中文版 | 美军对扩展现实技术的军事应用探索

尽管商业与消费产业投入扩展现实（XR）技术研发已数十年，近期突破仍为军事开辟了诸多新型应用场景。美国国防部研究与工程事务副部长办公室已将XR人机交互列为美国防部（DOD）14项关键技术领域之一。随着美国防部持续推进XR及相关应用开发，美国会正在考量其对国防授权拨款、军队结构及网络安全的影响。

概述

XR涵盖三大物理与数字环境类别（图1）：

虚拟现实（VR）：完全沉浸式数字环境（例如使用户置身游戏虚拟世界的视频游戏）
增强现实（AR）：物理环境上的数字对象叠加层（例如在用户视频/照片叠加预设特效的Instagram滤镜）
混合现实（MR）：物理与数字环境融合体系，支持实体与虚拟物体交互。区别于AR，MR允许用户操控物理/数字对象，并在同一混合环境中共享视图（例如在投影数字地图上协同标注敌军位置）

图1. 扩展现实主要类别

5G与边缘计算（在“数据源位置或邻近区域”执行的计算）等关键技术将持续拓展XR应用边界。这些技术可提升数据传输速率、增加用户承载量、缩短延迟时间，从而支撑大规模网络化应用。美国防部已在刘易斯-麦克科德联合基地（华盛顿州）与圣安东尼奥联合基地（得州）测试支持5G的XR应用。

扩展现实的军事应用

美军各军种正探索XR在战术训练、飞行训练、装备维护、医疗训练及作战等领域的应用。

训练领域

美国防部意图借力“游戏产业成熟的AR/VR与实况训练技术”开发定制化XR项目。这可使军队开展物理环境中成本过高或风险过大的训练课目，并实现异地官兵协同训练。

以美陆军“合成训练环境（STE）”为例——这个旨在辅助实况训练的XR系统，力求让士兵“在首战开始前，就能与未来并肩作战的战友，在包含城市密林、丛林、沙漠及地下空间的复杂作战环境中开展实战化训练”。STE设计目标是通过高效重复训练提升士兵专业素养，进而增强战备水平与杀伤效能。

美空军运用XR开展飞行训练以降低成本、缩短训时、减少机体损耗，同时探索维护训练应用并构建虚拟机库体系，“实现各类机型全天候随地训练”。美海军则致力通过XR技术联通全球工程师与维护人员，实施实时远程协同维修。

美国防部正研究XR在医疗训练领域的应用。据空军表述，XR可“在无需增加人力配置的情况下提升训练可及性”，为人员短缺的医疗培训课程提供分布式学习解决方案。

作战领域

军方持续推进XR作战应用探索（图2）。长期以来，XR技术已融入飞行员使用的平视显示器（HUD）及头盔显示器（HMD）。这些设备能实时提供飞行参数与传感器数据，强化用户态势感知与武器瞄准能力。以F-35战机HMD为例，其外置摄像头赋予飞行员360度全景视野，叠加夜视热成像功能并同步显示探测目标技术参数（如高度、速度）。

美陆军正开发“综合视觉增强系统（IVAS）”——基于微软商用HoloLens加固设计的平视显示器。军方文件表明，IVAS旨在“整合新一代全天候态势感知工具与高分辨率数字传感器，打造提升士兵感知、决策、目标捕获与交战能力的单一平台”。

图2. XR战场应用示意图

美国会关注的议题

美国会评估国防部XR军事应用投资时可能考量以下问题：

成本效益

XR军事应用前期开发成本差异显著，其中耗资220亿美元分十年部署的IVAS系统属最大规模项目。不过XR系统部署后可通过避免人员集中、实弹消耗及平台损耗降低训练成本。国会或要求独立评估XR训练与作战应用的潜在收益（如认知过载风险）与成本节约空间，研判是否存在成本更低的替代方案。同时需获取包含维护需求的XR系统全寿命周期成本预测。