研制方和使用方的有效結合，優勢互補，齊心協力完成裝備模擬器的后續建設。

5）建立VR設備專業人才培養平臺。要充分發揮設備功能，須有一支專業化的人才隊伍。要求組訓人員操作熟練，專業知識豐富，能指導參訓人，解答疑問，并了解設備構造，能排除一般故障，確保訓練的順利進行。教員隊伍要達到這一要求就需要有一個合適的教員培養平臺，從選、用、培養著手，建設好優良的人才培養生態系統。

參考文獻

[1]吳學政.VR（虛擬現實）技術在大學生安全教育中的應用研究[J].中國新通信，2016，18（20）：134-135.

[2]趙沁平.“VR+”推動行業升級換代[N].中國電子報，2016-5-20（1）.

[3]李湘德，趙儉.VR技術的軍事應用研究[J].科技進步與對策，2003（14）：81-83.

[4]陳金山.虛擬現實技術在美軍單兵訓練中的應用及啟示[J].軍事體育學報，2014，33（1）：73-74.

作者簡介：周寶林，工程師，研究方向為作戰。

劉軍，青島潛艇學院模擬器訓練中心。

董曉峰，青島潛艇學院模擬器訓練中心。