當虛擬邁進現實——在軍事領域綻放異彩的VR技術

虛擬現實（virtual reality， VR）涉及高性能計算、圖形圖像處理、人機交互、人機環境等，是計算機技術與應用銜接，向不同領域滲透，正在對各行業運行產生重大影響的顛覆性技術。

經過數十年的發展，虛擬現實已經在各個領域發揮作用，包括國防軍事、醫療健康、空間技術、裝備製造等領域。今天小編要介紹的是近年來出現在國防軍事領域中的一種新型虛擬現實應用系統，由DARPA支持研發的新系統。

Plan X

圖1Plan X 示意圖

Plan X是由DARPA制定的一項遠景計劃，如圖1所示。DARPA宣布的這項計劃旨在讓美國士兵進入一個虛擬化的網路世界擊敗敵方進攻。在演示中，用戶使用體感遊戲控制器Razer Hydra導航。首先，從一系列任務中選擇一項任務，每項任務都對應某個計算機網路，然後選擇採取何種行動。通過不同的工具，可以進攻對方的網路，或者防禦對方的進攻。士兵可利用Oculus Rift頭盔進行網路攻擊對抗。DARPA於2015年展示的平板電腦觸摸屏設備可以顯示Wi-Fi和藍牙信號分布，最新版設備能夠創建實時三維全息圖像。頭盔可以將電子打擊形象化，避開了抽象而又複雜的技術，只為指揮官們提供製定反擊行動所需的信息。

ULTRA-Vis

形式為攜帶型可穿戴顯示系統的城市指揮人員戰術反應，意識和可視化（urban leader tactical response, awareness& visualization, ULTRA-Vis），能夠顯示用戶當前位置周圍的相關數據，幫助指揮人員從複雜的戰場環境中識別敵友和任務目標。與Google Glass直接將信息投射到用戶的虹膜不同，ULTRA-Vis通過全息影像方式將信息疊加到用戶看到的真實景物上。ULTRA-Vis通過動作感測器追蹤用戶的頭部運動，用GPS記錄用戶位置，將固定標記顯示在用戶看到的真實物體上。這對於士兵非常實用，可以在任務開始之前標記目標點和圖中的路標。在該系統中，指揮員可以決定所獲取的信息範圍，如選擇統計五公里範圍內友軍兵力。用戶還可以將其作為通信工具與同伴、基地或者同一作戰地區的其他友軍（如空軍支援）保持聯繫。系統還能通過無人機等設備提供裸眼範圍不可見的視頻信息。ULTRA-Vis目前還是一種原型系統，如圖2所示，還在根據士兵使用後的反饋意見進行改進，增強實用性。

圖2ULTRA-Vis 示意圖

ARC 4

為了給地面部隊提供支持，DARPA的ULTRA-Vis系統在士兵視野內的可視物上方提供全彩色圖形標註，將航空器、潛在危險位置進行可視化提示，甚至在士兵視距範圍外也能夠進行檢測。系統也能根據DARPA信息為士兵提供導航、報警等信息。應用研究協會（Applied Research Associates, ARA）是該項目的主要合作商,最終研製出增強現實軟體ARC 4，如圖3和圖4所示,可以集成多種不同的可穿戴設備,如BAE系統、Lumus、Vuzix、Exelis等，還提供頭部跟蹤演算法追蹤用戶位置和朝向，在用戶視距範圍外交流圖標、圖像、信息等內容。歷經六年研發的抬頭顯示系統（heads up display system）為用戶提供了實時地理註冊信息功能，已經應用於視頻遊戲和車輛駕駛領域，可以在用戶無需低頭看指示的情況下為其提供增強的態勢感知。在軍事應用方面，抬頭顯示系統將虛擬替身（avatar）投射到定製的戶外運動決策試驗中，可以提供情報、上級命令、控制信息等，協助用戶進行團隊作戰。

圖3ARC 4 軍事增強現實應用系統示意圖

ARC 4 商用增強現實系統示意圖

士兵超級感應（soldier super senses）

DARPA提出Squad X core technology services的目標是將部隊掛載的感測器與戰場上的所有感測器相連接，從而為部隊提供更好的當前態勢感知。軍事行動負責人能夠很清楚地看到己方所處環境的狀況，這些視頻通過附近的無人機和航空飛行器等拍攝，如圖5所示。

圖5超級士兵感應器示意圖

本文摘編自虛擬現實技術與產業發展戰略研究項目組編著《虛擬現實技術與產業發展戰略研究》（北京：科學出版社，責任編輯林鵬、楊向萍、張艷芬，2016.12）第6章，內容略有刪節改動。

ISBN：978-7-03-051162-1

《虛擬現實技術與產業發展戰略研究》闡述虛擬現實的概念、特點及其典型的軟硬體系統，從數據獲取與建模、分析與利用、交換與分發、展示與交互、標準與評價體系五個方面論述國內外虛擬現實技術的發展現狀；分析國防軍事、裝備製造、醫療健康、教育文化等行業發展對虛擬現實新的需求及存在的瓶頸問題，以及網路應用、可穿戴設備、智能交互等相關技術領域與虛擬現實的互動發展，指出虛擬現實及其相關產業的發展趨勢。最後為我國虛擬現實技術和產業的創新發展提出政策建議。

（本文責編：李文超）

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