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擴展現(xiàn)實（XR）在軍事訓(xùn)練中的應(yīng)用

2023-02-20 10:10:10

來源：碩博科技

說起虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）、混合現(xiàn)實（MR）等沉浸式技術(shù)，許多人并不陌生，VR眼鏡、AR頭盔和MR顯示器等應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)開始走進(jìn)人們的生活。由此，帶來一個新的概念——擴展現(xiàn)實（XR）。它是指通過計算機、人工智能等技術(shù)以及可穿戴設(shè)備產(chǎn)生的一個真實與虛擬結(jié)合、可人機交互的環(huán)境。

擴展現(xiàn)實（Extended Reality，簡稱XR），是指利用硬件設(shè)備結(jié)合多種技術(shù)手段，將虛擬的內(nèi)容和真實場景融合，打造一個可人機交互的虛擬環(huán)境，這也是AR、VR、MR等多種技術(shù)的統(tǒng)稱。通過將三者的視覺交互技術(shù)相融合，為體驗者帶來虛擬世界與現(xiàn)實世界之間無縫轉(zhuǎn)換的“沉浸感”。

增強現(xiàn)實（AR）

增強現(xiàn)實(Augmented Reality)，是一種將虛擬信息與真實世界巧妙融合的技術(shù)，它不會創(chuàng)造新的現(xiàn)實，而是將圖像疊加到現(xiàn)實世界上。廣泛運用了多媒體、三維建模、實時跟蹤及注冊、智能交互、傳感等多種技術(shù)手段，將計算機生成的文字、圖像、三維模型、音樂、視頻等虛擬信息模擬仿真后，應(yīng)用到真實世界中，兩種信息互為補充，從而實現(xiàn)對真實世界的“增強”。

虛擬現(xiàn)實（VR）

虛擬現(xiàn)實 (Virtual Reality)，是20世紀(jì)發(fā)展起來的一項全新的實用技術(shù)。它是完全通過計算機技術(shù)生成的 3D 環(huán)境，虛擬現(xiàn)實技術(shù)囊括計算機、電子信息、仿真技術(shù)于一體，其基本實現(xiàn)方式是計算機模擬虛擬環(huán)境從而給人以環(huán)境沉浸感。簡而言之，虛擬現(xiàn)實能夠生成逼真的圖像和聲音，在虛擬世界中吸引用戶的五種感官，就像在現(xiàn)實生活中一樣。

混合現(xiàn)實（MR）

混合現(xiàn)實 (Mixed Reality)技術(shù)，該技術(shù)融合了真實世界和虛擬世界，以創(chuàng)建物理和數(shù)字元素實時交互的復(fù)雜環(huán)境，它制造的虛擬景象可以進(jìn)入現(xiàn)實的生活同時能夠認(rèn)識你。比如通過我們的設(shè)備，你在眼睛當(dāng)中看到一個景象可以測量出現(xiàn)實生活中物體的尺度和方位，其主要特點在于虛擬世界和現(xiàn)實世界可以互動。

擴展現(xiàn)實（XR）

擴展現(xiàn)實（Extended Reality），是指通過計算機技術(shù)和可穿戴設(shè)備產(chǎn)生的一個真實與虛擬組合的、可人機交互的環(huán)境。擴展現(xiàn)實包括增強現(xiàn)實(AR)，虛擬現(xiàn)實(VR)，混合現(xiàn)實(MR)等多種形式，這些技術(shù)能夠在將虛擬圖形與現(xiàn)實世界元素融合的同時擴展現(xiàn)實。換句話說，為了避免概念混淆，XR其實是一個總稱，包括了AR，VR，MR。XR分為多個層次，從通過有限傳感器輸入的虛擬世界到完全沉浸式的虛擬世界。

當(dāng)前，XR技術(shù)在游戲、電影等商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已較成熟，在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用探索也初見成果。未來，依托XR技術(shù)進(jìn)行戰(zhàn)場模擬、操作訓(xùn)練、裝備原理展示等，將成為軍事虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域新常態(tài)。

軍事領(lǐng)域優(yōu)勢：

作戰(zhàn)和態(tài)勢模擬感知：擴展現(xiàn)實技術(shù)能夠為指揮人員、實戰(zhàn)人員提供效果更優(yōu)的監(jiān)控工具，能夠感知作戰(zhàn)空間、時間和參戰(zhàn)人員的具體信息。

