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VR技术在军事训练中的研究与应用

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VR技术在军事训练中的研究与应用

 今天,VR技術的应用已经融入到包括航空航天、国防军事、公共安全、社交等的各个领域。通过VR进行军事训练,不仅具有训练环境安全、训练效果显著、经济效益明显、组织训练便捷的优点,而且具有在保证训练者安全的前题下,完成在实装训练中很难完成的伴有高危险性、强破坏力、极端条件下的科目训练,优势十分明显。因此,VR技术将会是在军事训练领域内最具有应用前景的技术之一。
  1 VR技术及其在军事训练中的应用
  1.1 VR技术的基本内涵
  VR技术(Virtual Reality),是运用了计算机图形与多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的新技术;是计算机生成的、模拟人类感觉的世界的实时表示,也称之为虚拟环境[1]。计算机技术是VR技术的核心,结合相关技术,生成和真实环境相似的数字化环境,该环境不但可以让用户在视觉、听觉、触觉上难辨真假,而且用户可以和虚拟环境中对象进行互动、相互作用、相互影响,使用户产生亲临相应真实环境的感受。经过30多年的发展,VR在许多行业领域取得了可喜的应用成果,成为其发展的新的信息技术支撑平台。军事训练是VR应用最早、最多的领域[2]。
  1.2 国外VR技术在军事训练中的研究与应用
  20世纪90年代,英国耗资260万美元研制了炮兵虚拟训练系统,并在炮兵部队投人使用。该系统被广泛的用于炮兵的侦察训练中,并充分体现出了高效、经济、环保的优点,现已在包括皇家炮兵学校的5个军事单位进行配备[3]。荷兰TNO物理和电子实验室研制了虚拟发射“毒刺”(Stinger)导弹的虚拟训练器。“毒刺”导弹是一种用来对付低空飞行的飞机的便携式肩射导弹,被世界上许多国家的陆军所采用[3]。美军在20世纪80年代就开始将虚拟现实技术引入训练领域,一些军事专家称之为“军事训练领域中划时代的革命”[4]。20世纪80年代初,美国就构造了一个VR系统,通过远程网络将美国、英国和德国的仿真器连接起来,进行异地的军事训练。美军将VR技术应用于军事训练的很多领域。
  1.3 我国在军事训练中对VR的应用
  追溯我军的虚拟训练,1981年以前,主要使用一些比较简单的,物理、机电器材的模拟训练器材进行训练。1981年—1985年,是以激光设备和机械电动式模拟器材为主要训练手段。1985年—1996年,计算机仿真、分布式交互网络和多媒体器材模拟器开始被应用。1998年,分布交互式作战指挥模拟系统开发成功,并部分装备部队。1998年至今,我军已将VR应用于包括飞行员、舰艇、炮兵、坦克等多个兵种的军事训练中去。VR在军事训练中得到了广泛的发展。但与发达国家相比,我军的虚拟训练水平不高,虚拟装备也比较粗糙。军事训练中,以虚拟现实思想的应用为主,多采用实际和虚拟结合的方式进行训练。
  2 我国VR技术在军事训练应用方面面临的
  问题
  1)VR产品的开发需要投入大量的人力、物力、财力和时间,开发难度大、周期长,而针对军事训练的VR产品被开发出来后,由于需求量有限,不会大量投入生产,因此造成VR产品的开发成本特别高。
  2)资源数据库比较匮乏。一个完善的VR军事训练系统要以庞大的资源数据库为支撑,这样完成的产品才能满足各项军事训练科目的需要。以坦克VR军事训练系统为例,要完成一项指定的作战任务,需要有坦克自身的战技术指标数据、环境数据、协同兵力数据、敌军数据等大量的数据做支撑。而其中仅环境数据就包括位置、地形、声音、光线、味道、时间、天气等数据。由此可见要建设一个完备的VR军事训练系统需要一个庞大的资源库,但是就目前而言,这些数据库资源还是比较缺乏,相信随着各种数据库的不断完善,这个问题将会逐渐得到解决。
  3)由于VR技术还未成熟和数据库匮乏以及一些还未解决的影响VR技术发展的瓶颈问题。例如:各类数据的获取,以及多源数据/模型无缝融合,新概念数据获取机制与设备,非刚体物理建模及自由交互与实时逼真响应,行为、智能与演化模型,模型的可建模性、复杂性与可信性,真三维显示与自然化人机交互机制与交互设备,应用效果的评价等技术问题[2]。使现阶段的VR军事训练产品存在功能不够完善,使用者浸入感不强等问题。例如某坦克训练综合模拟器,其采用的视景还是模仿状态,而且场景、画面的质量也不高,逼真度不够;空间采用开放式或半开放式的结构,还没有使用密闭式的结构;底盘采用固定模式,不能模拟出坦克在不同路面上的颠簸起伏、发动机的轰鸣、发射炮弹和被击中后坦克的震动状态,造成训练“沉浸感”不强,和“身临其境”有很大差距。
  4)后续性建设问题。目前,我军的装备实力快速增强,装备的更新换代也较快,VR军事训练系统也必须紧随装备更新而升级,才能满足军事训练的需要。VR产品的升级开发还需要投入大量的资金,但这部分的资金又没有明确的保障人,从而导致升级换代比较滞后装备发展。另外,VR产品的研制人和使用人通常是各负其责,VR产品使用过程中出现一些设备故障,如果涉及到深层次的问题,使用人很难解决,研

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制人分属不同单位,协调维修相对繁琐,造成设备维修不及时,影响到正常的教学,降低设备使用率,导致产品绩效降低。
  5)专业的VR军事训练系统组训人才匮乏。VR军事训练系统需要大量的专业的组训人才,这些专业人员不仅要熟悉了解VR产品的使用、维护、保养和简单的维修技能,还要掌握丰富的军事专业技能,以达到对使用VR产品的训练人员专业技能的指导和评估。 转载请注明来源。原文地址:http://m.lw54.com/20170706/7102413.html