虛擬現(xiàn)實技術在軍事中的應用研究

摘要：本文簡述了虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展歷程，并針對該技術在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀進行分析研究，提出了虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn)極有可能為未來軍事領域帶來革命性的影響，因此我們應積極研究虛擬現(xiàn)實技術在作戰(zhàn)仿真中的應用。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實；作戰(zhàn)仿真；可視化

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A

1 引言

自從世界上出現(xiàn)第一臺訓練仿真系統(tǒng)(以1929年美國空軍飛機練習器-林克機為代表)以來，經過了以機電解算裝置為主的仿真系統(tǒng)，以模擬計算機為主的仿真系統(tǒng)，以數(shù)字計算機為主的仿真系統(tǒng)等幾個階段，虛擬現(xiàn)實技術得到逐步發(fā)展。特別是近十幾年來，隨著計算機技術的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展也更加迅猛，而且在軍事領域中的應用也越來越廣泛。

虛擬現(xiàn)實技術是近年來系統(tǒng)仿真領域研究的熱點，并且在很多行業(yè)開始有了實際應用。在軍事領域，美國最早將虛擬現(xiàn)實技術應用于作戰(zhàn)仿真。其研究人員在虛擬現(xiàn)實技術構造的數(shù)字化地形、地貌和敵情數(shù)據(jù)庫上進行作戰(zhàn)仿真和武器裝備性能的評估。由于虛擬現(xiàn)實技術在軍事領域有著廣泛的應用前景，因此，美國軍方始終把虛擬現(xiàn)實技術的研究與應用列于《國防部關鍵技術計劃》中，并將虛擬現(xiàn)實技術視為建設21世紀軍隊和培訓21世紀人才以及發(fā)展新一代信息化戰(zhàn)爭武器裝備的“革命性”手段。

虛擬現(xiàn)實技術生成戰(zhàn)場環(huán)境可視化不僅僅應用在指揮自動化系統(tǒng)，對作戰(zhàn)、訓練模擬系統(tǒng)以及戰(zhàn)術評估、論證系統(tǒng)也有重要意義。如果沒有戰(zhàn)場可視化的支持，演練將缺乏足夠的戰(zhàn)場態(tài)勢表達手段，指揮員難以獲得身臨其境的感覺，不利于調動參訓者的主觀能動性，降低了模擬訓練的效果。

2 國外發(fā)展現(xiàn)狀

為了建設新世紀的數(shù)字化部隊，打贏未來信息戰(zhàn)爭，世界許多國家對發(fā)展戰(zhàn)場態(tài)勢可視化系統(tǒng)極為重視。美軍將發(fā)展戰(zhàn)場態(tài)勢可視化系統(tǒng)作為獲取戰(zhàn)爭信息優(yōu)勢的核心之一，投入巨資開展研究。美國陸軍1994年的“路易斯安娜94”作戰(zhàn)演習就是利用虛擬現(xiàn)實技術進行的。這次演習實現(xiàn)了基于虛擬現(xiàn)實技術、計算機圖形學技術、人工智能等技術的戰(zhàn)場態(tài)勢的可視化表達，論證了美國陸軍制定的條令、戰(zhàn)術和部隊編成，使之更加符合21世紀的作戰(zhàn)要求，而且節(jié)約了經費近20億美元。在美國海軍研究中心支持下研制的“龍”戰(zhàn)場態(tài)勢可視化系統(tǒng)，利用虛擬現(xiàn)實的最新研究成果，建立了一個綜合戰(zhàn)場信息獲取與傳輸、分析與查詢、作戰(zhàn)態(tài)勢顯示和指揮控制為一體的虛擬環(huán)境，大大提高了指揮員對戰(zhàn)場信息的認知、分析能力，提高了作戰(zhàn)指揮的效能。該系統(tǒng)的研制，充分展示了戰(zhàn)場態(tài)勢可視化的概念、關鍵技術和實驗途徑。該系統(tǒng)已在若干演習中得到使用，取得了良好的效果。此后虛擬現(xiàn)實技術及其產品得到飛速發(fā)展，并形成了產業(yè)，據(jù)簡氏信息集團的一份特別報告統(tǒng)計，到了2000年，從事與訓練模擬相關的虛擬現(xiàn)實產品制作的公司已多達800多家，其市場將由2000年的400億美元發(fā)展到2010年的650億美元。虛擬現(xiàn)實以及仿真和模擬技術在軍事態(tài)勢可視化方面的研究成果以及這些成果的應用已經不僅是用remarkable——“非凡”這個詞所能形容的了。美國國防科技委員會認為：美國在沙漠風暴、巴而干半島、阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭的低傷亡率，很大程度是平時作戰(zhàn)模擬訓練的進一步運用，在這訓練模擬系統(tǒng)中充分運用了虛擬現(xiàn)實等一系列技術，全方位、多層次、多角度實現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢的綜合表現(xiàn)。在美國國防科技委員會2000年度的報告“Training Superiority and Training Surprise”中總結到“這個30年前的新發(fā)明不用流一滴血就把我們的單兵和團隊訓練成了戰(zhàn)場上的王牌”。

