虚拟现实技术发展及其军事训练应用浅析

孙立功 赵百顺 金成江

虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是指用计算机技术及相应的硬件设备模拟出一个虚拟世界，并通过视觉、听觉甚至触觉等模拟，实现身临其境的“真实”感官体验和对虚拟世界元素的交互。

一、虚拟现实技术发展历程及现状

1.1 虚拟现实技术发展历程

最早可追溯到的虚拟现实概念，是1935年斯坦利温鲍姆（Stanley G.Weinbaum）的科幻小说《皮格马利翁的眼镜》，小说描写的神奇眼镜可为佩戴者加入嗅觉、触觉甚至现代实景交互等功能[1]。

30年以后，美国的Morton Heileg开发出了第一款VR头盔设备，让虚拟现实从概念变成了现实。在其后的几十年里，越来越多的科学家投入到VR研究领域，但虚拟现实技术更多的处在技术研究阶段，发展长期缓慢。1994年日本游戏公司Sega和任天堂分别针对游戏产业推出了相应的VR产品，VR的硬件研究进入了一个新的发展时期。

进入21世纪以来，计算机技术、大数据、人工智能等迅速发展，虚拟现实技术也进入快速发展阶段。2016年以来，互联网业各大巨头纷纷进军VR领域，虚拟现实技术也走下殿堂进入普通消费者的视野，在各行业迅速应用，进入爆发发展阶段。

1.2 虚拟现实技术的突出优势

一是多感官沉浸性。虚拟现实技术通过眼、耳、鼻、舌、身等给用户带来全面的视觉、听觉、嗅觉、味觉以及触觉等沉浸式的感受。比如通过VR看房时，通过立体环境渲染，让看房者获得身临其境的感受，能看到宜居的环境、闻到花的香甜、触到装饰品的质感，获得生活其中的幸福感受。

二是多维度交互性。虚拟现实技术借助鼠标、键盘之外的数据手套、头戴式显示器、运动追踪器、力反饋装置等专用多维交互设备，实现交互者对虚拟世界物体的操作以及获得相应反馈。比如虚拟现实技术开发的军事训练系统中，受训者在操作各种武器时可以对武器进行拆解组装，发射子弹时有后坐力反馈;在驾驶车辆时能够进行方向控制、档位切换;当装备损坏时还能够对装备进行维修等等。

三是真情景构想性。虚拟现实技术通过技术和设备还原或构建一个真实情景，可使参与者在环境刺激下取得技能、获取信息、产生灵感。比如虚拟现实技术应用在各种训练中，无论是装备操作，还是技能训练，或者是决策支持，都能够让参与者获得认知，提高能力。

1.3 虚拟现实技术的应用领域

虚拟现实技术的三大突出优势，使得其在爆发发展以来，迅速广泛应用于游戏、社交、电影、教育、电商、医学、城市规划及房地产等诸多行业。尤其是2020年突如其来的新冠疫情，对人们的生活、工作、学习都产生了很大的影响，尽量减少聚集成为大家的基本共识。而基于虚拟现实技术的各种应用却迎来了一个爆发增长期，数据显示2020年2月通过贝壳APP线上VR看房日均接近35万次，较上月环比增长了35倍[2]。在其他行业VR技术也同样得以迅速发展。

虚拟现实技术在军事领域的应用可以追溯到1962年，当时由Morton Heilig研制的虚拟现实原型机“Sensorama”就被美空军引入到模拟飞行训练中[3]。从那时起，美军一直跟踪虚拟技术的发展，并广泛应用于军事训练，从单兵到指挥机构、从单装运用到战场环境，目前已经具备运用虚拟现实技术直接为实战和战争服务的能力[4]。

二、虚拟现实技术在军事训练中的应用

2.1虚拟现实技术军事训练应用需求

一是军事训练的特殊性需要虚拟现实技术。军事训练的目的是提高受训者的指挥艺术、于军事训练的特殊性，有些科目的训练背景、条件及环境很军事技能和战斗能力，由难重复和再现，虚拟现实技术的运用能够逼真再现这些场景，对提高训练成绩、提升遂行任务能力有重要意义。

二是军事训练的高危性需要虚拟现实技术。军事训练是一项危险的活动，在各种军事技巧、技能训练，装备操作、操控训练，武器弹药、高爆炸药等训练中，存在高度的危险性，稍有不慎轻者装备损毁、人员伤残，更有甚者危及生命以及周边环境的安全。受训人员通过虚拟现实技术接受军事训练，通过考评后再进行实装实弹实爆训练必然极大的降低事故发生率和危险性。

