VR在军事领域的应用
一、美国VR军事应用
1.陆军步兵训练系统
陆军步兵训练系统（Dismounted Soldier Training System，简称DSTS）是美国于2012年开始研发的VR仿真训练系统。该项目投资5700万美元，使用著名游戏引擎CryEngine进行开发。陆军步兵训练系统是全球第一个完全沉浸式的步兵VR仿真训练系统，也是美国、欧盟使用的几种VR训练系统之一。
陆军步兵训练系统
陆军步兵训练系统不是一款常规的电脑游戏，而是综合应用各种虚拟现实技术和虚拟仿真装备的全方位仿真临战训练系统。虚拟训练的环境与真实战场基本一致，环境中的敌对目标与真实战争基本一致，训练士兵使用的武器装备与真实武器完全一致，训练士兵的编队方式、作战方式与真实作战完全一致。训练内容包括海上登陆、空降作战、载具操控，以及不同战场、不同气候环境、不同敌对目标的作战训练、编队配合、伤员救护等一系列高仿真模拟实战环境下的各类型综合训练科目。
陆军步兵训练系统宣传画面
在训练过程中，训练士兵需要穿戴VR头盔、虚拟摄像头、振荡器、动作捕捉传感器及背包电脑、无线发射接收装置，配备可以实现虚拟射击效果的真实武器装备。整个作战小组成员在装有传感器的足垫上，配合移动控制遥感实现团队作战的全方位虚拟实战训练。由于使用了当时最先进的虚拟现实显示系统、动作捕捉系统及真实武器装备配合高仿真软件平台，该系统的仿真性及身临其境的作战体验效果明显，训练效能显著。
陆军步兵训练系统说明书
接下来，我们将使用美国AiirSource军事频道公开信息中的内容，向大家介绍美军训练基地内一组陆军士兵使用陆军步兵训练系统进行战术训练的相关内容，目的是让内容设计者认识到VR技术在严肃的军事训练中同样拥有广阔的应用空间。
2013年11月12日，美国陆军士兵被分配到412个航空支援营后，其中一组士兵在德国格拉文沃尔第七陆军联合多国训练司令部使用陆军步兵训练系统进行训练。下图显示的是训练士兵需要穿戴全身动作捕捉传感器，以有效捕捉士兵的全身动作并将其传输到虚拟环境中，让共同训练的战友能了解其一举一动。
训练士兵穿戴动作捕捉传感器
然后，训练士兵需要穿戴VR头盔。这是让士兵进入沉浸式虚拟训练空间的关键装备，非常小巧且可以调节瞳距及相关显示属性。
穿戴VR头盔
训练士兵需要使用具有虚拟射击功能的真实武器装备，这种装备的重量及操作方式与真实武器完全一样。下面左图拇指的位置安装了一个特殊的摇杆，可以帮助士兵进行自由的空间移动。
具有虚拟射击功能的真实武器装备
在2012年该装备使用之初，计算机无线信息传输速率有限，需要训练者背负一台背包式电脑。目前这种设备已经被简化，使用台式电脑的无线传输装置，不需要背一台电脑在身上进行训练。
使用背包电脑进行数据运算
根据陆军士兵的编制，9位士兵组建为一个基本作战单位。当士兵们都穿戴好VR训练设备和实战配比的武器装备后，一个虚拟现实训练团队基本形成，他们就可以进入后续的训练科目了。
全副武装的虚拟现实训练团队
在训练系统载入之后，各队员与服务器连接，服务器端显示出每一个队员的基本情况。队员也能在虚拟现实里出现在同一环境中，直观地了解各队员的基本情况。此外，系统管理员对相关训练信息进行设置，如训练环境、训练科目、训练难度等，设置完成后正式载入训练内容。
系统管理员在设置相关训练信息
下图显示的是训练过程中对于训练环境及相关训练内容参数的设置，可以从中看到训练环境是基于真实地理信息而设置的。
基于真实地理信息设置训练环境
系统管理员向训练士兵交代训练过程中的注意事项和沟通方式，然后正式进入虚拟战场。训练士兵能够看到自己和战友已经到达某战场，全副武装即将开始全新的战斗任务。
训练士兵进入虚拟战场
