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扩展现实（XR）在军事训练中的应用

2023-02-20 10:10:10

来源：硕博科技

说起虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）等沉浸式技术，许多人并不陌生，VR眼镜、AR头盔和MR显示器等应用产品已经开始走进人们的生活。由此，带来一个新的概念——扩展现实（XR）。它是指通过计算机、人工智能等技术以及可穿戴设备产生的一个真实与虚拟结合、可人机交互的环境。

扩展现实（Extended Reality，简称XR），是指利用硬件设备结合多种技术手段，将虚拟的内容和真实场景融合，打造一个可人机交互的虚拟环境，这也是AR、VR、MR等多种技术的统称。通过将三者的视觉交互技术相融合，为体验者带来虚拟世界与现实世界之间无缝转换的“沉浸感”。

增强现实（AR）

增强现实(Augmented Reality)，是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，它不会创造新的现实，而是将图像叠加到现实世界上。广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。

虚拟现实（VR）

虚拟现实 (Virtual Reality)，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。它是完全通过计算机技术生成的 3D 环境，虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。简而言之，虚拟现实能够生成逼真的图像和声音，在虚拟世界中吸引用户的五种感官，就像在现实生活中一样。

混合现实（MR）

混合现实 (Mixed Reality)技术，该技术融合了真实世界和虚拟世界，以创建物理和数字元素实时交互的复杂环境，它制造的虚拟景象可以进入现实的生活同时能够认识你。比如通过我们的设备，你在眼睛当中看到一个景象可以测量出现实生活中物体的尺度和方位，其主要特点在于虚拟世界和现实世界可以互动。

扩展现实（XR）

扩展现实（Extended Reality），是指通过计算机技术和可穿戴设备产生的一个真实与虚拟组合的、可人机交互的环境。扩展现实包括增强现实(AR)，虚拟现实(VR)，混合现实(MR)等多种形式，这些技术能够在将虚拟图形与现实世界元素融合的同时扩展现实。换句话说，为了避免概念混淆，XR其实是一个总称，包括了AR，VR，MR。XR分为多个层次，从通过有限传感器输入的虚拟世界到完全沉浸式的虚拟世界。

当前，XR技术在游戏、电影等商业领域的应用已较成熟，在军事领域的应用探索也初见成果。未来，依托XR技术进行战场模拟、操作训练、装备原理展示等，将成为军事虚拟现实技术领域新常态。

军事领域优势：

作战和态势模拟感知：扩展现实技术能够为指挥人员、实战人员提供效果更优的监控工具，能够感知作战空间、时间和参战人员的具体信息。

低成本“实战”训练：使用VR、MR、XR等虚拟仿真技术装备，替代真实作战设备开展军事作战训练，可以获得更好的效果，更贴近真实的战场。

足够“安全”的训练环境：实战训练总会出现伤亡情况，使用虚拟仿真技术可以达到真实的效果，还可以避免不必要的伤亡。

更加多样化和可定制化的作战地形：构建真实的战场环境，可以定制各种作战地形。传统的推演技术无法达到现代信息化、智能化发展的水平，战场空间已拓展到陆、海、空、天、网等多域。利用XR技术可构建出信息融合、人机交互的虚拟战场环境，通过各类传感器让士兵拥有视觉、听觉和触觉，并能与虚拟世界进行互动，以此感受真实战场环境，掌握动态信息，增强训练效果。

开展实景展示教学：在传统教学中，面对复杂的装备系统，原理构造不直观、装备实操成本高、网络教学体验差等问题较为突出。通过将XR技术引入教学领域，构建实景展示模型，可有针对性地解决这些问题。

提高人员实战能力：预设各种复杂环境和突发情况，在模拟训练设备上运用XR技术以虚拟方式构建装备对象和使用环境，增强受训人员面对各类复杂的突发情况的应变能力。

缩短培训时间：与传统军事训练方式相比，将扩展现实技术应用于军事训练能提高训练速度并大幅降低训练成本。例如，美国空军通过采用虚拟现实、人工智能和生物特征跟踪等技术，将新飞行员的训练时间从12个月减少到了4个月。

尾声
但从当前XR技术军事应用情况来看，仍处于探索阶段。相关应用主要集中在训练和作战两个方面，而且应用场景较少、相对比较局限。

为进一步发挥XR技术在军事领域的作用，将XR技术优势与军事需求相结合，拓展XR军事应用场景。同时考虑XR技术应用的信息过载、安全问题等潜在风险。扩展现实系统的底层数据会出现偏差，系统容易受到滥用和网络攻击的影响。沉浸式技术会追踪人们较为私密的数据：人的情感能力、判断能力和其他更多特质。这些特质构成了人本身，如果这些信息落入敌手，将会导致非常严重的后果。

在5G、边缘计算、人工智能和大数据等技术的发展和支撑下，将进一步打破虚拟与现实环境的界限，并赋能XR，扩展XR技术的应用范围。相关技术可以提高XR设备数据传输速率、增强用户密度、减少传输时延，支持大规模网络应用。它不断推动人机交互方式变革，使人们能够“看”到、“听”到实际不可触及的场景和实物，进而将作战领域向更深、更广的空间拓展。到那时，XR技术将以一个崭新的形式呈现在人们面前。

关键词：
虚拟仿真
模拟实训
远程控制
数字孪生

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