3 國內發(fā)展現(xiàn)狀

我們國內的一些院校和科研單位，陸續(xù)開展了虛擬現(xiàn)實技術的研究，而且可喜的是，已經實現(xiàn)或正在研制的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)也有不少。像浙江大學心理學國家重點實驗室開發(fā)的虛擬故宮、CADamp；CG國家重點實驗室開發(fā)出桌面虛擬建筑環(huán)境實時漫游系統(tǒng)；清華大學計算機系對虛擬現(xiàn)實和臨場感方面進行了研究，例如球面屏幕顯示和圖像隨動、克服立體圖閃爍的措施和深度感試驗等方面都具有不少獨特的方法；另外，西安交通大學、哈爾濱工業(yè)大學、中科院軟件所、上海交通大學等單位也進行了不同領域、不同方面的VR技術研究工作，并取得了一批研究成果。其中，北京航空航天大學計算機系虛擬現(xiàn)實與可視化新技術研究室在國家863計劃支持下，作為集成單位，與國防科技大學、浙江大學、裝甲兵工程學院、中科院軟件所和解放軍測繪學院等單位一起建立了一個用于虛擬現(xiàn)實技術研究和應用的分布式虛擬環(huán)境基礎信息平臺，英文縮寫為DVENET。DVENET由一個專用計算機網絡以及支持分布式虛擬環(huán)境研究與應用的各種標準、開發(fā)工具和基礎信息數(shù)據(jù)（如三維逼真地形）組成。基于 DVENET，一個分布式虛擬戰(zhàn)場環(huán)境被成功開發(fā)出來。目前，應用DVENET，可以實現(xiàn)包含遠程的數(shù)十個武器虛擬平臺在同一塊逼真地形下進行協(xié)同作業(yè)或對抗演練。參演人員（即用戶）可以通過不同的交互方式控制真實的或虛擬的武器仿真平臺在虛擬戰(zhàn)場環(huán)境中進行異地協(xié)同與對抗戰(zhàn)術演練。

4 結論

目前，我軍對作戰(zhàn)仿真的研究日趨深入，但與先進的軍事大國相比，仍存在不少差距。由于虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn)極有可能為未來軍事領域帶來革命性的影響，因此我軍應積極研究虛擬現(xiàn)實技術在作戰(zhàn)仿真中的應用。

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作者簡介：劉世彬(1977-)，男(漢族)，河北邯鄲，沈陽炮兵學院，講師，碩士，研究方向：作戰(zhàn)模擬與系統(tǒng)仿真；劉興彥（1966-），男（漢族），吉林白城，沈陽炮兵學院，副教授，碩士，研究方向：自行突擊炮作戰(zhàn)訓練仿真模擬。