虚拟现实技术在通信训练中的应用探析

桑亚楼 王景文

摘 要：随着信息技术的发展，通信装备越来越复杂，传统通信训练模式已经难以满足需求，而虚拟现实技术很大程度上解决了真实训练中难以解决的问题。文章介绍了虚拟现实技术的概念、特点以及在通信训练中的应用，重点探讨了构建通信虚拟训练平台的优缺点，提出了后期展望。

关键词：虚拟现实;通信训练;平台

1 虚拟现实技术的基本概念

基于计算机和网络技术的虚拟现实通过创建逼真的3D虚拟环境，使参与者可以使用自然技能并通过改编传感器等设备来自然感知虚拟世界并进行交互。它是一种复杂的集成技术，包括计算机图形学、人机交互技术、传感器技术、人工智能以及其他技术^[1]。

换句话说，虚拟现实技术本质上是从系统仿真技术发展而来的高级前端技术。但这又与仿真技术不同，虚拟现实的目的是为人与真实环境（即所谓的虚拟环境）之间的交互提供自然、方便的界面。虚拟环境可以给人们带来进入真实环境的效果，人们可以与虚拟环境进行交互，通过改变虚拟环境，达到改变实际环境的目的。

任何虚拟现实系统都具有3个主要特征，即“沉浸”“交互”和“想象”。这3个方面反映了虚拟现实系统的基本特征，即系统与人之间的充分完整交互，强调了人在虚拟现实环境中的主导作用，并且有许多类型的虚拟现实技术，主要包括如下几种。

1.1 桌面级单人虚拟现实

桌面级单人虚拟现实使用低级PC和工作站进行仿真模拟。计算机屏幕作为用户观察虚拟世界的窗口。各种外部设备（例如鼠标、追踪球、力矩球等）用于控制虚拟现实，并可以控制虚拟场景中的各种对象。桌面级虚拟现实的最大特征是缺乏完全实现的功能，但成本较低，应用范围较广。

1.2 沉浸式单人虚拟现实

单人玩家沉浸式虚拟现实为用户提供了完全互动的功能，使用户感觉就像在舞台上一样，充分体验身临其境的感觉。使用头戴式设备和其他设备遮挡参与者的视力、听力和其他感官，创建新的虚拟感官空间，使用位置跟踪器、信息手套、其他手动输入设备、声音等，使参与者感到自己处于虚拟环境中并能够完全沉浸在其中^[2]。

1.3 增强现实的虚拟现实

增强现实不仅需要使用虚拟现实技术来模拟和仿真现实世界，还需要使用它来提高参与者对现实环境的感知，即增强在现实中无法感受的感觉或不方便感受的感觉。这种类型的虚拟现实的典型示例是战斗机飞行员的平视显示器，它可以在飞行员面前的穿透式屏幕上显示仪器读数和目标数据，从而可以避免飞行员低头读取座舱仪表数据情况的发生，进而可以使得飞行员充分着重于瞄准敌机和导航偏差^[2]。

1.4 分布式网络虚拟现实

分布式网络虚拟现实可以视为在网络虚拟现实系统的基础上，多个用户通过计算机网络连接在一起，并同时共享虚拟空间以一起体验虚拟现实，虚拟现实将上升到一个更高的水平，这就是一个分布式虚拟现实系统^[2]。

2 实际应用

2.1 虚拟设置环境

使用VR技术自定义虚拟环境，可以使用必要的设备与虚拟环境中的对象进行交互，以创建与真实环境等效的沉浸式体验，从而使用户可以真正进入真实逼真的环境。在虚拟环境中，用户可以了解环境、适应氛围并训练其强大的技能和意志力^[3-4]。

另外，现代高精度设备的开发和测试成本很高，而在虚拟环境中，检查此设备的准确范围、打击范围、损坏程度、技术和战术指标不仅准确性高，经济成本还比较低。

2.2 指挥决策模拟

在计算机模拟的帮助下，用户不仅可以进行全方位的理论展示并獲得新的理论原理和行动规则，还可以通过模拟对抗来计算每个单元的攻防能力，并在进行比较后选择最佳决策方案，可以将指挥员完全放置在综合五维空间中，不受二维空间中思维的限制，可以使得指挥艺术得到更充分的发挥。

2.3 高精尖装备模拟试验

仿真测试和演示对设计和使用新设备非常有帮助。例如，通过使用虚拟现实，模拟所创建的精神环境，模拟在适当区域上空飞行的飞机以及在这种虚拟环境中进行训练，飞行员的成功率和适应性得到了极大的提高。

2.4 网络虚拟战（欺骗）验证

网络虚拟战（欺骗）是基于计算机图像、电子显示器、语音识别技术，调整和感测的信息欺骗。借助虚拟现实技术，可以将接收者置于现实中，该现实可以模拟未来的各种困难情况，从而使敌人改变决心和部署。这种战术方法使敌人能够在视听3D环境中看到酷似实物的立体交战图像，这会造成敌人的幻觉并增加欺骗的可信度。