三是军事训练的残酷性需要虚拟现实技术。军事训练是以假想敌人为对象的，军事训练的最终目的是在战场上猎杀敌人获得胜利，训练带有浓烈的残酷性和暴力性，受训者需要接受血与火、生与死的洗礼和考验，才能在战争中保持顽强的战斗意志，虚拟现实技术的运用，对受训者适应战争的残酷性具有重要意义。

2.2虚拟现实技术在我军事训练中应用方向

一是提高单兵能力的基础性训练。单兵训练是军事训练的基础内容，具有科目多、周期长、组织难等特点，此外还有兵种专业细分、武器装备各异等区分，具有十分广阔的应用空间。可区分单兵基础科目、共同装备，兵种专业装备等有针对性的开发基于虚拟现实技术的训练系统。

二是牵引实战能力的体系化训练。按照仗怎么打兵就怎么练的要求，充分发挥虚拟现实的技术优势，构建实战化的作战环境，进行分布式训练、网络化训练、体系化训练，提高体系化作战和保障能力，牵引形成实战能力。

三是辅助指挥决策的智能化训练。指挥决策训练是军事训练的高级阶段，目前我军指挥决策经常性训练主要是作业想定、兵棋推演（沙盘推演）、指挥所演习等，虽然一定程度上能够提高指挥员指挥决策能力，但是缺少真实的作战背景、残酷的战争场景、艰苦的作业环境，指挥员形成的身心素质、综合能力可能多少会缺点刚性、血性以及理性。因此，基于虚拟现实技术的辅助决策智能化训练具有广阔的空间和深远的应用价值。

2.3虚拟现实技术在我军事训练中应用效益

一是解决现实矛盾。2015年进行的规模结构和力量编成改革已基本完成，虽然新编制体制下的军事装备也在抓紧研制配发，然而基于新体制、新编制、新装备的军事训练和装备配发周期性的矛盾将在一段时期内成为常态。基于虚拟现实技术的模拟训练系统能够迅速研发，快速部署，解决现实矛盾。

二是解决经济矛盾。军事训练经费涉及教育训练费、装备维修管理费、场地建设费等等，训练经费开支大与有限的军费预算之间的矛盾很难调和，比如美军培养一名战斗机飞行员大约需要9千万美元[5]。基于虚拟现实技术开发的装备模型等，可以重复使用，通用装备还可以推广使用，真正做到一次投入长期有用，带来极大的经济效益。

三是提高训练速度。无论是单装操作训练还是系统体系训练，训练的时间成本是最昂贵的（美军飞行员的一年的训练时间是300小时），而国家周边安全环境和形势要求我们要迅速形成体系战斗能力。基于虚拟现实技术的军事训练，能够实现训练环境快速部署、训练装备一键恢复，训练周期全天候、训练计划无缝衔接，解决日常训练的实际问题以及特殊时期无法组织训练的难题（比如新冠期间），带来巨大的军事效益。

三、小结

战争的胜利取决于指挥员的指挥艺术、部队的战斗力，指挥艺术和战斗力的提升主要来自军事训练，信息时代的军事训练势必向着时代化、科技化和智能化的方向发展。虚拟现实技术的先天优势决定其应用于军事训练具有广阔的前景，同时虚拟现实开发引擎的迭代更新、计算机技术的快速发展势必推动新时代军事训练跨入新的阶段。

参  考  文  献

[1] 姚亮.虚幻引擎（UE4）技术基础[M]. 北京：电子工业出版社，2018.9

[2] 红星新闻.新型“宅经济”持续增长，VR看房量增长数十倍[EB/OL]http：//m.sohu.com/a/388646715_116237/？pvid=000115_3w_a，2020.04.17

[3] 安兴，李刚，徐林伟等.虚拟现实技术在美军模拟训练中的应用现状及发展[J]电光与控制，2011（10）42-46

[4] 高博，黄昉，侯春牧.虚拟现实技术在美军实战化训练中的应用及启示[J].国防科技，2014（3）94-97.

[5] 装备参考.战机飞行员训练时间，美国150小时，俄罗斯50小时，中国是多少？[EB/OL]http：//m.sohu.com/a/238763244_819742，2018.07.01