陆军步兵训练系统的训练科目非常丰富，几乎涵盖了真实战场可能涉及的所有关键领域。下图显示的是空降作战训练的部分内容，其中包括大型运输机、鱼鹰直升机、黑鹰直升机的空降作战训练等。
大型运输机、鱼鹰直升机、黑鹰直升机的空降作战训练
当士兵空降后，可以很快投入野外作战训练单元。士兵依据训练小队中各自的武器装备和功能安排在队长的指挥下各就各位，进行相互配合的团队协同作战。
野外作战训练
野外作战训练到一定阶段，攻击目标进一步明确和集中后，可以对明确的城镇或村庄目标设定任务。根据战场的主要特征，针对不同类型的城镇、村庄环境进行相应的作战训练，积累战术经验。
不同类型的城镇、村庄环境作战训练
此后进入室内作战训练环节。在这种环境中，针对高质量的敌对目标识别、合理攻击、自我保护等进行必要的训练，以及资深战士在实战场景中的经验及教训分享。
室内作战训练
此外，对于战场中经常发生的一些特殊任务也将进行深入训练，如载具使用训练。该训练让士兵了解如何使用重要载具，以及在使用载具过程中可能出现的常见状况和合理处理方法。
载具使用训练
重型武器的使用训练也是陆军步兵训练系统中非常重要的环节。在这个环节中，训练者可以实际应用与真实环境完全一致的武器装备，进行非常接近实战环境的重型武器使用训练。
重型武器使用训练
针对实战环境中可能出现的对我方危害比较突出的敌方重要武器类型的使用意图和使用方式进行分析，可以让训练士兵更清楚地预判战场情况可能存在的变化，以提供应对策略。下图显示的是陆军步兵训练系统中，敌方强杀伤力武器作战意图分析、敌方攻击方式分析、我方可能受到的威胁效能分析等。
敌方强杀伤力武器作战意图及攻击方式分析
在陆军步兵训练系统中，除了作战训练，还提供了伤员救护训练内容，以指导士兵在面对严重袭击导致战友伤亡后，如何更规范、科学地处置伤员。
伤员救护训练
由于篇幅所限，这里只对相关内容进行简要介绍，其目的是让学习虚拟现实内容设计的同学们了解到虚拟现实能够提供基于真实战场环境的作战训练，而且培训的内容可涵盖真实战场的方方面面。事实上，这里介绍的内容是2012年的训练方式。该案例所涉及的虚拟现实技术和内容研发水平非常有限，今天显然能够实现更高层次的目标训练应用效能。
2.综合训练环境系统
综合训练环境系统（Synthetic Training Environment，简称STE）是由著名游戏设计公司波希米亚互动工作室（Bohemia Interactive Simulations）与美国军方合作研发的未来战场训练系统。
综合训练环境系统
综合训练环境系统研发的目的在于帮助增强军事训练的实施方式，为士兵创建统一的训练环境，使他们在真正踏入战场之前进行数十次、数百次的实战训练模拟。该系统利用云计算和最新的虚拟现实技术，允许士兵通过VR头显或MR设备与自己的队友一起传送至任何国家或地区。波希米亚互动工作室首席商务官彼特·莫里森（Pete Morrison）表示：“作为美国陆军综合训练环境系统合同的一部分，我们正在开发一个由云计算驱动的大型多人训练模拟环境，并且利用了地球的通用地形。这将能帮助陆军在虚拟地球的任何位置进行复杂的虚拟训练。综合训练环境系统将利用云技术在任何需要的地方提供训练，从而确保为一系列不同的模拟系统提供通用且高保真的全地形标识。”
尽管无法完全取代实战，但综合训练环境系统旨在支持士兵在需要时能够随时随地进行训练。这意味着它可以部署于装备精良的战斗训练中心，甚至在外驻扎期间。它同时可以针对各种不同的训练场景进行调整，不仅可以选择不同的敌人，而且能够模拟一系列的战斗情景。通过在训练期间实时采集数据点，军队可以在问题出现之前予以发现、确认并尽可能地将其排除。
