虚拟现实技术在无线电管理中的应用探讨

郭锐龙

摘 要：通过对虚拟现实技术的概念、特征以及相关技术进行介绍，再引入当前虚拟现实技术在各个领域以及无线电管理中的应用状况，然后从基站/台站规划、无线电监测、无线电分析、提高监管者决策能力、设备研发及虚拟无线电对抗等方面，重点探讨在基站/台站规划和无线电数据分析中的应用。

关键词：虚拟现实 无线电 分析 监管

1.引言

长期以来，无线电作为国家资源，其管理和监管需要投入大量的人力、财力以及技术力量，不断的探索和研究更加科学有效的管理机制、新理论和新方法。无线电的不可见性使得对其的管理和监管难度更高，虚拟/增强现实技术的加入，将更加直观和有效的展示无线电在空间的存在，也更加有利于无线电监管机构对无线电的有效管理。本文探讨的主要利用虚拟现实中的显示技术将无线电在虚拟的世界中以“全息影像”的方式呈现在使用者面前。

2.虚拟现实技术

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一项诞生不到30年，最近几年迅猛发展的一门新技术，它利用软硬件技术让使用者进入一个模拟三维空间的虚拟世界中。从感官、听觉、触觉等方面使得使用者如同身临其境一般，可以快速的、没有时域和空域上的现实去观察和研究三维空间中的事物。

3.VR系统的特性

VR系统是多种技术的综合，对使用者的头部、眼部、和四肢进行跟踪，最大程度的方便用戶操作，减轻用户的负担，从而提高系统工作效率。在1993年的世界电子年会中，美国的科学家Burdea G和Philippe Coiffet提出了著名的“31理论”，即VR技术具有三个突出的特性：沉浸感、实时交互性和构想性。

沉浸感：作为VR技术的核心技术特性，是让使用者感觉自己是计算机系统所创造的虚拟世界的一部分，包括视觉、听觉、触觉甚至味觉等的感受。如在基站/台站规划选址中，通过三维地理信息图像库，包括天气背景、地形环境、交通状况、地质信息等的模拟，从而让勘测人员在还没有实地考察前，先对其目的地有一个“身临其境”的认识和认知

实时交互性：指用户对虚拟世界中的物体可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。交互的产生主要依赖头盔显示器、数据手柄等，如在无线电分析中，可模拟操作无线电发射、接收、监测等过程，而这些设备能通过直观的图像、声音等及时的反馈。VR系统的最大的特点就在于与使用者的实时交互。

构想性：是指虚拟环境是人想象出来的，同时使用者沉浸在这个系统中能够获取新的知识，从而产生新的方法。如在现实生活中，无法通过实地测试去测量黑广播对飞机的影响，而在虚拟的环境中可以模拟复杂电磁环境对航空的影响，从而提高认知度和决策。

4.VR系统的相关技术

一个典型的虚拟现实系统主要由计算机、输入输出设备、虚拟现实设计/浏览软件等组成。用户以计算机为核心，通过输入输出设备与应用软件的虚拟世界进行交互。

5.构建虚拟无线电管理场景

5.1.进行基站/台站规划

对于无线电管理者来说，规划工作十分的重要，如对台站、基站的规划往往需要考虑众多的因素，例如，土地利用、经济、交通以及法律等社会因素；气候、地质、地形、水等自然因素等。在对于该过程中的应用主要有两类

规划信息的查询与存储。在基站/台站的规划，对土质数据库系统、地域信息系统、地理信息系统和城市政策数据库等的查询与存储。这一类数据库都是数字化程度高，而可视化程度低，数据表现形式抽象，可接受性差。例如，若地理信息系统中对于地形地貌的描述均由数字来表现，则可读性很差；如果表现为真实的三维模型，让使用者仿佛置身其中，可以从不同角度，并且模拟不同的天气等条件从各个方面去观察，不但可以得到必要的数据，还可以对将来可能发生的情况进行部分预测。

规划表现集成。目前，对于新建台站/基站的需求确定后就会进行地质勘测等相关工作，这个过程是非常消耗人力、物力和财力的过程，并且还有在消耗大量人力和物力财力后更改或者放弃方案的风险。如果引入虚拟现实技术，在得到新的建站需求后，从各个相关数据库系统中拿到信息后，在虚拟世界中进行地质、地理信息等相关分析，并建立虚拟站。在虚拟站建成后可通过模拟自然、人文环境可“身临其境”的去使用，得到部分的“使用数据”，然后根据汇总的数据进行真实站点的建立，可以大量的节约成本。

5.2.进行复杂电磁环境模拟和分析

基于VR系统可对现实世界中无法进行的一些特殊场景进行模拟，例如复杂电磁场对民航客机的影响。在日常生活中，由于安全等因素，不可能到机场进行复杂电磁场的模拟、测试和分析。在VR虚拟的世界中，可以将真实世界进行高度还原，机场的所有模型包括飞机、建筑、人物、天气等等均可进行模拟。在虚拟的世界中，可以模仿各种电磁波、黑广播、无人机对客机的起降的影响。针对客机在模拟世界中的表现，以及多方位模拟电磁环境，以及黑广播，可以更加方便指导日常工作中，提高决策力。

无线电管理中，一个非常重要的阶段就是对一定区域内的信号进行分析。对例如频段占用度、信道占用度、信号覆盖率等指标的分析和汇总。增强现实技术（AR，属于虚拟现实技术的一种）的应用，将极大的改观当前频谱分析结果展示的方式。利用AR和现实世界的互动性，可将无线电以可见光谱的形式展示在真实的世界中（需借助AR现实设备），更加直观的进行频谱资源的使用分析。

6.结语

VR技术已成为信息领域中继多媒体技术、网络技术之后被广泛关注及研究、开发与应用的又一热点技术，而无线电的不可见性正好可以在虚拟世界中还原和模拟。随着技术的不断发展，VR技术正在朝着更加真实化、轻量化方向发展，VR设备的不断更新，无线技术、裸眼3D等技术的发展，未来的VR技术可在黑广播查处、移动路测等方面进行进一步的应用。

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