混合現實技術在軍隊院校綜合演練過程中的應用與思考

【摘要】本文系統闡述了軍隊院校綜合演練與混合現實技術的發展現狀，并探討了混合現實技術的概念及特點，以及將混合現實技術應用至軍隊院校綜合演練的發展現狀和應用前景，最終介紹了我校飛行器動力工程專業綜合演練過程中應用混合現實技術的實例及特點。

【關鍵詞】混合現實技術|軍隊院校|綜合演練

一、軍隊院校綜合演練的發展現狀

綜合演練是大四年級學員在完成在校期間所有理論課學習的基礎上，根據部隊軍事訓練大綱，結合崗位職責、任務需要，分別扮演不同崗位角色，分工協作、密切協同，進行系統性、專業性的訓練[1]。訓練環境和條件要接近于實戰，訓練要有較大的難度和強度，用以檢驗和提高學員在各種復雜情況下的組織指揮能力，以及在艱苦復雜條件下連續作戰的能力和應變能力。對于學員來講，綜合演練是貼近實戰、貼近裝備的最好時機，是邁向基層、奔赴戰場的重要環節。近年來，各院校嚴格落實練兵備戰要求，扎實開展多科目、全流程的實戰化綜合演練活動，幫助學員盡可能熟悉畢業后第一任職崗位，實現院校教育與部隊崗位精準對接[2]。隨著人工智能、物聯網等新理論、新技術和新方法的發展應用，催生裝備智能化信息化不斷發展，武器型號和作戰理念都在飛速發展，這對培養具有創新思維能力和全球戰略視野的復合型軍事人才提出了新的迫切要求，也為綜合演練實踐過程的要素流程與訓練效果提出了創新性發展的要求。

（一）戰場環境求“真”

隨著戰爭形態演變，戰場環境發生了深刻變革，已經成為一個涵蓋內容多、關聯程度高、轉換變化快的“巨系統”。為幫助學員適應復雜戰場環境，綜合演練的訓練場所要盡可能還原戰場環境，訓練任務要嚴格向備戰打仗需要靠攏，內容要緊密貼近信息化戰爭特色，訓練崗位要服從部隊典型作戰編成，多渠道、多維度、多方式、全方位地創建身臨其境的沉浸式課堂教學模式。

（二）標準要求定“高”

綜合演練絕不是走流程、完任務。作為學員邁向戰場的關鍵一步，需要嚴格按照實戰標準組織實練、實訓、實考，對學員能力的要求越高，他們在未來的戰場上就越從容。演訓過程中。按照“統一標準、專攻細節、覆蓋全員、整體提高”的思路，細致分析當前訓練進度、訓練標準、訓練計劃等情況，從抓細節入手提升思想認識，夯實訓練基礎，提升訓練質效。

（三）導調情節想“實”

戰場態勢瞬息萬變，指揮員必須時刻保持頭腦清醒，因時而變、因勢而變。通過快節奏、高強度演練，讓學員們尋找自身短板，夯實隊員協同配合能力，同時檢驗單兵的綜合反應能力，為下一步實戰化訓練打下堅實基礎。在演訓過程中，臨機設置特情，更加貼近戰場環境。目光向實戰聚焦，訓練向實戰靠攏，全面錘煉戰斗員在復雜環境下的打贏本領。

為培養高層次聯合作戰人才，軍隊院校綜合演練過程具有普遍的技術性與實踐性，對演練模式與訓練儀器設備的使用提出了更高的要求。將互聯網與人工智能技術應用于新時代軍校綜合演練過程，為教學內容的創新與深入提供了更豐富的可能。MR（Mixed Reality）技術[3][4]，即混合現實技術，是虛擬現實技術的進一步發展，該技術的關鍵在于它不單單可以呈現虛擬環境，還可以與現實世界各事物相互交互。它是通過在虛擬環境中引入現實場景信息，將虛擬世界、現實世界和用戶之間搭起一個交互反饋信息的橋梁，從而增強用戶體驗的真實感。將混合現實技術應用在軍隊院校的綜合演練，可以將部分實裝與虛擬設備聯合起來，為操作號手創建一個互動式、身臨其境的訓練環境，還原任務場景，提高學員在演練過程中的參與度，發展前景十分廣闊。

二、混合現實技術的發展現狀

（一）混合現實技術的定義及特點

混合現實技術是虛擬現實技術和增強現實技術的創新結合，以數字信息與真實世界的融合方式，為用戶提供全新的交互體驗。具有以下幾個特點[5][6]：

1.虛實融合：指的是虛擬物體和現實世界可以顯示在同一視線中。它能夠克服單獨虛擬場景中表示所導致的真實感不足，也能降低虛擬場景中的復雜場景構建的困難，同時解決二維視頻場景中三維空間感不足、場景目標信息的分析計算不便等問題；

