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

魏增業(yè) 徐恒偉 劉見文

摘 要：進入21世紀以來，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(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、聽覺及其他感覺整合起來，并提供一個逼真的虛擬空間，受訓(xùn)人員通過各種必要的人機交互設(shè)備，使操作人員有身臨其境的感覺，從而可以大大提高訓(xùn)練質(zhì)量。

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

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）技術(shù)簡稱VR技術(shù)，它集成了計算機圖形技術(shù)、計算機仿真技術(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)成具有人機交互功能的特殊環(huán)境。對于軍隊來說虛擬現(xiàn)實技術(shù)是信息化條件下真實戰(zhàn)場環(huán)境模擬的一種重要技術(shù)手段，對于推動和發(fā)展軍事訓(xùn)練具有十分重要的現(xiàn)實意義。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點

虛擬現(xiàn)實技術(shù)使參與者置身于虛擬世界中，環(huán)境、人像都猶如在真實場景中，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、聽覺、觸覺、味覺和嗅覺等感覺。

（一）多感知性。所謂多感知是指除了一般計算機技術(shù)所具有的視覺感知、聽覺感知之外，還有力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。

（二）沉浸性。又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。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算機創(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，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現(xiàn)實世界中的感覺一樣。

（三）交互性。指用戶對模擬環(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（包括實時性）。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。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)境是人想象出來的，同時人沉浸在這個環(huán)境中能夠獲取新的知識，從而產(chǎn)生新的想法，因此可以用來實現(xiàn)一定的現(xiàn)實目的。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現(xiàn)真實存在的環(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)實技術(shù)在軍事訓(xùn)練中的應(yīng)用

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的模擬訓(xùn)練，它可以使受訓(xùn)的戰(zhàn)士在聽覺和視覺上真實地體驗到戰(zhàn)場環(huán)境的各種特征。

（一）模擬單兵武器訓(xùn)練

最早運用虛擬現(xiàn)實技術(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，通過對戰(zhàn)場環(huán)境圖形以及戰(zhàn)場各種聲音（如炮彈的爆炸聲、車輛的轟鳴聲、飛機的呼嘯聲等）的模擬，為受訓(xùn)者創(chuàng)設(shè)一個真實立體的“戰(zhàn)場”環(huán)境，使其產(chǎn)生身臨其境的感覺，從而提高訓(xùn)練的質(zhì)量和訓(xùn)練效益。

（二）模擬戰(zhàn)場環(huán)境訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以生動地構(gòu)設(shè)虛擬戰(zhàn)場、虛擬飛行、虛擬駕駛、虛擬漫游、虛擬體育仿真等場景。虛擬戰(zhàn)場環(huán)境是利用虛擬現(xiàn)實軟、硬件技術(shù)，將重要戰(zhàn)場數(shù)據(jù)，如戰(zhàn)場地形、戰(zhàn)場場景、戰(zhàn)場態(tài)勢、戰(zhàn)場人員、戰(zhàn)場武器裝備等進行處理，為使用者創(chuàng)造出幾近真實的立體戰(zhàn)場環(huán)境，從而模擬戰(zhàn)場中出現(xiàn)的各種問題。

（三）指揮員模擬指揮訓(xùn)練

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以將整個戰(zhàn)場態(tài)勢逼真地呈現(xiàn)出來，設(shè)置不同的戰(zhàn)場背景，給出不同的戰(zhàn)場情況，指揮者可通過立體頭盔、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)方式會有不同的作戰(zhàn)效果，像參加實戰(zhàn)指揮一樣，從而提高指揮者戰(zhàn)技術(shù)水平。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)對我軍軍事訓(xùn)練發(fā)展的啟示

近年來隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，部隊也開始認識到將虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用于軍事訓(xùn)練中可能帶來的巨大優(yōu)勢和效能，從而開始增大對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的關(guān)注和投入。通過對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在美軍軍事訓(xùn)練領(lǐng)域應(yīng)用的分析，可為部隊軍事訓(xùn)練提供一定的參考借鑒，特別是在實戰(zhàn)化訓(xùn)練中發(fā)揮其潛力，進而提升能打仗、打勝仗的作戰(zhàn)能力。

（一）重視虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軍事領(lǐng)域的運用

研究表明，對于高端VR的需求在持續(xù)增長中，著眼于未來戰(zhàn)爭作戰(zhàn)聯(lián)合化和一體化的特點，傳統(tǒng)的集中式模擬訓(xùn)練很難達到高標(biāo)準的訓(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)練中心通過現(xiàn)代化通信技術(shù)，控制作戰(zhàn)單位及各級指揮員的模擬系統(tǒng)終端來實現(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)和解決實戰(zhàn)中可能出現(xiàn)的問題。

（二）瞄準未來作戰(zhàn)需求構(gòu)建多維虛擬戰(zhàn)場

用于戰(zhàn)場環(huán)境模擬時，可以在真實戰(zhàn)場環(huán)境中融合虛擬物體，增加或強調(diào)肉眼無法看見的環(huán)境信息，給戰(zhàn)士提供最全面、最直觀的戰(zhàn)場狀態(tài)信息。運用虛擬現(xiàn)實技術(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、聽覺、觸覺、力覺、味覺等多種感覺通道的環(huán)境建模等多維虛擬戰(zhàn)場的可視化平臺，使受訓(xùn)者“沉浸”其中，進行“實戰(zhàn)”，將成為駕馭現(xiàn)代戰(zhàn)爭的理想環(huán)境，大大提高指揮員在復(fù)雜多維的戰(zhàn)場環(huán)境下的聯(lián)合作戰(zhàn)能力和情報獲取能力。

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

應(yīng)對多種安全威脅，完成多樣化軍事行動任務(wù)，是新世紀新階段歷史賦予我軍的使命。信息化條件下的軍事訓(xùn)練對受訓(xùn)者和部隊快速反應(yīng)能力、打擊能力和對戰(zhàn)場的心理承受能力以及恢復(fù)、適應(yīng)能力要求越來越高。大力推進虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入軍事訓(xùn)練，因為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的沉浸、交互和想象可以使受訓(xùn)者對現(xiàn)實戰(zhàn)爭和作戰(zhàn)的復(fù)制、模擬和未來作戰(zhàn)的預(yù)判和應(yīng)對會與實戰(zhàn)效果更為貼近和一致。同時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在心理學(xué)的應(yīng)用研究也表明，大多數(shù)士兵在戰(zhàn)場上心理產(chǎn)生的焦慮、恐懼等狀態(tài)主要是因為對未知環(huán)境的陌生、不熟悉，通過虛擬現(xiàn)實模擬“實戰(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，形成真實的心理感受，在心理和技能上實現(xiàn)突破。

當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實技術(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)實技術(shù)的理論研究、系統(tǒng)開發(fā)、應(yīng)用推廣等方面都取得重大的進步，顯示出虛擬現(xiàn)實技術(shù)巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用于軍事訓(xùn)練不僅可以減少訓(xùn)練成本，降低危險性，還可以大大提升訓(xùn)練、演習(xí)效果，這也讓虛擬現(xiàn)實技術(shù)成為了仿真實戰(zhàn)的重要手段，隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，它必然會在軍事方面得到更加廣泛的應(yīng)用。