虚拟现实（virtual reality， VR）涉及高性能计算、图形图像处理、人机交互、人机环境等，是计算机技术与应用衔接，向不同领域渗透，正在对各行业运行产生重大影响的颠覆性技术。

经过数十年的发展，虚拟现实已经在各个领域发挥作用，包括国防军事、医疗健康、空间技术、装备制造等领域。今天小编要介绍的是近年来出现在国防军事领域中的一种新型虚拟现实应用系统，由DARPA支持研发的新系统。

Plan X

图1　Plan X 示意图

Plan X是由DARPA制定的一项远景计划，如图1所示。DARPA宣布的这项计划旨在让美国士兵进入一个虚拟化的网络世界击败敌方进攻。在演示中，用户使用体感游戏控制器Razer Hydra导航。首先，从一系列任务中选择一项任务，每项任务都对应某个计算机网络，然后选择采取何种行动。通过不同的工具，可以进攻对方的网络，或者防御对方的进攻。士兵可利用Oculus Rift头盔进行网络攻击对抗。DARPA于2015年展示的平板电脑触摸屏设备可以显示Wi-Fi和蓝牙信号分布，最新版设备能够创建实时三维全息图像。头盔可以将电子打击形象化，避开了抽象而又复杂的技术，只为指挥官们提供制定反击行动所需的信息。

ULTRA-Vis

形式为便携式可穿戴显示系统的城市指挥人员战术反应，意识和可视化（urban leader tactical response, awareness& visualization, ULTRA-Vis），能够显示用户当前位置周围的相关数据，帮助指挥人员从复杂的战场环境中识别敌友和任务目标。与Google Glass直接将信息投射到用户的虹膜不同，ULTRA-Vis通过全息影像方式将信息叠加到用户看到的真实景物上。ULTRA-Vis通过动作传感器追踪用户的头部运动，用GPS记录用户位置，将固定标记显示在用户看到的真实物体上。这对于士兵非常实用，可以在任务开始之前标记目标点和图中的路标。在该系统中，指挥员可以决定所获取的信息范围，如选择统计五公里范围内友军兵力。用户还可以将其作为通信工具与同伴、基地或者同一作战地区的其他友军（如空军支援）保持联系。系统还能通过无人机等设备提供裸眼范围不可见的视频信息。ULTRA-Vis目前还是一种原型系统，如图2所示，还在根据士兵使用后的反馈意见进行改进，增强实用性。

图2　ULTRA-Vis 示意图

ARC 4

为了给地面部队提供支持，DARPA的ULTRA-Vis系统在士兵视野内的可视物上方提供全彩色图形标注，将航空器、潜在危险位置进行可视化提示，甚至在士兵视距范围外也能够进行检测。系统也能根据DARPA信息为士兵提供导航、报警等信息。应用研究协会（Applied Research Associates, ARA）是该项目的主要合作商,最终研制出增强现实软件ARC 4，如图3和图4所示,可以集成多种不同的可穿戴设备,如BAE系统、Lumus、Vuzix、Exelis等，还提供头部跟踪算法追踪用户位置和朝向，在用户视距范围外交流图标、图像、信息等内容。历经六年研发的抬头显示系统（heads up display system）为用户提供了实时地理注册信息功能，已经应用于视频游戏和车辆驾驶领域，可以在用户无需低头看指示的情况下为其提供增强的态势感知。在军事应用方面，抬头显示系统将虚拟替身（avatar）投射到定制的户外运动决策试验中，可以提供情报、上级命令、控制信息等，协助用户进行团队作战。

图3　ARC 4 军事增强现实应用系统示意图

ARC 4 商用增强现实系统示意图

士兵超级感应（soldier super senses）

DARPA提出Squad X core technology services的目标是将部队挂载的传感器与战场上的所有传感器相连接，从而为部队提供更好的当前态势感知。军事行动负责人能够很清楚地看到己方所处环境的状况，这些视频通过附近的无人机和航空飞行器等拍摄，如图5所示。

图5　超级士兵感应器示意图

本文摘编自虚拟现实技术与产业发展战略研究项目组编著《虚拟现实技术与产业发展战略研究》（北京：科学出版社，责任编辑林鹏、杨向萍、张艳芬，2016.12）第6章，内容略有删节改动。

ISBN：978-7-03-051162-1

《虚拟现实技术与产业发展战略研究》阐述虚拟现实的概念、特点及其典型的软硬件系统，从数据获取与建模、分析与利用、交换与分发、展示与交互、标准与评价体系五个方面论述国内外虚拟现实技术的发展现状；分析国防军事、装备制造、医疗健康、教育文化等行业发展对虚拟现实新的需求及存在的瓶颈问题，以及网络应用、可穿戴设备、智能交互等相关技术领域与虚拟现实的互动发展，指出虚拟现实及其相关产业的发展趋势。最后为我国虚拟现实技术和产业的创新发展提出政策建议。

（本文责编：李文超）

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