接下来，大家将看到的是波希米亚互动工作室于2019年5月发布的综合训练环境系统最新内容的宣传影片《在虚拟地球任何地方展开的军事训练——VBS综合训练环境》（Train Anywhere on the Virtual Earth—VBS Synthetic Training Environment）。该系统模拟未来美国与俄罗斯在欧洲发生的战争，采用美国和俄罗斯现役最先进的武器装备，包括隐形战斗机、隐形轰炸机、第4代主力固定翼战斗机、主力武装直升机，最先进的空空导弹、空地导弹，以及最先进的防空火力、主力装甲战车，等等。下图显示的是综合训练环境系统的全球到达地理信息数据。
综合训练环境系统的全球到达地理信息数据
下图显示的是在综合训练环境系统中模拟美国超音速变后掠翼远程战略轰炸机B-1“枪骑兵”，对敌方地面装甲部队进行超高速变后掠翼低空突防并实施投弹轰炸的过程模拟。
B-1“枪骑兵”超高速变后掠翼低空突防轰炸
下图显示的是综合训练环境系统内模拟美国海军对陆、空支援中起飞黑鹰直升机和各类型固定翼战斗机，进而发动对陆攻击的过程。
海军对陆、空支援战机实施起飞模拟
综合训练环境系统中包含了整个海、陆、空最先进的作战力量。下图显示的是美军最先进的F-22“猛禽”隐形战斗机在现代战争中高效执行作战任务的相关模拟。
F-22“猛禽”隐形战斗机作战模拟
除了对美军作战进行仿真模拟以外，综合训练环境系统还能够较准确地模拟俄罗斯最先进的苏-57隐形战斗机的作战方式和作战过程。该系统中设计了F-22“猛禽”隐形战斗机与苏-57隐形战斗机正面交锋的战斗过程模拟。下图显示的是模拟俄罗斯苏-57隐形战斗机，便于研究美、俄未来作战方式。
苏57-隐形战斗机作战模拟
除了高端的隐形战斗机以外，综合训练环境系统还能够较准确地模拟美国和俄罗斯最先进的非隐形战斗机F-16和苏-35正面对抗的细节。如下图所示，左图是俄罗斯苏-35战斗机，右图是美国F-16战斗机。
美、俄双方非隐身战斗机对抗模拟
除了对比美、俄双方战斗机的性能和作战方式以外，该系统还可以装配双方最先进的记载武器系统，在必要的时候进行高仿真射击模拟，进而实现极为贴近实战的虚拟现实训练过程。下图显示的是F-16战斗机在追击苏-35战斗机的过程中发射先进的空空导弹。
美、俄双方机载武器对抗模拟
此外，为了更加真实地模拟未来战争效果，综合训练环境系统还将B-2“幽灵”隐形战略轰炸机等引入战场模拟系统，以近乎幽灵的方式实现对敌方高价值战略目标的致命打击。下图显示的是在综合训练环境系统中的B-2“幽灵”隐形战略轰炸机作战模拟。
B-2“幽灵”隐形战略轰炸机作战模拟
此外，综合训练环境系统还能实现模拟俄军和美军的先进重型武装直升机，包括其作战方式及作战效能的综合模拟。该系统能够较准确地模拟双方重型武装直升机的独特战场定位功能，以及在专门应对对方装甲集群时的整体杀伤效能。
重型武装直升机作战模拟
综合训练环境系统是一套涵盖整个海、陆、空综合作战体系的战场模拟训练系统，因此各类型的装甲战车显然是不可或缺的。下图显示的是模拟装甲战车和防空火力系统。其中，以针对装甲集群作战的重型武装直升机就是防空战车的主要攻击对象。
装甲战车和防空火力作战模拟
除了常规作战模拟训练，综合训练环境系统还有野外作战特殊任务模拟。下图显示的是当装甲部队遇到河流阻挡时所进行的快速搭桥，以协助装甲部队通过的实战模拟过程。
快速搭桥协助装甲部队通过实战模拟
通过对综合训练环境系统相关内容介绍，我们从中可以了解到，虚拟现实已经在未来战争的模拟训练中担负起举足轻重的角色。虚拟现实技术以其高仿真的逼真性、身临其境的体验性及几乎无所不能的扩展性，使其在军事训练领域拥有广阔的应用空间。
3.更多虚拟现实作战训练系统
虚拟现实在军事训练领域的应用，除了前面讲到的完全虚拟现实技术的方式以外，还有一系列与真实的大型装备结合的虚拟现实仿真模拟训练方式。下面我们将了解一些与悍马武装越野车、作战舰船等相关实景设备结合的虚拟现实训练平台。
