合成训练

使用虚拟或增强现实的综合培训可以用作个人培训或在常见场景中一起工作的团队的工具。美国陆军步行士兵训练系统 (DSTS) 将士兵的动作转化为模拟训练环境，士兵可以在其中进行巡逻、清理建筑物和练习战术。（美国军队）

训练（包括游戏）的快速发展正在削减成本，同时磨练广泛的士兵技能。

综合培训旨在将实时、虚拟和建设性培训结合在一个共同的环境中。也称为综合训练环境 (STE)，它可以提供个人、小型单位和机组人员的训练，以及包括旅和更高级别在内的各个级别的战术单位互动。STE 元素可应用于已安装和已卸下的地面部队、空中平台和指挥演习。通过结合虚拟现实、增强现实和人工智能，它可以投射各种场景，将参与者置于看似真实的情况和环境中。可以设置各种操作地形和战术事件，让参与者面对从简单到复杂的练习。在合成环境中的训练提供了回顾和批评练习以及重复练习的机会。

美国前国防部长、退役海军陆战队将军詹姆斯·马蒂斯支持合成训练概念，表示它“可以让一名士兵进行 25 场不流血的战斗”。目标是允许在任务或情况下重复，而允许错误有助于在这种“无血”的环境中并从中学习。此外，这种学习过程允许在适当的情况下将新的挑战引入到后续迭代中，从而鼓励适应性。

技术渊源

综合培训为参与者提供了沉浸式体验。在这方面，军方正在利用现有和快速发展的商业计算机和游戏技术。它与处理、传感器阵列、蓝牙链接和显示技术的组合并行，并在某些情况下进行了扩展。一个例子是微软将其 HoloLens 头戴式游戏显示器改编为美国陆军综合视觉增强系统 (IVAS)。

Doug Bonderud 在诺斯罗普-格鲁曼公司的NOW在线杂志上撰文指出，“商业游戏 VR [虚拟现实] 在模仿真实世界场景（如战斗情况或高速赛车）时，复制了军方的要求。它也正在进入快速决策的世界。当前的游戏为提高认知能力、沟通和团队合作奠定了基础。VR 游戏引入了一种受控的混乱，玩家通过视觉、听觉甚至触觉刺激沉浸其中，然后必须对混乱的情况做出反应。” 与战场、战斗和军事挑战的相似之处显而易见。从客厅到现场的过程是许多行业和政府努力的重点。

综合训练环境 (STE)

Northrop-Grumman Training and Simulation Solutions 对 STE 的理解如下：“合成训练实际上由许多元素组成，包括虚拟现实 (VR)、增强现实 (AR)、实时、虚拟和建设性 (LVC)、增强虚拟、以及基于计算机的建模和仿真程序。这些差异有时很微妙但很重要。VR 将您的世界替换为您完全沉浸其中的模拟世界，您所看到、听到和与之交互的一切都是虚拟生成的。增强现实将外部数据、3D 对象和/或视频真实或模拟叠加在一个人当前的世界视图之上，同时继续让您看到周围的世界。居住，虚拟和建设性 (LVC) 提供了弹性和安全的开放式架构和模块化场景，因此作战人员可以适应任何任务和作战演习。增强虚拟化 (AV) 类似于虚拟现实，但有一个例外——并非所有看到、听到和与之交互的东西都是虚拟生成的。在 AV 中，现实世界的对象被融合到虚拟世界中并与之交互，例如声音、气味、感觉、运动和信息。基于计算机的建模和仿真程序提供基于计算机的建模和仿真能力，以使用模型在计算机上创建和显示仿真和分析来增强任务准备。基于计算机的建模和模拟可用于培训、数据分析、实验和游戏。除了一个例外——并不是所有的人看到、听到和与之交互的东西都是虚拟生成的。在 AV 中，现实世界的对象被融合到虚拟世界中并与之交互，例如声音、气味、感觉、运动和信息。基于计算机的建模和仿真程序提供基于计算机的建模和仿真能力，以使用模型在计算机上创建和显示仿真和分析来增强任务准备。基于计算机的建模和模拟可用于培训、数据分析、实验和游戏。除了一个例外——并不是所有的人看到、听到和与之交互的东西都是虚拟生成的。在 AV 中，现实世界的对象被融合到虚拟世界中并与之交互，例如声音、气味、感觉、运动和信息。基于计算机的建模和仿真程序提供基于计算机的建模和仿真能力，以使用模型在计算机上创建和显示仿真和分析来增强任务准备。基于计算机的建模和模拟可用于培训、数据分析、实验和游戏。基于计算机的建模和仿真程序提供基于计算机的建模和仿真能力，以使用模型在计算机上创建和显示仿真和分析来增强任务准备。基于计算机的建模和模拟可用于培训、数据分析、实验和游戏。基于计算机的建模和仿真程序提供基于计算机的建模和仿真能力，以使用模型在计算机上创建和显示仿真和分析来增强任务准备。基于计算机的建模和模拟可用于培训、数据分析、实验和游戏。

