虛擬現實(Virtual Reality,簡稱VR)可以說是現在最熱門的技術。VR可廣泛的應用于影視、游戲、制造、城市規劃、室內設計、工業仿真、古跡復原、橋梁道路設計、房地產銷售、旅游教學、水利電力、地質災害、教育培訓等眾多領域,可以說是一種革命性的技術。
現在VR不僅僅在民用領域被廣泛使用,在軍事領域的價值也被逐漸開發,對于強化軍事訓練、加速成軍有著不可小覷的作用。
美國已經初步投入應用
美國國防部高度重視仿真技術的發展,近十多年來,美國一直將建模與仿真列為重要的國防關鍵技術。1992年公布了“國防建模與仿真倡議”,并成立了國防建模與仿真辦公室,負責倡議的實施。1992年7月美國防部公布了“國防科學技術戰略”,“綜合仿真環境”被列為保持美國軍事優勢的七大推動技術之一。1995年10月,美國防部公布了“建模與仿真主計劃”,提出了美國防部建模與仿真的六個主目標。1997年度的“美國國防技術領域計劃”,將“建模與仿真”列為“有助于能極大提高軍事能力的四大支柱(戰備、現代化、部隊結構、持續能力)的一項重要技術,并計劃從1996年至2001年投資5.4億美元、年均投資0.9億美元”。同時美國國防科學局(Defense Science Board)認為建立集成的綜合仿真環境和仿真系統,必須解決五個層次的使能技術,(enabling technologies )(即應能解決實現的技術)。
第一層次——基礎技術。第二層次——元、部件級技術。第三層次——系統級技術。第四層次——應用級技術。第五層次——集成綜合環境和建模與仿真工程。
現在美國已經把部分VR技術投入了使用之中。美國陸軍曾經演示了其專有的徒步士兵訓練系統(DSTS),一個用來教導部隊戰術和團隊在一個虛擬環境的可穿戴式虛擬現實系統。在空軍基地,美國陸軍第3步兵師——格魯吉亞使用DSTS實行了一個特別的訓練方式。DSTS被描述為靈活、便攜以及能適應高強度訓練的系統。
DSTS的實現原理與我們目前熟知的主流VR頭戴設備一樣,只是身體的旋轉和位置的判定他們采用了一個特別的穿戴式設備 IMUs。
美國國防部長Ashton Carter最近還就跑到了海軍BEMR實驗室,視察一部分VR,AR相關的工作。BEMR的中文名字是海軍混合現實作戰空間開發。它是美國空間和海上作戰系統中心太平洋分部(SSC Pacific)內的一個實驗室。該實驗室主要工作方向為探索作戰空間可視化服務的大眾化技術應用。該實驗室目前配備了最新最好的私用VR設備,可支持不同實驗服務任務。并通過研究和發展,提升整體海軍能力,實現作戰人員的最新信息支配。
除了美國之外,,歐洲對于仿真的研究歷來也十分重視。北大西洋公約組織(NATO)于1992年9月成立了DIS工作組。同年歐洲學術界的二百個成員成立了歐洲仿真特殊興趣組,并于次年組建了“仿真未來:新概念、工具和應用”基礎研究工作組。制定了仿真基礎研究和開發為第一優先主題。其第二個主題即為開發新的應用領域。尤其是象并行和分布式仿真這樣的基礎技術,圍繞這個主題將就“仿真互操作性”展開行動計劃。并對應于美國DIS工作組成立一些對應的“影子”機構進行跟蹤研究。
可以大幅度降低訓練費用
各國大力發展VR技術在軍事上的應用,很重要的一個原因就是可以大幅度降低訓練費用。你可以想象VR技術所帶來的節約程度。當訓練一個戰斗機飛行員時,VR僅需使用20000美元一個的頭顯和駕駛艙模型就可以,而啟用一架真實的飛機則要花費100萬美元甚至更多,后續還需要擔心使用損毀等問題。
目前,模擬訓練是VR軍事應用中的一個重要部分,可以讓士兵們親身實踐戰場上的感覺。BEMR的首席技術專家Arne Odland說:“在過去的幾十年里,VR技術一直被用作模擬訓練,主要用于那些在真實系統上十分昂貴甚至危險的項目。”現在BEMR現在正在探索更多的使用案例去提高戰場的可視化,力求可以更好的為戰場上的每一個士兵提供信息幫助。
在如今VR技術大眾化的環境下,花費和使用方面都會產生巨大變化。大眾化意味著我們可以用相對低的價格獲得更高質量的設備,讓VR技術應用的更廣。現在,伴隨著成本的降低,政府可以利用大眾消費版VR去大大降低軍隊費用并提高軍隊能力。大眾版硬件幾乎價格將會比專業級低100倍甚至更多,這種大眾VR可以很好的幫助士兵訓練。
實際上VR技術的廣泛應用,無論是對駕駛員進行成功訓練的飛行模擬器,或是用來訓練軍事作戰人員虛擬戰場,或是基于仿真的設計包括幾何外形,傳動物理特性和動力學特性的在建模基礎上,完成的虛擬樣機,還是通過仿真模型在計算機上仿真生產全過程,實現產品的工藝規程,加工制造等生產出的虛擬產品,都已有許多成功事例。
中國起步早技術發展水平高
中國非常重視仿真技術在軍事領域的應用,在VR大發展的今年,也更加重視仿真對軍事訓練的促進作用。
我國軍用仿真技術的發展已有四十年的歷史。建成了航天機電集團以北京仿真中心為代表的,科技集團以上海八院八部的射頻、紅外仿真系統為代表的服務于各類新型導彈、衛星、運載火箭和魚雷等仿真的“八大仿真系統”以及用于新型軍機研制的飛機工程仿真系統,為仿真技術的研究和應用打下了堅實的基礎。
上世紀90年代我國開始對分布交互仿真,虛擬現實等先進仿真技術及其應用進行研究,開展了較大規模的復雜系統仿真,由單個武器平臺的性能仿真發展為多武器平臺在作戰環境下的對抗仿真。
現在研制出了連續系統仿真語言ICSLⅡ和ICSL++仿真環境,連續/離散(事件)系統仿真語言IHSL和圖形輸入仿真語言IFAS等通用仿真語言及射頻、紅外、反坦克導彈、衛星、戰略導彈和運載火箭等半實物仿真專用軟件。正在研制基于高檔微機、工作站通用、并發、一體化仿真軟件。堅持邊建邊用的原則,在應用方面取得顯著成果。
未來隨著技術的發展,VR必將在軍事領域更加大放光彩。