（1）载具实景模拟训练
载具实景模拟训练系统是一个虚拟现实与真实的悍马武装越野车结合的训练平台。如下图所示，训练士兵乘坐真实的悍马武装越野车，周围是使用虚拟现实投影技术制作的战场环境。
训练士兵在真实的悍马武装越野车中接受训练
从上面可以看到，训练士兵置身于真实的悍马武装越野车中，密切观察仿真的战场环境，相互配合进行作战任务训练。下图显示的是训练士兵在悍马武装越野车中模拟真实的科索沃战场环境，进行相关任务的训练。
模拟真实的科索沃战场环境
（2）作战舰船模拟训练
作战舰船模拟训练系统是指虚拟现实与真实的舰船结合的训练平台。一个水面作战小组在一艘模拟舰船上，使用真实配备的武器装备进行任务接受、目标搜索、信息传送、目标执行等一系列训练。
水面作战小组在模拟舰船上进行虚拟训练
如下图所示，左图显示的是虚拟现实培训系统现场导师在帮助训练士兵如何更好地识别目标，并有效地进行追踪、锁定和攻击；右图显示的是训练士兵在使用真实的武器装备对目标发动模拟攻击。
水面作战小组接受虚拟训练指导
通过以上内容，我们可以了解到，虚拟现实与真实装备的结合能够有效地提升受训对象对于虚拟现实训练系统的代入感和真实性感受，进而加深训练过程中对实际装备的使用和控制能力，提升培训的实战效果。
二、英国VR军事应用
1.VR在英国陆军招聘中的应用
2017年，英国陆军在士兵招聘的过程中使用VR技术进行大众宣传体验，使英国陆军招聘的申请人数显著增加。该项目首先由美国军方与Visualise公司合作开发出VR体验内容，具体包括四种情景：一是在索尔兹伯里平原驾驶挑战者Ⅱ主战坦克参与演习，二是在英国皇家空军基地布雷兹诺顿跳伞，三是在威尔士的克利布科奇登山，四是在索尔兹伯里平原参与战斗训练。该体验在三星Gear VR头显设备中进行测试和使用，并在英国全国各地的重要活动中针对大众进行宣传展示和体验应用，最后发现招聘申请数量增加了66%。
下图显示的是英国陆军在全国各地的各种活动中邀请大众进行VR体验。体验的内容放置于一辆越野战车上，体验者坐上越野战车、戴上VR设备就能够进入前面描述的四种情景。
体验情景之一：在索尔兹伯里平原驾驶挑战者Ⅱ主战坦克参与演习
体验情景之二：在英国皇家空军基地布雷兹诺顿跳伞
体验情景之三：在威尔士的克利布科奇登山
体验情景之四：在索尔兹伯里平原参与战斗训练
2.英国陆军VR训练
2019年4月，英国陆军发布了VR训练内容，从中可以了解到英国目前在使用VR技术进行军事训练的相关情况。该内容呈现的是英国陆军约克郡团和皇家坦克团使用VR技术进行士兵关于坦克作战方面的训练内容。该内容称VR技术可以帮助士兵在相对舒适的教室里进入全沉浸式的训练空间，进行坦克作战方面的技术学习，并从中获得实时反馈提升学习效率和效果。下图显示的是士兵在坦克训练教室中使用VR技术进行学习的整体情况。
坦克士兵使用VR技术进行培训
在培训过程中，系统管理员可以使用虚拟现实软件设置培训的真实地理信息，以及相关战斗单位的分布和火力配置等相关训练元素。
管理员在平台上设置培训基础信息
当士兵进入训练环境后，可以进行高仿真的坦克操作训练。下图显示的是一名坦克炮手在模拟真实的环境中练习装填炮弹。
坦克炮手在模拟真实的环境中练习装填炮弹
此外，在训练过程中，士兵可以在非常拟真的环境中开动坦克并相互配合展开战术训练，以及对敌方装甲战车进行火力压制和摧毁。
坦克战术训练
三、俄罗斯VR军事应用
2017年4月，俄罗斯国防部测试了为武装部队设计的使用VR技术的新型作战模拟器。这些VR训练系统允许士兵和军官在不进入战场的情况下进行各种高度仿真的军事科目训练和军事演习。下面，我们了解一下该系统的相关内容及使用方式。从下图的画面，我们看到的是在一个模拟野战环境的训练空间中，参训士兵头戴VR设备、手持AK制式步枪全神贯注地参与作战训练。
