虚拟现实技术在军校教育训练中的应用研究
[摘 要]随着信息技术的不断发展，虚拟现实技术以其特有的优势己经在军事领域中得到广泛的应用本文将从虚拟现实技术的概念及特点出发，进一步探讨虚拟现实技术在军校教育训练中的具体应用。
[关键词]虚拟现实；军校教育训练；应用
中图分类号：TP68 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0238-02
虚拟现实技术在军事上的使用越来越广泛，取得了巨大的军事和社会效益，它与网络、多媒体技术并称为21世纪最具应用前景的三大技术。
虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）是由高性能计算机系统创建的一种令人身临其境、获得与环境交互体验的虚拟世界的技术。它综合利用三维图形生成技术、多传感交互技术、多媒体技术、人工智能技术、人机接口技术以及高分辨显示技术等高新技术，融合视、听、触觉为一体，模仿现实的三维空间，通过对用户的控制行为做出动态的交互反应，生成三维逼真的虚拟环境，置身于由计算机创造的虚拟世界中。同时，用户在虚拟环境中进行多维信息的交互作用，建构新的构思和创意。
VR具有其它媒体不可比拟的真实性优势。将VR技术应用于计算机系统中，就形成VR系统，即虚拟现实系统。
一、虚拟现实的基本特征及类型
（一）VR技术的基本特征
1.沉浸性：VR技术利用人类视觉、听觉的生理、心理特点，让用户完全沉浸到虚拟世界中。
2.交互性：用户通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能，通过VR系统中的人机交互对虚拟环境中的对象进行操作。
3.多感知性：用户通过VR系统中视、听、触、动觉的传感以及反应装置，在虚拟环境中可获得多种感知。
（二）VR系统的类型
与VR的三大基本特征对应，目前VR系统主要有四种类型：
1.沉浸型VR系统：用户通过头盔式显示器、数据手套、数据衣等设备与虚拟环境进行交互。系统设备价格昂贵。
2.桌面型VR系统：用户通过普通的计算机系统与虚拟环境进行交互。系统结构简单、价格低廉，但缺乏真实的现实体验。
3.共享型VR系统：利用远程网络，多个用户同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟的系统。
4.增强现实型VR系统：一方面利用VR技术来模拟现实世界，一方面增强参与者对真实环境的感受，达到增强现实中无法感知的感受的目的。
二、虚拟现实的关键技术
（一）实物虚化
实物虚化是现实世界空间向多维信息化空间的一种映射，主要包括以下几方面：
1.基本模型构建技术。即虚拟环境的建立，它是应用计算机技术生成虚拟世界的基础。它获取实际三维环境的三维数据，在相应的3D虚拟世界中重构。
2.空间跟踪技术。通过头盔显示器、数据手套、数据衣等常用的交互设备上的空间传感器，确定用户的头、手、躯体或其他操作物在3D虚拟环境中的位置和方向。
3.声音跟踪技术。利用不同声源的声音到达某一特定地点的时间差、相位差、声压差等进行虚拟环境的声音跟踪。
4.视觉跟踪与视点感应技。使用从视频摄像机到X-Y平面阵列、周围光或者跟踪光在图像投影平面不同时刻和不同位置上的投影，计算被跟踪对象的位置和方向。
（二）虚物实化
虚物实化是指用户从虚拟环境中获取同真实环境中一样或相似的视觉、听觉、触觉等感官认知的关键技术。另外，用户能否在操纵虚拟物体的同时，感受到虚拟物体的反作用力，从而产生触觉感知，产生身临其境的感觉。
（三）高性能计算处理技术
主要技术包括数据转换和数据预处理下图形图像生成与显示；声音的合成与声音空间化；多维信息数据的融合、数据压缩以及数据库的生成；命令识别、语音识别，以及手势和人的面部表情信息的检测等在内的模式识别；云计算，以及高速、大规模的远程网络技术。
（四）智能技术
VR提供一个人与计算机的交互环境。需要借助于人工智能技术来获得人的各种动作、语言甚至表情变化中的信息。当前智能接口领域中正在研究的一系列相关问题。
三、虚拟现实在军校教育训练中的应用
目前，虚拟现实技术在军事领域的应用主要集中在虚拟战场环境、军事训练和武器系统设计与评估方面。
（一）虚拟战场环境
虚拟战场环境是利用虚拟现实软、硬件技术，将重要战场数据，如战场地形、战场场景、战场态势、战场人员、战场武器装备等进行处理，为使用者创造出几近真实的立体战场环境，从而模拟战场中出现的各种问题。从国外的发展现状来看，发达国家军队普遍将战场环境虚拟仿真纳入未來作战指挥系统的研究计划中，并作为核心实力来发展。利用虚拟现实技术、大数据和云计算等信息技术，构建一个通用的、协同的、智能的虚拟处理平台，科研充分利用和共享各种资源，实现大范围和广视角的战场环境模拟现实、场景的快速变换与渲染、战场地理环境的实时生成、作战行动的全程仿真，以及参训人员“目不可及”的环境分析与展示，带给参训人员一个超限时间、地点、资源、气候、政治等条件限制的“全景式”训练环境，满足虚拟环境对仿真真实性、稳定性和准确性的要求，使参训人员能够在近似逼真的环境条件下完成各类训练任务。
（二）虚拟实验室
利用VR技术建立的各种虚拟实验室，既有物理、化学等基础实验室，也有装备操作、作战指挥等专业实验室，拥有传统实验室难以比拟的优势，前景广阔：
（1）节省成本。创建这种虚拟环境的演示，可以摆脱真正实验室所需要的昂贵的设备，教学的效果基本接近真正的实验教学效果。在保证教学效果的前提下，极大的节省了成本。
（2）规避风险。真实的实验或操作往往会带来各种危险。学员在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种危险的实验，可免除操作失误而造成意外伤害、事故。