虛擬現實技術在無線電管理中的應用探討

郭銳龍

摘 要：通過對虛擬現實技術的概念、特征以及相關技術進行介紹，再引入當前虛擬現實技術在各個領域以及無線電管理中的應用狀況，然后從基站/臺站規劃、無線電監測、無線電分析、提高監管者決策能力、設備研發及虛擬無線電對抗等方面，重點探討在基站/臺站規劃和無線電數據分析中的應用。

關鍵詞：虛擬現實 無線電 分析 監管

1.引言

長期以來，無線電作為國家資源，其管理和監管需要投入大量的人力、財力以及技術力量，不斷的探索和研究更加科學有效的管理機制、新理論和新方法。無線電的不可見性使得對其的管理和監管難度更高，虛擬/增強現實技術的加入，將更加直觀和有效的展示無線電在空間的存在，也更加有利于無線電監管機構對無線電的有效管理。本文探討的主要利用虛擬現實中的顯示技術將無線電在虛擬的世界中以“全息影像”的方式呈現在使用者面前。

2.虛擬現實技術

虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）是一項誕生不到30年，最近幾年迅猛發展的一門新技術，它利用軟硬件技術讓使用者進入一個模擬三維空間的虛擬世界中。從感官、聽覺、觸覺等方面使得使用者如同身臨其境一般，可以快速的、沒有時域和空域上的現實去觀察和研究三維空間中的事物。

3.VR系統的特性

VR系統是多種技術的綜合，對使用者的頭部、眼部、和四肢進行跟蹤，最大程度的方便用戶操作，減輕用戶的負擔，從而提高系統工作效率。在1993年的世界電子年會中，美國的科學家Burdea G和Philippe Coiffet提出了著名的“31理論”，即VR技術具有三個突出的特性：沉浸感、實時交互性和構想性。

沉浸感：作為VR技術的核心技術特性，是讓使用者感覺自己是計算機系統所創造的虛擬世界的一部分，包括視覺、聽覺、觸覺甚至味覺等的感受。如在基站/臺站規劃選址中，通過三維地理信息圖像庫，包括天氣背景、地形環境、交通狀況、地質信息等的模擬，從而讓勘測人員在還沒有實地考察前，先對其目的地有一個“身臨其境”的認識和認知

實時交互性：指用戶對虛擬世界中的物體可操作程度和從環境得到反饋的自然程度。交互的產生主要依賴頭盔顯示器、數據手柄等，如在無線電分析中，可模擬操作無線電發射、接收、監測等過程，而這些設備能通過直觀的圖像、聲音等及時的反饋。VR系統的最大的特點就在于與使用者的實時交互。

構想性：是指虛擬環境是人想象出來的，同時使用者沉浸在這個系統中能夠獲取新的知識，從而產生新的方法。如在現實生活中，無法通過實地測試去測量黑廣播對飛機的影響，而在虛擬的環境中可以模擬復雜電磁環境對航空的影響，從而提高認知度和決策。

4.VR系統的相關技術

一個典型的虛擬現實系統主要由計算機、輸入輸出設備、虛擬現實設計/瀏覽軟件等組成。用戶以計算機為核心，通過輸入輸出設備與應用軟件的虛擬世界進行交互。

5.構建虛擬無線電管理場景

5.1.進行基站/臺站規劃

對于無線電管理者來說，規劃工作十分的重要，如對臺站、基站的規劃往往需要考慮眾多的因素，例如，土地利用、經濟、交通以及法律等社會因素；氣候、地質、地形、水等自然因素等。在對于該過程中的應用主要有兩類

規劃信息的查詢與存儲。在基站/臺站的規劃，對土質數據庫系統、地域信息系統、地理信息系統和城市政策數據庫等的查詢與存儲。這一類數據庫都是數字化程度高，而可視化程度低，數據表現形式抽象，可接受性差。例如，若地理信息系統中對于地形地貌的描述均由數字來表現，則可讀性很差；如果表現為真實的三維模型，讓使用者仿佛置身其中，可以從不同角度，并且模擬不同的天氣等條件從各個方面去觀察，不但可以得到必要的數據，還可以對將來可能發生的情況進行部分預測。

規劃表現集成。目前，對于新建臺站/基站的需求確定后就會進行地質勘測等相關工作，這個過程是非常消耗人力、物力和財力的過程，并且還有在消耗大量人力和物力財力后更改或者放棄方案的風險。如果引入虛擬現實技術，在得到新的建站需求后，從各個相關數據庫系統中拿到信息后，在虛擬世界中進行地質、地理信息等相關分析，并建立虛擬站。在虛擬站建成后可通過模擬自然、人文環境可“身臨其境”的去使用，得到部分的“使用數據”，然后根據匯總的數據進行真實站點的建立，可以大量的節約成本。

5.2.進行復雜電磁環境模擬和分析

基于VR系統可對現實世界中無法進行的一些特殊場景進行模擬，例如復雜電磁場對民航客機的影響。在日常生活中，由于安全等因素，不可能到機場進行復雜電磁場的模擬、測試和分析。在VR虛擬的世界中，可以將真實世界進行高度還原，機場的所有模型包括飛機、建筑、人物、天氣等等均可進行模擬。在虛擬的世界中，可以模仿各種電磁波、黑廣播、無人機對客機的起降的影響。針對客機在模擬世界中的表現，以及多方位模擬電磁環境，以及黑廣播，可以更加方便指導日常工作中，提高決策力。

無線電管理中，一個非常重要的階段就是對一定區域內的信號進行分析。對例如頻段占用度、信道占用度、信號覆蓋率等指標的分析和匯總。增強現實技術（AR，屬于虛擬現實技術的一種）的應用，將極大的改觀當前頻譜分析結果展示的方式。利用AR和現實世界的互動性，可將無線電以可見光譜的形式展示在真實的世界中（需借助AR現實設備），更加直觀的進行頻譜資源的使用分析。

6.結語

VR技術已成為信息領域中繼多媒體技術、網絡技術之后被廣泛關注及研究、開發與應用的又一熱點技術，而無線電的不可見性正好可以在虛擬世界中還原和模擬。隨著技術的不斷發展，VR技術正在朝著更加真實化、輕量化方向發展，VR設備的不斷更新，無線技術、裸眼3D等技術的發展，未來的VR技術可在黑廣播查處、移動路測等方面進行進一步的應用。

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