低成本“實戰(zhàn)”訓(xùn)練：使用VR、MR、XR等虛擬仿真技術(shù)裝備，替代真實作戰(zhàn)設(shè)備開展軍事作戰(zhàn)訓(xùn)練，可以獲得更好的效果，更貼近真實的戰(zhàn)場。

足夠“安全”的訓(xùn)練環(huán)境：實戰(zhàn)訓(xùn)練總會出現(xiàn)傷亡情況，使用虛擬仿真技術(shù)可以達(dá)到真實的效果，還可以避免不必要的傷亡。

更加多樣化和可定制化的作戰(zhàn)地形：構(gòu)建真實的戰(zhàn)場環(huán)境，可以定制各種作戰(zhàn)地形。傳統(tǒng)的推演技術(shù)無法達(dá)到現(xiàn)代信息化、智能化發(fā)展的水平，戰(zhàn)場空間已拓展到陸、海、空、天、網(wǎng)等多域。利用XR技術(shù)可構(gòu)建出信息融合、人機交互的虛擬戰(zhàn)場環(huán)境，通過各類傳感器讓士兵擁有視覺、聽覺和觸覺，并能與虛擬世界進(jìn)行互動，以此感受真實戰(zhàn)場環(huán)境，掌握動態(tài)信息，增強訓(xùn)練效果。

開展實景展示教學(xué)：在傳統(tǒng)教學(xué)中，面對復(fù)雜的裝備系統(tǒng)，原理構(gòu)造不直觀、裝備實操成本高、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)體驗差等問題較為突出。通過將XR技術(shù)引入教學(xué)領(lǐng)域，構(gòu)建實景展示模型，可有針對性地解決這些問題。

提高人員實戰(zhàn)能力：預(yù)設(shè)各種復(fù)雜環(huán)境和突發(fā)情況，在模擬訓(xùn)練設(shè)備上運用XR技術(shù)以虛擬方式構(gòu)建裝備對象和使用環(huán)境，增強受訓(xùn)人員面對各類復(fù)雜的突發(fā)情況的應(yīng)變能力。

縮短培訓(xùn)時間：與傳統(tǒng)軍事訓(xùn)練方式相比，將擴展現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于軍事訓(xùn)練能提高訓(xùn)練速度并大幅降低訓(xùn)練成本。例如，美國空軍通過采用虛擬現(xiàn)實、人工智能和生物特征跟蹤等技術(shù)，將新飛行員的訓(xùn)練時間從12個月減少到了4個月。

尾聲
但從當(dāng)前XR技術(shù)軍事應(yīng)用情況來看，仍處于探索階段。相關(guān)應(yīng)用主要集中在訓(xùn)練和作戰(zhàn)兩個方面，而且應(yīng)用場景較少、相對比較局限。

為進(jìn)一步發(fā)揮XR技術(shù)在軍事領(lǐng)域的作用，將XR技術(shù)優(yōu)勢與軍事需求相結(jié)合，拓展XR軍事應(yīng)用場景。同時考慮XR技術(shù)應(yīng)用的信息過載、安全問題等潛在風(fēng)險。擴展現(xiàn)實系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)會出現(xiàn)偏差，系統(tǒng)容易受到濫用和網(wǎng)絡(luò)攻擊的影響。沉浸式技術(shù)會追蹤人們較為私密的數(shù)據(jù)：人的情感能力、判斷能力和其他更多特質(zhì)。這些特質(zhì)構(gòu)成了人本身，如果這些信息落入敵手，將會導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果。

在5G、邊緣計算、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展和支撐下，將進(jìn)一步打破虛擬與現(xiàn)實環(huán)境的界限，并賦能XR，擴展XR技術(shù)的應(yīng)用范圍。相關(guān)技術(shù)可以提高XR設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸速率、增強用戶密度、減少傳輸時延，支持大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。它不斷推動人機交互方式變革，使人們能夠“看”到、“聽”到實際不可觸及的場景和實物，進(jìn)而將作戰(zhàn)領(lǐng)域向更深、更廣的空間拓展。到那時，XR技術(shù)將以一個嶄新的形式呈現(xiàn)在人們面前。