楊恒，鄧軍，張克鴻

95894部隊(duì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，在視覺、聽覺、觸感等方面生成一種與現(xiàn)實(shí)環(huán)境高度近似的數(shù)字化環(huán)境。用戶借助相關(guān)設(shè)備與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互，從而產(chǎn)生類似真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。國外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家一直將其列為國防高科技領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，迄今已成為無人機(jī)操控和訓(xùn)練的重要工具，在軍事領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR）在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)開展了幾十年之久，最早的VR技術(shù)研發(fā)就源于軍事領(lǐng)域的運(yùn)用。近年來，VR技術(shù)快速發(fā)展，其在模擬戰(zhàn)場環(huán)境、單兵模擬訓(xùn)練、網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)訓(xùn)練、軍事指揮人員訓(xùn)練、指揮決策能力提升、武器裝備研制及網(wǎng)絡(luò)信息戰(zhàn)等軍事領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展。

先進(jìn)無人機(jī)系統(tǒng)集成了多源傳感器。在操作中心的操控席位，無人機(jī)操控人員利用各類外置式顯示系統(tǒng)，獲取無人機(jī)飛行控制信息及傳感器信息，并開展相關(guān)操控。隨著無人機(jī)系統(tǒng)功能日益完善，操控員獲取的外界戰(zhàn)場信息及先進(jìn)無人機(jī)機(jī)載傳感器信息快速增加，傳統(tǒng)操控席位的顯示方式越來越無法滿足操控員的需要。綜合運(yùn)用VR技術(shù)，能使無人機(jī)操控員浸潤到真實(shí)的“全景式”戰(zhàn)場環(huán)境，降低因信息獲取不全而產(chǎn)生的誤判率，極大提升作戰(zhàn)效能。

早在1968年，世界就誕生了頭戴式VR產(chǎn)品，即“達(dá)摩克里斯之劍”軍用頭盔。在無人機(jī)操控中運(yùn)用VR頭盔可監(jiān)測操控員的頭部狀態(tài)和目視方向，讓無人機(jī)傳感器與它們同步運(yùn)動(dòng)。此外，VR技術(shù)可把無人機(jī)傳感器獲取的影像、其他地面和空中目標(biāo)信息、飛行參數(shù)疊加在一起，讓無人機(jī)操控員擁有更好的視野和更快的事態(tài)反應(yīng)速度，大幅改善無人機(jī)操控員的工作條件。

圖1 VR 頭盔已廣泛用于無人機(jī)操控訓(xùn)練。

美軍大力推廣VR模擬訓(xùn)練應(yīng)用

美軍從20世紀(jì)90年代開始興起并逐步推廣VR模擬訓(xùn)練方式。目前，美軍VR模擬訓(xùn)練方法已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段，并廣泛運(yùn)用于各軍兵種的單兵單裝訓(xùn)練、小分隊(duì)協(xié)同訓(xùn)練、作戰(zhàn)指揮訓(xùn)練、戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練、飛行員培訓(xùn)等各種場景。2020年8月，美空軍宣布內(nèi)利斯空軍基地新的虛擬測試與訓(xùn)練中心（VTTC）正式落成，美空軍飛行員可在此模擬實(shí)力相當(dāng)國家及其他對手的作戰(zhàn)場景，練習(xí)先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)。該中心將提供各種作戰(zhàn)訓(xùn)練，其中包括無人機(jī)操控人員的適應(yīng)性訓(xùn)練。美軍虛擬測試與訓(xùn)練中心的主要優(yōu)勢是，它能夠減少訓(xùn)練指導(dǎo)中的人為偏誤，為飛行學(xué)員提供更便捷的訓(xùn)練渠道和即時(shí)反饋，降低飛行學(xué)員在早期訓(xùn)練階段中不良習(xí)慣形成的概率。

下一步，美軍將使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)操控作戰(zhàn)無人機(jī)，為最新型察打一體無人機(jī)操控員配備VR頭盔?？偟膩碚f，VR頭盔能提高無人機(jī)的生存能力和武器使用效率。在理想情況下，VR頭盔將用于操縱所有美軍現(xiàn)役部隊(duì)的遙控裝備。

圖2 美軍士兵使用VR 頭盔體驗(yàn)“全景式”戰(zhàn)場環(huán)境。

俄軍VR頭盔的功能與應(yīng)用

2017年俄羅斯軍方將VR頭盔“斯瓦洛格”（Svarog）運(yùn)用于無人偵察機(jī)操控。該頭盔由俄羅斯國防部重要機(jī)器人研究與試驗(yàn)中心和馬里州立大學(xué)共同研發(fā)。不同于商業(yè)化VR設(shè)備和北約軍隊(duì)使用的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）眼鏡，俄制VR頭盔有兩個(gè)視頻顯示器，頭盔較寬，比使用者的頭部寬10cm。盡管其外表看起來笨重，但實(shí)際重量只有400g，和現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)型VR頭盔的重量相當(dāng)。這種VR頭盔可以幫助士兵有效控制高速飛行的無人機(jī)，快速獲得情報(bào)并做出決策。頭盔給士兵的每只眼睛配備一個(gè)單獨(dú)的顯示器，分辨率達(dá)到5120×2180像素，讓雙眼分別獲得有細(xì)微偏移的圖像，從而生成3D立體影像。士兵可以通過顯示器看到無人機(jī)傳感器傳回的高分辨率戰(zhàn)場影像，從而能識(shí)別地面的坦克、空中的戰(zhàn)斗機(jī)，還能觀察到地面的步兵。士兵使用該頭盔完成空中偵察任務(wù)，甚至可以控制無人機(jī)發(fā)射武器。使用者用仰頭或低頭的方式改變無人機(jī)的飛行高度，內(nèi)置陀螺儀傳感器用于實(shí)時(shí)定位頭盔的傾角，無人機(jī)根據(jù)來自頭盔的輸入信號完成爬升和下降動(dòng)作。此外，頭盔上有兩個(gè)傳感器用于定位眼睛的瞳孔，當(dāng)使用者改變眼睛注視的方向時(shí)，無人機(jī)會(huì)跟隨并飛向相應(yīng)的目標(biāo)。下一步，俄羅斯軍方將使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)操控作戰(zhàn)無人機(jī)，為最新型察打一體無人機(jī)操控員配備VR頭盔。

VR技術(shù)在軍用無人機(jī)操控領(lǐng)域中不斷運(yùn)用，大大增強(qiáng)了飛行操控員的操控體驗(yàn)，使操控工作變得更加舒適，同時(shí)提高了無人機(jī)的生存力、機(jī)載武器使用效率和無人機(jī)整體作戰(zhàn)效能。未來，隨著VR和AR技術(shù)不斷發(fā)展和深入運(yùn)用，操控人員能真正獲得“人在機(jī)上，人在回路”的感受，快速而準(zhǔn)確地進(jìn)行戰(zhàn)場感知、戰(zhàn)場分析、戰(zhàn)場決策，實(shí)現(xiàn)己方戰(zhàn)略意圖，讓無人機(jī)成為未來戰(zhàn)場的制勝法寶。