2.實時交互：用戶可以與實現世界和虛擬物體進行實時的自然交互。它允許用戶與虛擬對象進行互動，從而創造出更加真實和沉浸式的體驗。實現實時交互的關鍵在于對用戶輸入的實時處理和反饋，以及虛擬對象的動態響應。主要是利用傳感器技術獲取用戶的位置、姿態和設備信息，實時生成虛擬對象和場景，為用戶提供視覺體驗，最后通過算法處理，對用戶輸入進行實時處理，如手勢識別、視線追蹤等，以實現與虛擬對象的互動。

3.三維注冊：虛擬物體可與現實世界對準精確。通過MR顯示設備，用戶可以同時看到真實環境和虛擬全息影像，加之手勢、語音、視覺等方式的加持實現兩者互動，真正搭建了虛擬世界和現實世界溝通的橋梁。需要注意的是，混合現實技術的成功要在一個能與現實世界各事物良好溝通的環境中，關鍵是要及時獲取到信息以及與現實世界進行交互。

目前，混合現實技術已經在學科教學、在線虛擬課程建設、醫療、建筑與電氣工程等領域初步應用，滲透進社會的各個角落，具有巨大的發展潛力。在教育領域，混合現實可以為學生提供更加豐富、直觀的學習體驗；在醫療領域，混合現實可以幫助醫生進行手術模擬和實時指導；在零售領域，混合現實可以為顧客提供個性化的購物體驗；在娛樂領域，混合現實可以提供更加沉浸式的游戲和娛樂內容。

（二）混合現實技術在軍隊院校綜合演練過程中的探索與實踐

軍隊院校的綜合演練課程是理論向實踐跨越的重要紐帶，對培養畢業學員首次崗位任職能力、裝備操作指揮能力與組訓管理能力具有重要意義。隨著信息化作戰的快速發展，新概念、新武器逐步列裝，混合現實技術所提供的經濟性、真實性、直觀性和交互性等優勢可有效提高信息時代的作戰效能，幫助解決綜合演練過程中的許多難題，有效提高聯合作戰背景下學員作戰素養，拓寬學員成長路徑的深度和廣度。當前，各軍隊院校普遍加大規模與力度，競相掀起混合現實技術的研究和應用熱潮。

陸軍勤務學院與勤務保障中心聯合構建綜合演練的內容體系。早在2001年，第二炮兵工程學院（現為火箭軍工程大學）陳家照[7]等人對混合現實技術在戰略導彈部隊綜合演練中的應用進行探討，他提出可以通過分布式的虛擬現實系統將各部分聯結起來，操作號手感覺是在一個“真實”的測試、發射環境。不但能與虛擬裝備交互，還能與其它操作號手交互。國防大學政治學院的劉軍玉[8]指出，混合現實技術，對于提高軍隊院校實踐教學質量和水平，推動軍隊任職教育面向未來、面向戰場，向部隊需要靠攏、向備戰打仗聚焦具有十分重要的意義，應將基于混合現實技術的實踐教學作為一項重要的系統工程，綜合建設、大力發展。空軍勤務學院的羅軍洪[9]等人分析了目前制約機場保障專業綜合演練效果提升的因素和混合現實技術在機場保障專業綜合演練中應用的意義，然后從構建模擬戰場、模擬技術手段、對部分在現實中難以開展的科目進行重點模擬等方面探索了虛擬現實技術在機場保障專業綜合演練中的應用途徑。中國軍事學會的孫柏林[10]對美國的混合現實技術應用概況、美軍的混合現實技術應用概況、以及美軍應用混合現實技術的啟示等問題進行分析。他指出，美軍在模擬作戰訓練、幫助指揮官進行任務規劃、預演與決策以及武器系統構建、評估與測試等領域都有虛擬現實技術的建設與應用。尤其是為軍事演練提供了新的虛擬戰場環境、單兵模擬訓練和評判方法等，能夠以較少的投資、最低的風險而又逼近現代戰爭的方式，達到訓練士兵、論證軍事理論、演示戰斗策略、評估武器裝備的效果。

三、我校混合現實技術應用實例

為全面加強實戰化軍事訓練，全面提高訓練水平和打贏能力，緊跟人才培養方案需求，我校飛行器動力工程專業大四學員在畢業前進行以崗位操作能力及作戰指揮能力為培養目的的裝備綜合演練演訓工作。此次綜合演練是學員貼近實戰、貼近裝備的最好時機，也是邁向基層、奔赴戰場的重要環節，但組織實施難度較大，主要存在以下難題。

（一）難以創建復雜動力系統實戰化教學平臺與場景

飛行器動力工程專業涉及導彈型號多、裝備結構復雜，涉毒、易燃、易爆，綜合演練安全訓練風險大，人才素質要求高，為戰斗力生成帶來了嚴峻挑戰。在此背景下，綜合演訓平臺與場景必須滿足學員在安全無風險的情況下進行各號手操作訓練，并可應對突發事件。打造實戰化教學平臺是推進實戰化教學的重要手段，要力爭最大限度地實現課堂與戰場的“無縫對接”，才能讓人才培養更貼近部隊實際，更加貼近實戰任務需要，滿足未來戰斗力發展。

