徐利国

摘 要：随着信息化军事变革的迅猛发展，以计算机为主体的数字化虚拟现实技术在军事领域的应用越来越广泛，很大程度上解决了真实作战训练中的一些实际难题。本文介绍了虚拟现实技术在军事训练中应用的优势，概述了虚拟现实技术在军事训练中应用的主要方向，最后阐述了虚拟现实技术在应用中存在的主要问题。

关键词：虚拟现实技术；军事训练；应用

当前，随着军队信息化改革步伐的不断加快，以信息化为标志的高新技术、新概念武器层出不穷，战争模式也发生了重大变化，作战进程加快、作战反应时间缩短，对作战人员的能力、素质，对部队的战术素养、协同作战能力都提出了极高的要求。

虚拟现实（Virtural Reality）技术一项综合性集成技术，涉及计算机图形学、人机交互学、传感技术、人工智能等诸多领域，是人们利用计算机生成一个逼真的三维视、听、嗅等感觉的虚拟环境，使人作为参与者通过自然技能使用传感设备等适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用的新技术。随着光电技术、传感技术和计算机网络技术的飞速发展，虚拟现实技术取得了很大进展并进入了实用阶段，已被广泛用于视景仿真、军事训练模拟、虚拟制造、虚拟装配、教学可视化等领域。与传统的军事训练手段相比，虚拟训练更具有沉浸性、交互性和感知性三个显著特点。

1 虚拟现实技术应用的优势

（一）虚拟现实训练方式本身的优越性

虚拟现实技术的实现主要依靠模拟一种高度可控、逼真现实、多种感知一体化的环境和条件，使参与者能够“身临其境”并与之自由交互和真切感知，进而开展各种模拟训练。情境、协作、互动、对抗构建是促使训练活动的四大激发要素，虚拟现实技术模拟的事物和环境真实而生动，多样化的自然交互途径和交互手段使参训者可以在一个自主控制的环境里自由支配和探索，有利于激发人的形象思维和感性认知，特别是基于分布式虚拟现实技术构建的系统，能够实时支持参训者之间的协作与对抗，虚拟现实创造的战场环境条件更符合人的心理感知特性，而且，虚拟现实训练系统还可以虚拟各种人物对象（如虚拟教官、虚拟首长、知名人物等），使参训者可以有选择的扮演各种角色。

（二）降低训练成本和危险性

虚拟现实技术的应用能够弥补许多真实训练条件的不足而达到同样训练效果的目的。一是在实际军事训练过程中，经常会遇到训练场地、训练经费、训练装备等限制，致使一些必要的训练环节或活动无法开展，而虚拟现实技术的应用，可以立足有限的经费投入，更多的依靠软件和智慧，有针对性的设计、开展各种模拟作战或技能训练，让参训者获得与真实训练一样的体验，从而大大降低了昂贵的训练费用。二是虚拟训练过程中能有效避免真实训练或作战所面临的各种高危险性的活动，虚拟现实可以为受训者提供各种困境、危境、绝境等危险境况，提高受训者处理各种突发危险性事件的能力，避免由于实装、实弹、实训中带来的人员、装备的损伤，美军在伊拉克战争和阿富汗战争中取得的全面胜利就是虚拟现实技术应用的典型案例。

（三）虚拟现实训练系统使用灵活

一是采用虚拟现实技术和分布式交互技术，可以最大限度地营造逼真的战场环境和各种可能性，使相距甚远的参训者在网络上进行对抗作战和训练，效果如同在真的战场上一样。二是可以灵活安排训练计划和训练内容。虚拟训练系统最大的优点就是好教易学，即使操作失误也不会带来很大的损失。训练计划和训练内容可由参训者灵活设计，以达到不同的训练效果。三是可反复使用，并能持续升级。作为一套软硬设备，一旦建立，可以在模拟培训中反复使用。如果在训练中发现有漏洞、欠缺或者新技术新的出现都可以方便的对系统进行更新。

2 虚拟现实技术在军事训练中的应用

（一）虚拟指挥决策

指挥决策模拟，主要帮组指挥官学会在战场的各个阶段如何做出决策。指挥官可以在虚拟的战场中及时了解敌人的当前态势和意图，以迅速地定下作战策略。而当同种情况在未来作战中重现时，指挥官就可以参考作战模拟的情况指挥作战，极大地提升了作战胜利的概率。

利用虚拟现实技术，根据侦察情况资料合成出战场全景图，让受训指挥员通过传感装置观察双方兵力部署和战场情况，以便判断敌情，定下正确决心。美国海军开发的“虚拟舰艇作战指挥中心”就能遇真地模拟与真的舰艇作戰指挥中心几乎完全相似的环境，生动的视觉、听觉和触觉效果，使受训军官沉浸于“真实的”战场之中。

