军事上的虚拟现实技术

时间：2021-05-25 00:04:40　来源：雅意学习网本文已影响人

　　虚拟现实技术，是一门信息领域的前沿技术。到现在为止，世界上还没有关于它的普遍适用的定义，但一般可以认为：它利用各种人机交互技术为人类在现实空间之外创造了另一个尽可能真实的互动的虚幻世界，使人类可以漫游其中，体验最真实的虛拟空间，不受任何限制地在自己的梦想里散步。虚拟现实技术已经广泛应用于航天、军事、工程等各种尖端科技领域中，并将作为一种先进的技术手段更为广泛地应用并影响我们的日常生活。
　　美国虚拟现实研究技术的水平基本上就代表国际虚拟现实技术发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。美国宇航局研究的重点放在对空间站操纵的实时仿真上，大量运用了面向座舱的飞行模拟技术。如对哈勃太空望远镜的仿真，现在正致力于一个叫“虛拟行星探索”的试验计划，这一项目能使“虚拟探索者”利用虚拟环境来考察遥远的行星。他们的第一个目标是火星。现在已经建立了航空、卫是维护虚拟现实技术训练系统，空间站虚拟现实技术训练系统，并且已经建立了可供美国使用的虚拟现实技术教育系统。北卡罗宋纳大学是进行虛拟实现技术研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航中驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。在显示技术上，该所大学开发了一个帮助用户在复杂视景中建立实时动态显示的并行处理系统，叫做像素飞机，麻省理工学院足一个一直走在最新技术前沿的科学研究机构。原先就是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋，这些技术都是虚拟现实技术的基础。1985年成立了媒体实验室，进行虚拟环境的正规研究。例如，波音公司的V22运输机就是先在实验室中造出虚拟机后再投入生产的，在设计车辆的过程中，各种部件都可以共享一个虚拟环境，并且可以查看对方任何一个位置的视频传递和相应的定位方向。在系统中采用了虛拟原型，从而减少了设计图像和新产品进入市场的时间，这样产品在生产之前就可以估算和测试，并且大大地提高了产品质量。
　　虛拟现实模拟，是美军于20世纪90年代开始兴起并逐步推广的一种新的现代模拟训练方式。目前，美军的虛拟现实模拟已经进入实用化阶段，广泛运用于各军兵种的单兵单装训练、作战指挥训练、战役战术训练等各个层次。从美军的虚拟现实模拟实践看，虚拟现实模拟可以最大限度地营造逼真的战场景况，模拟未来战争的各种可能情况，使受训者最大限度地贴近实战锻炼；可以为受训者提供各种困境、危境、绝境等高危境况，全面模拟演练各种高危險性的行动，提高处理各种危险突发事件的能力。美军虛拟现实模拟的实践经验非常丰富，并已经具备运用虚拟现实模拟直接为实战和战争服务的水平。实践证明，虚拟现实技术系统拥有广阔的发展前景，它可以应用在模拟训练。
　　美军开始使用几种高科技互动电脑游戏来训练美国士兵和军官，他们在各种严酷的战争环境中接受训练，却连教室都不必走出半步。不过士兵接受训练的教室也是特制的，玩游戏需要的屏幕是150度的电影屏幕，地板可以根据游戏情节震动，各种逼真的拟音和音响效果可以让士兵们清晰地感觉到与敌人战斗的情景，同时游戏情节还有一系列的天灾或是和平任务需要完成。可以通过点击鼠标调整战争的情况，来给每个士兵安排各种难以预料的问题，对问题不同的处理方式会导致虚拟世界不同的结果，拯救成功或者虚拟士兵的死亡。在飞行训练中，飞行员坐在一个模拟的具有“载人操纵飞行器”功能并带有传感装置的椅子上。椅子上有用于在虚拟空间中作直线运动的位移控制器和用于绕飞行员重心调节飞行员朝向的旋转控制器。飞行员头戴立体头盔显示器，用于显示望远镜、航天飞机和太空的模型，并用数据手套作为和系统进行交互的于段。在一个武器平台仿真器内，利用虚拟现实技术，受训者凭借由计算机控制的视、听、触、嗅、味等仿真特性，在逼真的多维信息空间里可以斗谋略、拼意志、学技能、练战法。