（二）難以滿足新形勢下信息化裝備綜合演練需求

隨著信息化技術在裝備領域的廣泛應用，導致一系列戰術技術性能優異的信息化裝備逐步投入作戰。要想駕馭信息化戰爭，武器控制能力與部隊指揮水平至關重要。在日常訓練過程中，必須搭建一套可靠的指揮訓練控制系統，來實現任務分配、指令下達、溝通協調等，以適應新形勢下信息化裝備的綜合演練需求。

為創設綜合演練實戰化場景，滿足新形勢下信息化裝備綜合演練需求，我校飛行器動力工程專業教室布設了全息系統、AR訓練系統及VR訓練系統，主要目的是培養學員對關鍵裝備的結構原理理解能力以及組裝拆裝操作能力。例如，通過空間交互筆操作和主動式3D眼鏡沉浸式觀看方式來虛擬拆裝關鍵裝備。還可以通過設備臺體內主控主機與AR眼鏡進行交互，實現硬件與虛擬場景的聯動。除此之外，通過目標空間定位匹配，語音識別、手勢交互等搭配訓練面板的使用，學員與虛擬對象相互配合，可以實現多個關鍵號手的操作訓練。真正為學員創設一個實戰化訓練場景，是學員戰斗力快速提升的重要手段。主要具有以下幾個特點：

1.高度逼真模擬

通過先進的3D建模技術和物理引擎，創建與部隊操作幾乎一致的訓練環境、裝備構成、操作流程。使學員在虛擬環境中能更真實的體驗、感知與互動，實現良好的訓練效果。

2.多樣化場景設計

可以根據不同的操作需求定制不同的情境與任務，包括單號手操作訓練（AI號手配合）、多號手聯合操作訓練及指揮流程訓練。除此之外，還可考驗學員在復雜多變環境下操作的應變能力和專業技能，如維護保養、故障排除等。

3.可量化評估體系

系統搭載了考核評估體系，考題涵蓋了操作過程中的難點、薄弱點知識，可以實時分析學員操作水平。通過考核評估，可有效掌握學員學習動態，以便進行指導改進。

4.隨時無限制訓練

與大型訓練裝備不同，該系統訓練不受時間與次數限制，訓練過程中發生故障率的可能性低。學員有訓練需要可隨時打開設備對薄弱部分進行反復練習，極大地提升了訓練效率和靈活性，也提升了設備的利用率。

5.降低訓練成本

相較于傳統實地操作演練與實物模型訓練，該訓練系統不需要任何實體介質，也無需考慮對裝備的損耗，可實現低成本運行。

四、未來展望

混合現實技術模擬性強、顯示質量優、采用自然方式交互，能夠為學員提供低成本無限制的訓練機會，有效改善傳統的教學形式和學習方式，是軍隊院校綜合演練進行創新改革的重要推手，對學員邁入任職崗位起到關鍵作用。將混合現實技術應用至軍隊院校綜合演練活動，可以借助設備實現訓練裝備結構“可視化”，通過反復練習提升學員訓練效果，為培養專業基礎強、作風能力硬的高素質軍事人才添磚加瓦。中國軍轉民

參考文獻

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[2]雷磊，趙云，張云峰.陸軍院校綜合演練實戰化內容體系研究[J].軍事交通學報，2022，1（06）：42-45.

[3]羅兵，李啟元，段立.綜合演練類課程實戰化教學改革思考[J].海軍工程大學學報（綜合版），2019，16（04）：34-36.

[4]張鳳晶，譚海峰，范秀英.軍隊院校任職教育實戰化教學模式探析[J].現代交際，2020（17）：7-9.

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[6]王博洋.基于混合現實的測試外場真實場景仿真技術研究及應用[D].四川：電子科技大學，2023.

[7]陳家照，關正西，夏志向.虛擬現實技術在戰略導彈部隊中的應用探討[J].系統仿真學報，2001（S2）：333-335.

[8]劉軍玉.虛擬現實技術在軍隊任職教育院校實踐教學中的應用構想[J].高教學刊，2017（24）：96-98，101.

[9]羅軍洪，薛政宇，王曉暉.虛擬現實技術在機場保障專業綜合演練中的應用探討[J].西部素質教育，2017，3（01）：187-188.

[10]孫柏林.虛擬現實技術在美國軍隊中的應用述評[J].計算機仿真，2018，35（01）：1-7.

（作者簡介：任碧云，火箭軍工程大學導彈工程學院，講師，碩士，研究方向為飛行器動力工程專業教學；田干，火箭軍工程大學導彈工程學院，副教授，博士，研究方向為飛行器動力工程專業教學；莊軍臣，火箭軍工程大學導彈工程學院，本科，研究方向為教學管理）