VR技術在無人機操控中的運用

楊恒，鄧軍，張克鴻

95894部隊

虛擬現實技術是以計算機技術為核心，在視覺、聽覺、觸感等方面生成一種與現實環境高度近似的數字化環境。用戶借助相關設備與虛擬環境中的對象進行交互，從而產生類似真實環境的感受和體驗。國外經濟發達國家一直將其列為國防高科技領域重點發展的關鍵技術，迄今已成為無人機操控和訓練的重要工具，在軍事領域發揮著越來越重要的作用。

虛擬現實技術（Virtual Reality，VR）在軍事領域的應用已經開展了幾十年之久，最早的VR技術研發就源于軍事領域的運用。近年來，VR技術快速發展，其在模擬戰場環境、單兵模擬訓練、網絡化作戰訓練、軍事指揮人員訓練、指揮決策能力提升、武器裝備研制及網絡信息戰等軍事領域的應用不斷拓展。

先進無人機系統集成了多源傳感器。在操作中心的操控席位，無人機操控人員利用各類外置式顯示系統，獲取無人機飛行控制信息及傳感器信息，并開展相關操控。隨著無人機系統功能日益完善，操控員獲取的外界戰場信息及先進無人機機載傳感器信息快速增加，傳統操控席位的顯示方式越來越無法滿足操控員的需要。綜合運用VR技術，能使無人機操控員浸潤到真實的“全景式”戰場環境，降低因信息獲取不全而產生的誤判率，極大提升作戰效能。

早在1968年，世界就誕生了頭戴式VR產品，即“達摩克里斯之劍”軍用頭盔。在無人機操控中運用VR頭盔可監測操控員的頭部狀態和目視方向，讓無人機傳感器與它們同步運動。此外，VR技術可把無人機傳感器獲取的影像、其他地面和空中目標信息、飛行參數疊加在一起，讓無人機操控員擁有更好的視野和更快的事態反應速度，大幅改善無人機操控員的工作條件。

圖1 VR 頭盔已廣泛用于無人機操控訓練。

美軍大力推廣VR模擬訓練應用

美軍從20世紀90年代開始興起并逐步推廣VR模擬訓練方式。目前，美軍VR模擬訓練方法已經進入實用化階段，并廣泛運用于各軍兵種的單兵單裝訓練、小分隊協同訓練、作戰指揮訓練、戰役戰術訓練、飛行員培訓等各種場景。2020年8月，美空軍宣布內利斯空軍基地新的虛擬測試與訓練中心（VTTC）正式落成，美空軍飛行員可在此模擬實力相當國家及其他對手的作戰場景，練習先進戰術。該中心將提供各種作戰訓練，其中包括無人機操控人員的適應性訓練。美軍虛擬測試與訓練中心的主要優勢是，它能夠減少訓練指導中的人為偏誤，為飛行學員提供更便捷的訓練渠道和即時反饋，降低飛行學員在早期訓練階段中不良習慣形成的概率。

下一步，美軍將使用虛擬現實技術操控作戰無人機，為最新型察打一體無人機操控員配備VR頭盔。總的來說，VR頭盔能提高無人機的生存能力和武器使用效率。在理想情況下，VR頭盔將用于操縱所有美軍現役部隊的遙控裝備。

圖2 美軍士兵使用VR 頭盔體驗“全景式”戰場環境。

俄軍VR頭盔的功能與應用

2017年俄羅斯軍方將VR頭盔“斯瓦洛格”（Svarog）運用于無人偵察機操控。該頭盔由俄羅斯國防部重要機器人研究與試驗中心和馬里州立大學共同研發。不同于商業化VR設備和北約軍隊使用的增強現實（AR）眼鏡，俄制VR頭盔有兩個視頻顯示器，頭盔較寬，比使用者的頭部寬10cm。盡管其外表看起來笨重，但實際重量只有400g，和現代標準型VR頭盔的重量相當。這種VR頭盔可以幫助士兵有效控制高速飛行的無人機，快速獲得情報并做出決策。頭盔給士兵的每只眼睛配備一個單獨的顯示器，分辨率達到5120×2180像素，讓雙眼分別獲得有細微偏移的圖像，從而生成3D立體影像。士兵可以通過顯示器看到無人機傳感器傳回的高分辨率戰場影像，從而能識別地面的坦克、空中的戰斗機，還能觀察到地面的步兵。士兵使用該頭盔完成空中偵察任務，甚至可以控制無人機發射武器。使用者用仰頭或低頭的方式改變無人機的飛行高度，內置陀螺儀傳感器用于實時定位頭盔的傾角，無人機根據來自頭盔的輸入信號完成爬升和下降動作。此外，頭盔上有兩個傳感器用于定位眼睛的瞳孔，當使用者改變眼睛注視的方向時，無人機會跟隨并飛向相應的目標。下一步，俄羅斯軍方將使用虛擬現實技術操控作戰無人機，為最新型察打一體無人機操控員配備VR頭盔。

VR技術在軍用無人機操控領域中不斷運用，大大增強了飛行操控員的操控體驗，使操控工作變得更加舒適，同時提高了無人機的生存力、機載武器使用效率和無人機整體作戰效能。未來，隨著VR和AR技術不斷發展和深入運用，操控人員能真正獲得“人在機上，人在回路”的感受，快速而準確地進行戰場感知、戰場分析、戰場決策，實現己方戰略意圖，讓無人機成為未來戰場的制勝法寶。