射击训练对于提高战车乘员的熟练程度至关重要。然而，使用实际的车辆、弹药和必要的射程设施是昂贵的。应用于射击模拟器的综合训练技术，如克劳斯-马菲韦格曼为豹式坦克设计的这一技术，真实地复制了环境和体验。

综合训练的好处

ST 提供一系列好处，例如对系统和任务进行培训，否则这些任务将过于昂贵或危险，例如拆弹。它还允许安全模拟设备故障或碰撞等事件，以教导正确的响应。ST 还可以在进行维护、维修和确保正确执行程序方面提供分步指导。同样重要的是它不仅能够将各种情况和条件引入模拟事件，而且可以一次又一次地重新制定该事件。参与者在“真实”场景中面对问题，然后可以重复练习以解决错误并改进他们的反应。通过这种重复，可以完善程序和团队合作，同时插入意料之外的突发事件以扩展学习。

在合成环境中训练的另一个优势是它的便携性和易于访问性。正如 Cubic Mission and Performance Solutions 总裁 Mike Knowles 所分享的：“可以提供几乎可以在任何地方使用的虚拟和增强现实培训媒体。他们不一定需要专门的现场基础设施，甚至不需要规定的培训时间。它允许在更方便的时间和更多地点进行培训，甚至是全球各地的地点。” 这在提供部署培训时特别有用，因为维持和提高熟练度可能是一个挑战。

增强现实 (AR)

根据诺斯罗普-格鲁曼公司收集的数据，与传统学习相比，虚拟现实在个人技能、车辆、设备和作战训练等许多军事应用中的有效性提高了 80%。它提供了改进的学习体验，让用户充分参与其中。它可以减少培训时间和成本。然而，增强现实和混合现实能力被军方视为提供了最重要的进步。正如提供 AR 软件的公司 AVATAR Partners 的首席执行官 Marlo Brooke 指出的那样：“增强现实将数据或其他数字创建的图像转换到现实世界的视野之上。混合现实还融合了真实世界和虚拟世界，以产生物理和数字实体共存的新环境。”

美国陆军对 AR 的追求以及最近与微软签订的价值 218.8 亿美元的 10 年期 120,000 个增强现实耳机的合同很好地代表了军方对 AR 的接受。基于 HoloLens 的集成视觉增强系统 (IVAS) 结合了计算机、传感器阵列、具有内部显示和通信和数据链路的宽镜头，以生成、共享和增强呈现给佩戴它的士兵的信息。这些允许 IVAS 也可以用作训练设备，可以复制反映个人到单元任务的各种场景和情况。结合外部视频和事件数据收集，它将有助于形成一个结合物理和虚拟特征的交互式和可审查的战术训练系统。事实上，微软目前的民用版本 HoloLens 2 现在更多地面向外科医生.

综合训练环境可以包括构建复制特定环境的环境，然后通过模拟增强，就像在这个步兵班训练设施中一样。在这里，一支加拿大陆军小队正在练习清理村庄。（美国海军陆战队）

运用军事合成训练

综合训练的能力和益处已得到全世界军队的认可。中国人民解放军 (PLA) 已采取主动行动，利用这些技术来改善对其军队的训练。由国有的中国电子科技集团开发的智能突击队 VR 训练系统，允许学员在虚拟战场上与真实的队友或人工智能制造的化身一起进行战斗演习。受训者佩戴虚拟现实耳机，其中展示了战场模拟。可以记录交互以允许事后审查和批评。中国电科二十八所副所长吴振峰表示：“我们整合了包括大空间定位技术在内的多项关键技术，自 2007 年以来一直从事 VR/AR 工作的英国 IT 集成商 OTR 的传播总监 Derek Williams 评论说：“中国军方一直宣称虚拟现实技术将为解放军提供战备、车辆和武器生命周期方面的独特优势、人事管理，甚至信息战。” 中国为实现这一目标进行了大量投资。

