虚拟现实技术在军事训练中的应用及未来发展前景一、综述虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一系列高新技术如计算机软件、硬件、图形学、多媒体、人工智能、智能人机接口、传感器、高性能计算技术以及人类行为学、心理学等多领域最新技术的汇集与融合。

它是建立在自动控制技术、计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术、传感器技术及人工智能技术基础之上，本质上是一种在系统仿真技术的基础之上发展起来的高级接口技术，但是它与仿真技术有明显的区别。

虚拟现实的目的是为人与实际环境之间接的交互提供一种自然的、方便的界面，即所谓的虚拟环境。

虚拟环境可以给人一种进入真实环境的效果，人可以与虚拟环境交互，通过改变虚拟环境，进而实现改变实际环境的目的。

像IT界其他高新技术一样，比如计算机、Internet等，这些新技术不仅是首先应用于军事领域，同时军事领域的应用需求与研究也是这些技术逐步发展成熟的决定性推动力量，VR技术也不例外，在军事训练准备中发挥着越来越重要的作用。

下面就对虚拟现实技术在军事训练中的应用和发展前景做简要的分析。

二、虚拟现实技术特点1.对于一个人造的环境，人需要有参与的感觉，不能只是此环境的外部观察者，人要对虚拟现实技术中的武器装备进行自主操作，在虚拟技术中掌握武器装备的使用方法。

2.虚拟现实依赖于3维立体的、头跟踪的显示，以及手身体跟踪和双耳声音，虚拟现实是一种有临场感的多传感的体验，给人以身临战场的真实感觉。

3.虚拟现实技术中的场景与实际作战场景的地形和标志物相似，可以使作战人员提前适应战场环境。

4.虚拟现实技术中设计各种突发事件，增强士兵处理突发事件的能力，培养作战小分队的团结协作能力。

三、在军事训练中的应用（一）在新式武器研究方面在新式武器与装备的研制和应用上，军事模拟也可以得到很大的效益。

比如，在美国国防部测绘局在1995年8月到9月北约对波黑进行大规模空袭期间，曾在意大利的空军基地建立一个作战模拟设施，利用侦察卫星拍摄的高分辨率图像与测绘据提供的波黑地区的数字地图相结合，通过作战模拟所产生的灵境环境，模拟战斗机在波黑地区上空的飞行。

经过这个仿真环境的训练，极大地提高了实战的成功率和飞行员的适应性。

（二）作战训练与人才培养方面这些方面的应用主要体现在以下几个方面：首先是彻底检查部队的训练战略，更新传统的训练观念，培养单兵或小范围作战编组的作战技能。

这些仿真系统的准确性和逼真性得到了很大的提高,图像的仿真程度也已经与实物、实景相差无几。

特别是训练仿真系统具有在危险小、消耗低的条件下训练出较强作战技能部队的特点,因此受到世界各国军队的极大重视。

通过在模拟实验室里进行训练,部队可无须进行实际操作就能理解现代战争的概念和流程,士兵在战前就可确切知道他要完成什么样的任务,从而提高完成任务的能力和增强完成任务的信心。

而且,分散在各地的部队无须集中就能通过模拟器材一起训练。

从排到营的机械化分队可演练协同作战,攻击机可演练从不同基地起飞执行同一任务,舰只可演练相互间的配合和策应,特种作战部队可反复演练预定作战任务中的每个细节。

此外,仿真模拟演练可在一定程度上代替大规模实兵演习,节省大笔经费。

其次是研讨发展趋势。

另外还有在过去成功的作战模拟系统的基础上，继续向一体化的、联合作战的模拟系统发展；更多的包含作战模拟设施的作战演习。

以检查部队的训练为例，现代化的科学技术已经允许军队以一种过去完全想象不到的方式来培训战术、战役和战略军官了。

在部队训练方面,模拟仿真技术同样大有用武之地。

目前,外军的虚拟现实训练技术已发展到相当水平。

到上世纪80年代末,美国陆军训练士兵还是采用野战训练和模拟训练两种方法。

野战训练的主要问题是燃料、弹药消耗大,场地、安全都有困难,组织大规模演习费时又费力,模拟训练所用的模拟器可能比它所模拟的真实装备还要贵。

为了解决部队训练问题,美国国防部高级研究计划局1983年开始实施模拟器联网计划,把分散在各地的训练器用计算机联成网络,形成分布式交互仿真,实现异地联通与互操作。

(三)作战仿真模拟一般而言,作战模拟可分为实地军事演习、现场实验、沙盘作业、图上作业、战争对策、计算机模拟等几种类型。

采用虚拟现实技术不仅为研究战争提供了科学的方法,使研究的进程更加逼真、更加接近于实战,实现作战过程的仿真模拟,而且使研究的结果更加可信,从而有利于提高指挥艺术和作战技能。

计算机作战模拟是把对抗的全过程结构组成和大部分规定事先编人计算机程序,然后用计算机语言描述战斗过程,并用计算机进行处理的一种新型模拟方法。

通过计算机作战模拟,不仅可以在严谨的科学基础上对新的作战理论原则、作战行动规则进行多方位的论证,并通过模拟对抗,计算各军、兵种部队的攻防作战能力,经过比较挑出最佳作战方案,而且可以使指挥员置于陆、海、空、天、电五维全方位的作战空间,从而摆脱二维空间的思维枷锁,使指挥艺术得到更充分的发挥,事实上,“沙漠盾牌”作战计划的蓝本就是出自“内部观察90”的计算机模拟演习。

