擴展現實(XR)在軍事訓練中的應用

2023-02-20 10:10:10

來源:碩博科技


說起虛擬現實(VR)、增強現實(AR)、混合現實(MR)等沉浸式技術,許多人并不陌生,VR眼鏡、AR頭盔和MR顯示器等應用產品已經開始走進人們的生活。由此,帶來一個新的概念——擴展現實(XR)。它是指通過計算機、人工智能等技術以及可穿戴設備產生的一個真實與虛擬結合、可人機交互的環境。


擴展現實(Extended Reality,簡稱XR),是指利用硬件設備結合多種技術手段,將虛擬的內容和真實場景融合,打造一個可人機交互的虛擬環境,這也是AR、VR、MR等多種技術的統稱。通過將三者的視覺交互技術相融合,為體驗者帶來虛擬世界與現實世界之間無縫轉換的“沉浸感”。


增強現實(AR)
 
增強現實(Augmented Reality),是一種將虛擬信息與真實世界巧妙融合的技術,它不會創造新的現實,而是將圖像疊加到現實世界上。廣泛運用了多媒體、三維建模、實時跟蹤及注冊、智能交互、傳感等多種技術手段,將計算機生成的文字、圖像、三維模型、音樂、視頻等虛擬信息模擬仿真后,應用到真實世界中,兩種信息互為補充,從而實現對真實世界的“增強”。
 
虛擬現實(VR)
 
虛擬現實 (Virtual Reality),是20世紀發展起來的一項全新的實用技術。它是完全通過計算機技術生成的 3D 環境,虛擬現實技術囊括計算機、電子信息、仿真技術于一體,其基本實現方式是計算機模擬虛擬環境從而給人以環境沉浸感。簡而言之,虛擬現實能夠生成逼真的圖像和聲音,在虛擬世界中吸引用戶的五種感官,就像在現實生活中一樣。
 
混合現實(MR)
 
混合現實 (Mixed Reality)技術,該技術融合了真實世界和虛擬世界,以創建物理和數字元素實時交互的復雜環境,它制造的虛擬景象可以進入現實的生活同時能夠認識你。比如通過我們的設備,你在眼睛當中看到一個景象可以測量出現實生活中物體的尺度和方位,其主要特點在于虛擬世界和現實世界可以互動。
 
擴展現實(XR)
 
擴展現實(Extended Reality),是指通過計算機技術和可穿戴設備產生的一個真實與虛擬組合的、可人機交互的環境。擴展現實包括增強現實(AR),虛擬現實(VR),混合現實(MR)等多種形式,這些技術能夠在將虛擬圖形與現實世界元素融合的同時擴展現實。換句話說,為了避免概念混淆,XR其實是一個總稱,包括了AR,VR,MR。XR分為多個層次,從通過有限傳感器輸入的虛擬世界到完全沉浸式的虛擬世界。
 
當前,XR技術在游戲、電影等商業領域的應用已較成熟,在軍事領域的應用探索也初見成果。未來,依托XR技術進行戰場模擬、操作訓練、裝備原理展示等,將成為軍事虛擬現實技術領域新常態。



軍事領域優勢:
 
作戰和態勢模擬感知:擴展現實技術能夠為指揮人員、實戰人員提供效果更優的監控工具,能夠感知作戰空間、時間和參戰人員的具體信息。
 
低成本“實戰”訓練:使用VR、MR、XR等虛擬仿真技術裝備,替代真實作戰設備開展軍事作戰訓練,可以獲得更好的效果,更貼近真實的戰場。
 
足夠“安全”的訓練環境:實戰訓練總會出現傷亡情況,使用虛擬仿真技術可以達到真實的效果,還可以避免不必要的傷亡。
 
更加多樣化和可定制化的作戰地形:構建真實的戰場環境,可以定制各種作戰地形。傳統的推演技術無法達到現代信息化、智能化發展的水平,戰場空間已拓展到陸、海、空、天、網等多域。利用XR技術可構建出信息融合、人機交互的虛擬戰場環境,通過各類傳感器讓士兵擁有視覺、聽覺和觸覺,并能與虛擬世界進行互動,以此感受真實戰場環境,掌握動態信息,增強訓練效果。
 
開展實景展示教學:在傳統教學中,面對復雜的裝備系統,原理構造不直觀、裝備實操成本高、網絡教學體驗差等問題較為突出。通過將XR技術引入教學領域,構建實景展示模型,可有針對性地解決這些問題。
 
提高人員實戰能力:預設各種復雜環境和突發情況,在模擬訓練設備上運用XR技術以虛擬方式構建裝備對象和使用環境,增強受訓人員面對各類復雜的突發情況的應變能力。
 
縮短培訓時間:與傳統軍事訓練方式相比,將擴展現實技術應用于軍事訓練能提高訓練速度并大幅降低訓練成本。例如,美國空軍通過采用虛擬現實、人工智能和生物特征跟蹤等技術,將新飛行員的訓練時間從12個月減少到了4個月。




尾聲
但從當前XR技術軍事應用情況來看,仍處于探索階段。相關應用主要集中在訓練和作戰兩個方面,而且應用場景較少、相對比較局限。
 
為進一步發揮XR技術在軍事領域的作用,將XR技術優勢與軍事需求相結合,拓展XR軍事應用場景。同時考慮XR技術應用的信息過載、安全問題等潛在風險。擴展現實系統的底層數據會出現偏差,系統容易受到濫用和網絡攻擊的影響。沉浸式技術會追蹤人們較為私密的數據:人的情感能力、判斷能力和其他更多特質。這些特質構成了人本身,如果這些信息落入敵手,將會導致非常嚴重的后果。
 
在5G、邊緣計算、人工智能和大數據等技術的發展和支撐下,將進一步打破虛擬與現實環境的界限,并賦能XR,擴展XR技術的應用范圍。相關技術可以提高XR設備數據傳輸速率、增強用戶密度、減少傳輸時延,支持大規模網絡應用。它不斷推動人機交互方式變革,使人們能夠“看”到、“聽”到實際不可觸及的場景和實物,進而將作戰領域向更深、更廣的空間拓展。到那時,XR技術將以一個嶄新的形式呈現在人們面前。

  • 關鍵詞:
  • 虛擬仿真
  • 模擬實訓
  • 遠程控制
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