大韩民国 (ROK) 陆军致力于通过加强单兵作战能力来“更苗条但更聪明”。它引入了战士平台，这是一种先进的单兵作战系统，使他们能够获得更加独立的作战能力。实现这一目标的一个关键部分是提高战斗技能。为此，韩国正在转向综合训练。2018年投资VR综合训练系统进行射击和战术训练，后来又增加了AR模拟进行指挥和控制。2021 年 3 月，韩国航空航天工业 (KAI) 致力于进入 LCV 综合培训市场。这可能是为了响应国防部 2020 年白皮书计划建立具有 VR 和 AR 的 LCV 作为其“小型防御”创新的一部分。

新加坡有限的土地空间是印太地区的一个常见限制因素，这使得 ST 尤其具有吸引力。事实上，它被视为模拟训练的先驱。据国防部称，它使用其国防科学技术局 (DTSA) 开发的 VR 将其卡车和小型车辆驾驶员在公路和越野中的培训时间减少了 60%。它还在为军事应用改编商业游戏。作为利用游戏的应征部队，ST 已显示出显着的优势。

瑞典国防公司萨博（Saab）在军事训练系统领域活跃了超过 35 年。其实战训练解决方案服务于超过 25 个国家，包括美国、英国、大多数欧洲国家以及泰国、日本、澳大利亚、新西兰和新加坡。萨博动力业务培训与模拟主管 Asap Thegström 解释说：“每个训练场景、环境或系统都需要反映真实的战场体验，以磨练战斗本能。其基础是允许作战人员使用能够准确模拟其战场装备的合身性、形式和功能的武器和装备进行训练。” 这包括尽可能地反映其实际性能，以免表现出错误的能力。“从这个角度来看，”他继续说，“范围，弹道学和飞行时间是任何武器系统非常重要的特征。在进行训练和作战时，作战人员需要牢记这些特征。因此，训练系统也必须复制这些相同的特征，以便正确使用武器，并吸取必要和正确的教训。”

澳大利亚武装部队多年来一直在探索 ST，并自 2015 年以来引入了 VR 枪法、飞行和其他个人技能训练器。国防科技集团 (DST) 和萨博澳大利亚最近合作展示了 HoloLens。正在研究它和其他 ST 技术，以利用现有工具促进向第五代战斗部队的过渡。杰里科计划主任 GCAPT Pete Mitchell 分享道：“我们正在探索各种可能性……随着 ARV 应用变得更加商业化和主流化，我们预计这种潜力将成倍增长。” 事实上，陆军正在使用 VR 作为其新型受保护机动车辆 (PMV) 和近战可视化的主要训练媒介。澳大利亚工业，如 InVeris，Saab 和 Cubic Australia 提供最先进的 ST 产品。InVeris 在 2021 年 6 月布里斯班陆军展上展示了一系列 ST 产品。其中包括美国陆军和海军陆战队认可和部署的 FATS 180MIL 高保真模拟训练器。

综合训练的能力不仅可以在战术演习中提供真实的场景，而且还可以让参与者回放以审查和批评他们的行为。在 Saab 的 GAMER 系统中记录事件并标记时间，以供稍后的 After Action Review 使用。(萨博)

未来

Hadean 首席执行官兼联合创始人 Craig Beddis 表示：“合成训练环境利用游戏引擎来模拟战场及其许多不同方面。今天的军事训练通常涉及多域作战，来自陆、海、空甚至太空和网络空间的力量汇聚在一起。这些都是复杂的场景，具有许多潜在的结果，因此难以为培训目的进行模拟。”

ST面临的挑战是将陆地、海洋、空中和网络的不同方面整合到一个具有代表性但共同的画面中，并适应它们的相互作用。尽管如此，鉴于预计技术的进步，Beddis 认为这是可能的解释，“这些技术（例如 Hadean 的）提供了强大和安全的可扩展性，能够实现包括更多细节、真实性和复杂性在内的大量模拟。此外，用户可以从世界任何地方进行连接，并通过共同的操作画面进行交互。”