(四)指挥决策仿真模拟虚拟现实技术运用于指挥决策模拟,主要是辅助指挥员进行决策和指挥作战。

指挥员不仅能够在虚拟的战场上空飞行,视察传感设备对敌方兵力部署等敌情、战情的感知情况,而且还能看见位于敌方观察点的部队,通过多方位的观察,可以进一步了解敌人当前的意图,更清楚地展现我方智能搜索设备的盲区(如雷达盲区)、电台配置的具体细节、通信节点部署的实际地理环境特点等。

此外,运用建立在网络基础上的分布式虚拟现实系统,还可以建立诸军兵种合成指挥系统。

在战争决策模拟中,利用大规模并行处理机的建模和模拟仿真技术,可以精确地再现战区作战态势,逼真地模拟战场环境,并精确地预见未来战术、战略上的发展态势,从而能够为指挥决策提供尽可能接近实际的战场情况,使指挥员能够正确地指挥作战和进行战略决策。

(五) 信息网络虚拟(欺骗)战信息网络虚拟(欺骗)战是以计算机成像、电子显示、话音识别和合成、传感等技术为基础实施的信息欺骗。

它通过信息网络某一节点,把己方计算机与对方联网,或战前通过各种途径将虚拟现实技术植入敌方的指挥控制信息系统中,把己方的虚拟信息即假情报、假决心、假部署传输给敌方,迷惑敌人,诱敌判断失误向敌指挥官和士兵发布敌方军官假命令,使敌听命是从,改变敌方指挥官的作战意图,使敌军事行动陷入混乱。

这种战法能使敌方在三维声像环境中,看到酷似实物的立体交战图像,使敌方产生错觉,增大了欺骗的真实性。

由于虚拟现实技术在军事上能把接受者投放到一种逼真的、为作战而设置的现实中,可以模拟未来战场各种复杂情况,从而使敌改变决心和部署。

1994年4月,随着美军第一支数字化部队的建立,美军就开始着手运用虚拟现实技术进行模拟对抗性演习,并专门成立了虚拟现实技术欺骗战研究小组,由其具体负责技术研制和试验。

四、国内外虚拟现实技术研究现状（一）国外虚拟现实技术研究现状计算机的发展提供了一种计算工具和分析工具，并因此导致了许多解决问题的新方法的产生。

虚拟现实技术的产生与发展也同样如此，概括的国内外虚拟现实技术，它主要涉及到三个研究领域：通过计算图形方式建立实时的三维视觉效果；建立对虚拟世界的观察界面；使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。

1.VR技术在美国的研究现状美国是虚拟现实技术研究的发源地，虚拟现实技术可以追溯到上世纪40年代。

最初的研究应用主要集中在美国军方对飞行驾驶员与宇航员的模拟训练。

然而，随着冷战后美国军费的削减，这些技术逐步转为民用，目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。

上世纪80年代，美国宇航局(NASA)及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，美国宇航局Ames实验室致力于一个叫“虚拟行星探索”(VPE)的实验计划。

现NASA已经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并已经建立了可供全国使用的VR教育系统。

北卡罗来纳大学的计算机系是进行VR研究最早最著名的大学。

他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。

乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。

施乐公司研究中心在VR领域主要从事利用VRT建立未来办公室的研究，并努力设计一项基于VR使得数据存取更容易的窗口系统。

波音公司的波音777运输机采用全无纸化设计，利用所开发的虚拟现实系统将虚拟环境叠加于真实环境之上，把虚拟的模板显示在正在加工的工件上，工人根据此模板控制待加工尺寸，从而简化加工过程。

图形图像处理技术和传感器技术是以上VR项目的主要技术。

就目前看，空间的动态性和时间的实时性是这项技术的最主要焦点。

2.VR技术在欧洲的研究现状在欧洲，英国在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面。

在欧洲来说是领先的。

英国Bristol公司发现，VR应用的交点应集中在整体综合技术上，他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。

英国ARRL公司关于远地呈现的研究实验，主要包括VR重构问题。

他们的产品还包括建筑和科学可视化计算。

欧洲其它一些较发达的国家如：荷兰、德国、瑞典等也积极进行了VR的研究与应用。

例如：瑞典的DIVE分布式虚拟交互环境，是一个基于Unix的，不同节点上的多个进程可以在同一世界中工作的异质分布式系统。

荷兰海牙TNO研究所的物理电子实验室(TNO- PEL)开发的训练和模拟系统，通过改进人机界面来改善现有模拟系统，以使用户完全介入模拟环境。

德国在VR的应用方面取得了出乎意料的成果。

在改造传统产业方面，一是用于产品设计、降低成本，避免新产品开发的风险；二是产品演示，吸引客户争取定单；三是用于培训，在新生产设备投入使用前用虚拟工厂来提高工人的操作水平。

2008年10月27-29日在法国举行的ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology大会，整体上促进了虚拟现实技术的深入发展。

3.VR技术在日本的研究现状日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位，它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面做出了很大的成就。

在东京技术学院精密和智能实验室研究了一个用于建立三维模型的人性化界面，称为Spmarnec公司开发了一种虚拟现实系统，用代用手来处理CAD中的三维形体模型。

通过数据手套把对模型的处理与操作者的手联系起来；日本工业和商业部产品科学研究院开发了一种采用x、Y记录器的受力反馈装置；东京大学的高级科学研究中心的研究重点主要集中在远程控制方面，他们最近的研究项目是可以使用户控制远程摄像系统和一个模拟人手的随动机械人手臂的主从系统；东京大学广濑研究室重点研究虚拟现实的可视化问题。