VR与AR在军事训练中的应用探析

赵晋慧

摘要：VR和AR两种技术是已使用的两种较为前沿的显示技术，对军事训练领域有极大的帮助，VR和AR同属虚拟现实技术，但有明显的区别，不存在单纯的递进和取代关系，在具体应用中根据自身特点，针对性使用这两种技术可以达到最佳的投入产出比。

关键词：VR;AR;军事训练

VR和AR在美国最早是应用于军事领域的技术，主要体现在单兵模拟训练、多军种联合虚拟仿真演习、高新武器研发与设计、信息网络虚拟战等。根据VR和AR不同的技术特点，结合不同的军事训练需求，有的放矢的使用新技术可以最大限度的发挥新技术的功能。

1 VR和AR

VR（Virtual Reality），虚拟现实技术是由计算机视觉、仿真技术、人机交互等多种信息技术演变发展而来的新型计算机技术。VR可分为非沉浸式虚拟现实和沉浸式虚拟现实的技术。非沉浸式虚拟现实也称为桌面式虚拟现实，是借助于计算机和其鼠标、键盘、话筒等外围设备，通过三维制图软件在屏幕生成的窗口式虚拟环境。沉浸式虚拟现实是利用图形系统和各种控制接口设备，在计算机上生成可交互和具有沉浸感觉的现实世界的模拟仿真，其沉浸特征要求用户戴上 VR 头盔才能进入虚拟环境。

AR（Augmented Reality），增强现实技术是将原本在现实世界的一定时空范围内难以体验到的实体信息，通过技术手段进行模拟仿真后再叠加到现实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。AR系统是集成了真实和虚拟世界的信息，具有很强的实时交互性。在显示技术方面，全息影像和智能眼镜近眼屏为代表是未来AR硬件的发展方向之一。

2 VR和AR的主要区别

2.1 虚拟环境的立足点不同

VR技术的特点在于虚拟环境完全构建在虚拟的三维世界当中，所有的事物都通过三维模型来实现，例如《Special Force VR：Infinity War》，玩家需头戴非透视式 HMD，完全沉浸在虚拟世界中，与现实世界环境完全脱离，可在几平米范围内实现游戏中数平方公里范围的活动。AR技术的特点在于虚拟对象立足于现实世界当中，将部分虚拟对象与现实环境有机融合，例如AR游戏《Pokemon GO》，立足于现实世界，利用手机显示端，将精灵角色与现实环境相融合，2016年9月18日下午，日本东京港区台场街头聚集数百人，导致交通瘫痪，人群聚集因玩家为捕捉虚拟精灵而导致，其中还有玩家从神奈川赶来。

2.2 显示设备使用感受不同

VR将视觉与现实世界完全隔离开，借助头戴式显示设备，使人沉浸于一个完全的虚拟世界。VR的优点是彻底改变了PC的交互形式，视觉的感受更近似于人眼，交互设备更丰富，手柄、重力感应、陀螺仪、眼动仪等极大丰富了VR的交互体验。缺点是因VR显示设备对人眼的全包裹，长时间使用VR会对眼睛造成较大负担，容易导致眩晕，眼睛全包裹后使用者会担心自己与周围发生碰撞，一定程度上导致行动不自如的问题。

AR将虚拟对象与现实世界融合互动，以现实的环境为基础，进行局部的重点关注对象的虚拟。显示设备主要为透视式 HMD，镜片上显示的只是叠加的虚拟图像和信息，这样的显示形式很好的改善了VR头盔带来的眩晕感、酸涩感等不良视觉感受，也不会有行动受限的问题。它的缺点是技术尚不成熟，虚拟对象与现实结合不自然，还不能得到广泛的应用。

2.3 显示技术重点侧重不同

VR是完全的虚拟场景，因此它的技术重点为使用者与虚拟场景交互的领域，影响质量的关键因素有定位跟踪器、动作捕捉系统、手柄控制器，除此之外就是大体量的三维模型数据和特效数据，对运行系统的主机有很高的要求。

AR是现实和虚拟结合的技术，它的技术重点在结合的部分。眼镜式头显设备前端要增加获取现实环境的数据采集设备，数据采集设备的质量高低也决定了虚拟对象与现实环境的融合程度。全息投影的显示方式可以实现裸眼的AR体验，但对显示的环境要求较高，显示范围也会受到较大限制。

3 VR和AR在军事训练中的应用

非沉浸式VR技术基于计算机硬件设备，环境易实现且成本较低，但视野局限于显示屏边框，因此多应用于视野为窗口类的模拟训练科目。例如飞机、车辆、船艇等驾驶操作技能训练，因现实中驾驶舱的视野同样受到观察窗边框的限制，因此使用非沉浸式VR技术是最合适的，不必使用沉浸式VR或者AR来训练，可以最小的成本达到最大的训练效果。

沉浸式VR技術最大的优点就是在虚拟世界中视野最大程度还原人眼感受，可360度无死角的观察，逼真的营造出现实中不易遇到的大场面，比较适用于侧重环境感受的军事训练科目。例如战场中隐蔽意识训练就是一个需要解决的问题，在现实中营造对己方人员密集火力覆盖的环境是较为困难的，容易造成人员伤亡，目前多采用的激光对抗训练系统在一定程度上能解决训练战味不浓的问题，但是仅限于士兵间轻武器的对抗，对战场的综合环境表现方面还有较大差距，在训练中受训者往往表现出一种无所畏惧的轻视状态，VR可以很好解决这一问题，全要素的模拟出一场战斗，让受训者体验到最接近真实的战斗环境。

AR技术最大的优点在于现实和虚拟两部分真假参半，适合训练对真实环境要求较高的科目。例如特战训练中的狙击训练，面对人形靶标，受训者往往能表现出优异的训练成绩，但是换成真人，特别是训练中由队员扮演的活人靶，对狙击手的心理造成极大的冲击，甚至导致开不了枪的状况发生。这一问题用AR虽然也能解决环境的构建，但是它的虚拟性同样会导致受训者重视不起来的问题，高质量的AR人靶可以达到以假乱真的效果，一方面极大地贴近实战，另一方面可以避免活人靶带来的安全、伦理等一系列问题。

参考文献：

[1] 徐硕.VR/AR应用场景及关键技术综述[J].智能计算机与应用，2017（06）.

[2] 刘崇进.沉浸式虚拟现实的发展概况及发展趋势[J].计算机系统应用，2019（03）.

（作者单位：陆军边海防学院）