（二）虚拟战场环境模拟

战场环境模拟主要是通过建设视景仿真系统、数据仿真系统、人机交互系统、仿真软件系统、训练导调系统，可以针对不同的参训对象，分别配置不同的视景仿真环境和不同的训练任务。分队能够在近似战场条件下各种景象、声音的氛围中进行操作训练和考核评价。模拟过程中储存的各种战场目标对象、战场背景、作战场景及作战双方力量的数据，使演练者“真正”真正进入形象逼真的战场。在这样的环境中，指挥员可以获得充足的战场信息，拥有决策优势，贯彻各种战术思想，体会运筹帷幄的惊心动魄；士兵可以熟悉战场环境，适应战场氛围，训练战斗技能和坚韧的意志。

（三）虚拟联合模拟训练

依托分布式交互模拟技术强化各分队联合作战训练，是指依托计算机网络技术，运用分布式交互网络系统，把分散在不同地点的软、硬设备和人员联系起来，在人工合成的“电子环境”中形成一个在时间和空间上相互耦合的、实时共享一个虚拟作战环境的训练方式。它可实现网内所有分队的联合训练和对抗训练，从而较好地解决各分队联合训练联而不和的问题。

一是利用分布式交互模拟训练可以实现联合作战指挥。着眼于未来战争作战联合化合一体化的特点，在分布式交互模拟系统的支持下，各分队就可以更加灵活地实现联合训练，各级指挥和作战单位可就地参训，各训练单位可通过全球定位系统和其它通讯设备，及时掌握和报告作战情况。

二是利用分布式交互模拟训练可以增加联合联系的次数，有利于作战研究。借助分布式交互模拟训练系统进行训练，可以以较小的经费投入、较短的训练时间实施大规模、战略级演习，并可通过演习或一次演习多种方案，发现、解决实战中可能出现的棘手问题。

三是利用分布式交互模拟训练可以实现联合演习的资源共享。分布式交互模拟系统具有庞大的数据库、模型库和知识库，各参训单位不需要重复建库就可以从网上调用数据。同时，这种系统的并行处理技术，还可以克服集中训练系统中计算机中央处理器信息处理速度慢和存储空间不足的缺陷。

3 虚拟现实技术在军事训练应用中存在的问题

（一）虚拟现实设备的“贵族化”

要构建一个高质量的虚拟现实系统，首先需要昂贵的外部设备，无论是高分辨率的头盔显示器HMD，还是独立的投影显示器，无论是空间定位器，还是高精度的数据手套，都非常昂贵。其次，为完成复杂场景的实时渲染，还需要高性能的图形工作站及相应的配套软件。也就是说，虚拟现实技术的实现是需要一定的软、硬件设备支撑的。

（二）三维立体建模的“繁琐化”

我们知道，由于图形的虚拟环境需要首先解决的问题是三维模型。虽然当前图形渲染技术的发展已使虚拟场景越来越接近现实，但前提是需要先建立精确的三维模型，尽管三维激光扫描技术的发展提供了简化模型构建的过程，但是真实的世界中几何实体是极端复杂的，大部分的模型仍需要由人工绘制，而且需要聘请专业的人士，其费用较高。就如现在的惊险、炫目的好莱坞大片一样中不可思议的镜头其实都是虚拟出来的，而其背后的各种三维场景建模和特技处理所用的费用是非常惊人的。

（三）虚拟现实数据的“海量化”

虚拟现实要想得到很大的发展，需要与网络结合，这是不争的事实。目前虚拟现实应用的数据量仍然很大，现有的网络整体速度较慢的情况下，网络用户必须等待较长时间，这往往令人难以忍受。我们应该在虚拟现实系统中考虑数据压缩问题，这个问题可能还未引起人们的重视，但随着应用的深入，这是一个不可规避的大问题。

（四）虚拟现实的“复杂化”

由于人在真实环境中的感觉是相当复杂的，这种感觉在虚拟环境汇总难以实现真实模拟。尤其是视觉和听觉，当虚拟现实模擬器产生的视觉和听觉运动信号与人的感觉之间存在差异时，就会容易使受训者产生头痛、眩晕等不适症状。

虚拟现实技术在军事教学训练中的应用前景非常广阔，将在虚拟课堂、虚拟训练、虚拟实验室、虚拟科研等方面发挥重要的作用。但是虚拟现实技术的应用只是逼真的模仿真实的训练过程，是一种获得间接经验的手段，它本身并非就是实战，并不能完全取代真实的训练过程，因此，“虚实结合”的训练模式才是最佳选择。

总之，虚拟现实是一个充满活力，应用前景巨大的高新技术领域。基于虚拟现实技术进行军用工程装备模拟训练，具有交互性强、安全性好、性价比高等优点。通过军用装备模拟训练器材的开发实践证明，半实物仿真是军用工程装备模拟训练器材的研制发展方向，可显著节省操作手的受训时问，是部队进行科技练兵和装备快速生成战斗力的有效手段。