　　虚拟现实技术应用的一个例了是“联网军事训练系统”。在该系统中，军队被布置在与实际车辆和指挥中心相同的位置，他们可以看到一个有山、树、云彩、硝烟、道路、建筑物以及由其他部队操纵的车辆的模拟战场，这些由实际人员操作的车辆可以相互射击，系统利用无线电通信和声音来加强真实感。系统的每个用户可以通过环境视点来观察别人的行动。炮火的显示极为真实，用广可以看到被攻击部队炸毁的情况。从直升机上看到的场景也非常逼真。这个模拟系统可用来训练坦克、直升机和进行军事演习，以及训练部队之间的协同作战能力。近年来，世界上军事强国利用虚拟现实技术实施的“网络战争”层出不穷。仅1999年，美军就连续发动了“焦点透镜99”、“联合绚丽99”等多场模拟演习，通过创造逼真的人丁合成环境，使参战双方同处其中，在虚拟的网络战场上“调兵遣将”、“斗智斗勇”，实施“真实的”对抗演习，其“战场态势逼真度就像发生在眼前一样”。
　　让士兵穿上数据服，戴上头盔显示器和数据手段，通过操作传感装置选择不同的战场背景，输入不同的处置方案，体验不同的作战效果，进而像参加实战一样，锻炼和提高技战术水平、快速反应能力和心理承受力。美陆军1992年提出了“近战战术训练系统”(CCTT)，投资10亿美元。它利用许多先进的土中系统光纤网络并结合分布式交互仿真，建立一个虚拟作战环境，供单兵在人工合成环境中完成作战训练任务。这个由美陆军主持的国防仿真网，通过局域网和广域网联结着从韩国到欧洲的大约65个上作站，各站之间可迅速传递模型和数据，它包括“艾布拉姆斯”坦克、“布雷得利”战车、HUMVEES武器系统，使士兵能在虚拟环境的动态地形上进行作战，美中军用虚拟现实技术研制的飞行训练模拟器，能产生视觉控制，能处理三维实时交互图形，且有图形以外的声音和触感，不但能以正常方式操纵和控制飞行器，还能处理虚拟现实中飞机以外的各种情况，如气球的威胁、导弹的发射轨迹等。建立一个“虚拟战场”，使参战双方同处其中，根据虚拟环境中的各种情况及其变化，“调兵遣将”、“斗智斗勇”，实施“真实的”对抗演习。利用虚拟现实技术，根据侦察情况资料合成出战场全景图，让受训指挥员通过传感装置观察双方兵力部署和战场情况，以便判断敌情，定下正确决心。美国海军开发的“虚拟舰艇作战指挥中心”就能逼真地模拟真的舰艇作战指挥中心几乎完全相似的环境，生动的视觉、听觉和触觉效果，使受训军官沉浸于“真实的”战场之中。
　　在武器设计研制过程中，可以用虚拟现实技术提供先期演示，让研制者与用户同时进入虛拟的作战环境中操作武器系统，检验其设计方案、战术技术性能指标及其操作的合理性，把先进设计思想融入武器装备研制的全过程，从而保证其总体质暈和效能，实现武器装备投资的最佳战略选择。设计者采用虚拟现实技术方便自如地介入系统建模和仿真试验全过程，既能加快武器系统的研制周期，又能合理评估其作战效能，使之更能接近实战的要求。采用虚拟现实技术对未来高技术战争的战场环境、武器装备的战术技术性能和使用效率等进行仿真，有利于有选择地重点发展武器装备体系，优化具整体质量和作战效能。
　　运用建立在网络基础上的分布式虛拟现实系统，可以建立人规模油练联合战役的“战争实验室”，使敌对双方可在虚拟的网络战场上厉兵秣马，预演未来战争。世界上第一次运用虚拟现实技术导演大规模的“网络战争”是在1994年，当时，美军为了提高在高技术条件下的作战能力，利用虚拟现实系统进行了代号为“路易斯安娜94”作战演习。这次演习在“战争实验室”里摆开阵势，不但试验论证了美国陆军制定的条令、战术和部队编成，使之更加符合21世纪的作战要求，还节约演习经费近20亿美元。当时，一些军事专家称之为“军事训练领域中划时代的革命”。
　　
　　[责任编辑]　林　京

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