参训士兵参与作战训练
下图显示了参训士兵在进行VR作战训练的过程中，武器装备的使用方式基本上与真实的武器装备一致，枪械的细节操作与实战环境也基本一致，而且参训士兵的整个投入状态和沉浸式体验效果非常明显。
武器装备具有高仿真性
除了常规的单兵武器训练，该虚拟现实系统中也包含仿真度极高的战车使用方法与战术机动的科目训练。下图显示的是参训士兵在进行基于VR技术的战车使用及相关技能的高仿真训练。
参训士兵进行高仿真战车技能训练
在关于战车驾驶及战术机动方面的VR训练过程中，训练的辅助设备及相关操作细节的仿真度非常高。如下图所示，参训士兵在与真实装备几乎完全一致的设备上进行培训和操作训练，配合虚拟现实对于战场环境的高真实度模拟，使参训士兵能够接受非常接近实战效果和经验积累的高效的作战技能培训。
参训士兵在作战训练中使用的装备
在整个受训过程中，除了参训士兵可以在VR环境中进行高仿真度的常规训练，该系统还能够允许训练管理人员或远程指挥人员对整个作战训练过程的全程跟踪、监控及在线训练指导。这就使得该系统能够帮助参训士兵在训练过程中积累经验，在训练过程中找出问题，在训练过程中解决问题，从而真正地实现通过训练提升实战能力的目的。
管理人员跟踪、辅助受训士兵进行培训
从上述案例中，我们可以发现俄罗斯在使用VR技术进行军事训练方面虽然综合技术并没有美军的集成度那么高、高技术应用那么全，但是非常注重实战环境下的实战装备及相关管理方式的训练，总体来讲训练的实战性较强。
四、韩国VR军事应用
韩国军方专家认为，技术在现代战争中起着不可忽视的作用。为了适应不断变化的战场动态，韩国军方一直在寻求利用最新技术，如VR虚拟现实和AR增强现实，模拟真实环境中的训练士兵的方法。韩国军事学院已与当地公司合作，为其军校学员开发VR培训项目。韩国专家认为，虚拟现实的一个主要优势是能够让用户沉浸在一个虚拟而安全的世界中，从而降低战场训练的成本和风险。“使用VR和AR内容训练士兵可以节省大量的大规模训练预算，减少危险环境的风险，”首尔光云大学教授Kim Tae-kyu说，“如果与真实的战场经验相结合，将更加有益。”事实上，韩国军方早已展开虚拟现实在军事训练方面的应用。下面，我们来了解一些韩国媒体播报的在2016—2019年期间，韩国军方结合真实环境使用虚拟现实进行军事训练的相关情况。
下图显示的是2016年7月，韩国媒体报道韩国军方使用VR技术进行士兵作战训练的相关内容。从中可以看到，韩国在陆军士兵射击训练、航空兵跳伞等领域已经开始使用VR技术。
韩国军方使用VR技术进行士兵作战训练
2018年4月，韩国国防部宣布综合使用虚拟现实、人工智能和大数据技术进行现代化的军事培训。其中，包括陆军、海军、空军各方面的仿真训练。
韩国媒体报道韩国国防部推动VR及相关技术在军事训练领域发展
韩国媒体报道韩国空军航空兵使用VR技术进行学员培训
韩国媒体报道韩国海军开始使用VR技术进行仿真训练
韩国军方使用VR技术进行仿真训练
2019年5月，韩国军事学院正式采用虚拟现实技术进行军事训练。下图显示的是韩国军事学院的学员进行虚拟现实军事训练的情况。
韩国军事学院学员在进行VR军事训练
从上述案例中，我们可以看到韩国军方在VR军事训练方面已经达到一定的广度和深度。首先，在时间上韩国使用VR技术进行军事训练开始得比较早。2016年是虚拟现实发展的元年，韩国军方在该年度中期就已经使用国际比较先进的VR设备进行军事仿真模拟训练。其次，在训练类别上韩国在VR军事训练方面的应用类别比较多，涉及领域比较宽，陆军、空军和海军都有相关应用。