3 构建通信训练虚拟平台

复杂的环境对通信训练提出了更高的要求，为了更好地完成各种使命任务，必须具备应对复杂环境的能力和素质，可以通过构建VR训练平台，提高对抗能力^[5]。

3.1 平台构成

利用VR和网络技术，开发相应的通信训练软件模块，突出模拟预定地区自然电磁现象、民用电磁设备、电磁压制和自身电磁设备互扰所形成的电磁辐射，为训练提供逼真的复杂电磁环境，并且根据想定和组织方案，模拟逼真训练平台和环境，进入虚拟环境，进行网上演练。通信训练虚拟平台如图1所示。

短波通信抗扰训练模块包含短波通信训练的相关技能、战法和干扰模式，为短波通信抗扰训练提供支撑;数据链抗扰训练模块包含数据链通信训练的相关技能、战法和干扰模式，为数据链通信抗扰训练提供支撑;卫星通信抗扰训练模块包含卫星通信训练的相关技能、战法和干扰模式，为卫星通信抗扰训练提供支撑;超短波通信抗扰训练模块包含超短波通信训练的相关技能、战法和干扰模式，为超短波通信抗扰训练提供支撑;综合控制交换单元主要负责各个通信训练模块的交互与融合，为训练平台提供服务，训练平台主要是为作战训练人员使用。

3.2 平臺优缺点

虚拟训练平台具有模拟训练的特征：（1）具有成本效益性。一旦构建了硬件和网络平台，虚拟化训练的成本就会降低，从而使得训练经济成本效益实现最大化。（2）具有时间高效性。与真实的学习环境相比，通过虚拟仿真获得的高学习效率可以缩短训练时间，如可以在几分钟之内更改学习环境，并且可以将设备和过渡时间降低到最低水平，从而有效地节省时间。（3）具有绿色环保性。与真实运动相比，由于缺乏真实的能量消耗和室内运动，减少了对环境的影响。 （4）具有安全性。虚拟教学不同于真实教学，实际培训会带来安全风险，而虚拟培训会带来极少的安全风险，在运动时无需担心意外的发生，因此，这种方式在增加训练的安全性、减少事故发生率进而提高训练效果等方面具有巨大的推进作用^[2]。

存在的缺陷：（1）逼真度有所欠缺，在很短的时间内无法实现完全身临其境的虚拟现实，另外，受计算能力和软件的限制，当前系统无法完全模拟物理世界，且对手的反应也缺乏随机性，导致适应性差。（2）单元实际能力检验较弱。虚拟现实终归是虚拟的，就真实性而言，它不能替代现实，在复杂的现实环境中，总是会出现各种意外情况，而虚拟训练则不会发生改变，它会一直根据指定的方案进行。另外，有些用户在“这是假的”的心理暗示前提下，自然会产生懈怠的心理，从而导致在绝望的情况下，他们无法像平常一样完全爆发自身最大的战斗力^[2]。

4 结语

随着VR技术的进一步发展，计算机模拟已经发展得相当先进，很多国家将其视为各种训练计划制定的必要环节，超前模拟将成为未来训练的最高级特征，VR以全息和超前的训练在虚拟中体验复杂环境，通过虚拟训练可以极大提高应对复杂战场环境的能力，为赢得胜利提供有力支撑。

作者简介：桑亚楼（1980— ），男，河南开封人，工程师，硕士;研究方向：无线通信。

[参考文献]

[1]叶愫，王昊鹏.教育中虚拟现实技术的应用研究[J].电脑知识与技术，2008（20）：301-303.

[2]姜山.虚拟现实技术在军事训练中的应用[J].青年与社会：中外教育研究，2011（12）：193-193.

[3]张李杰，孙文磊，赵群，等.基于虚拟现实技术的军事训练场地布局和模拟[J].四川兵工学报，2013（4）：91-92.

[4]何志红，孙会龙.虚拟现实技术概论[M].北京：机械工业出版社，2020.

[5]高博，黄昉，侯春牧.虚拟现实技术在美军实战化训练中的应用及启示[J].国防科技，2014（2）：94-97.

（编辑 何 琳）

Analysis of the application of virtual reality technology to communication training

Sang Yalou， Wang Jingwen

（PLA 92126， Fuzhou 350007， China）

Abstract：With the development of information technology， the complexity of communication equipment increases rapidly， the traditional communication training mode has been difficult to meet the needs， and virtual reality technology has solved the difficult problems in real training to a great extent. This paper studies the application of virtual reality technology in communication training， focuses on the construction of communication virtual training platform， analyzes the advantages and disadvantages， and puts forward a later prospect.

Key words：virtual reality; communication training; platform