内容简介
本书聚焦于元宇宙技术在军事训练领域的应用，系统研究训练元宇宙的关键技术与场景应用，旨在构建具有高沉浸感、高智能水平和开放生态特征的训练元宇宙环境，为军事训练提供前沿技术支持与探索依据。
全书共10章，内容涵盖：训练元宇宙导言（第1章）；系统总体架构设计（第2章）；构建过程中的关键技术解析，包括分布式高性能引擎、虚拟战场环境构造、智能兵力快速生成、可重构元数据和元模型、人机混合自协调交互控制、虚实一体智能协同等（第3~8章）；太空、深海等新域新质训练场景的运用验证（第9章）；训练元宇宙未来发展趋势的分析与展望（第10章）。
本书适合对元宇宙感兴趣的理论研究者、系统开发者、元宇宙生态参与者，和相关领域的科学研究及工程实现人员阅读和学习。
目录
目录
第1章训练元宇宙导言1
1.1训练形态的范式迁移1
1.1.1技术代差的认知跃迁1
1.1.2超维训练场的崛起2
1.1.3三螺旋演进通道2
1.2概念与运用场景3
1.2.1运用于训练的特点3
1.2.2训练元宇宙概念5
1.2.3沉浸式模拟训练场景5
1.2.4多域联合训练场景7
1.3国内外运用现状8
1.3.1国外运用现状8
1.3.2我国运用现状10
1.3.3技术水平分析11
第2章系统总体架构设计13
2.1训练元宇宙系统技术框架13
2.2训练元宇宙系统架构设计15
2.2.1硬件层15
2.2.2服务层16
2.2.3算法层17
2.2.4模型层17
2.2.5应用层18
2.2.6席位层18
2.3训练元宇宙系统功能19
2.3.1基础功能19
2.3.2虚拟战场环境构建与评估功能20
2.3.3智能兵力生成与控制功能21
2.3.4可重构的元数据与元模型设计功能21
2.4重难点技术问题22
2.4.1面向训练元宇宙的高性能系统架构22
2.4.2基于生成式人工智能的虚拟战场构造23
2.4.3自监督战场环境生成质量量化评估23
2.4.4AI辅助兵力自协调交互控制23
第3章分布式高性能引擎25
3.1可扩展分布式军事仿真25
3.1.1泛化计算技术25
3.1.2以云数据共享实现跨平台数据互通26
3.1.3低延时异步边缘计算技术27
3.1.4实时数据处理与分析27
3.2战场环境仿真云渲染29
3.2.1面向云计算的绘制流水线虚拟化技术30
3.2.2面向虚拟化流水线的大规模场景管理调度与数据云服务31
3.2.3基于虚拟化绘制流水线的云端实时绘制算法云服务31
3.3存算一体按需供显场景合成31
3.3.1跨域场景数据分布式存算一体组织32
3.3.2存算一体跨域场景并行空间分析33
3.3.3跨域场景快速查询检索33
3.3.4跨域场景按需供显34
3.4云边协同高性能元宇宙引擎34
3.4.1虚拟世界异步并行时间管理35
3.4.2高通量动态并行数据过滤36
3.4.3云边协同动态异构任务调度36
3.4.4跨域互联数据分发中间件37
3.5面向元宇宙的基础软件优化37
3.5.1云计算中心操作系统优化38
3.5.2面向智能协同计算的操作系统支撑39
3.5.3身份互信和安全认证优化39
第4章虚拟战场环境构造40
4.1基于生成式AI的战场环境生成方法40
4.1.1总体研究思路40
4.1.2几何大模型训练方法41
4.1.3人机协同优化模型43
4.2视觉大模型驱动的战场要素三维模型生成45
4.2.1多层Transformer的网格模型生成技术45
4.2.2人机协同三维模型编辑47
4.2.3实时渲染技术运用47
4.2.4动态场景更新48
4.3精细跨圈层战场环境信息构建49
4.3.1跨圈层战场环境信息模型构建50
4.3.2区域战场环境高精度信息降尺度方法50
4.3.3影响作战力量的关键战场环境因子建模51
4.3.4作战空间高影响战场环境场景要素生成51
4.4虚拟战场可信度量化评估52
4.4.1自监督生成式自动化评估方法52
4.4.2人工辅助评估方法53
第5章智能兵力快速生成55
5.1生成式人工智能兵力快速接入55
5.1.1可重用可组装算法/模型微服务框架56
5.1.2基于语义搜索的虚拟参训实体服务发现56
5.1.3单位行动代码自动生成57
5.2虚拟参训实体服务化快速组配生成58
5.2.1虚拟参训实体模型服务化重构58
5.2.2虚拟参训实体模型智能推荐59
5.2.3虚拟参训实体作战行为建模60
5.2.4数据驱动的虚拟参训实体生成60
5.3基于QoS的生成评估能力61
5.4态势快速评估和预测62
第6章可重构元数据和元模型65
6.1基于元模型的标准化数据架构设计65
6.1.1数据架构设计65
6.1.2元数据和元模型标准67
6.1.3元数据和元模型运用68
6.1.4元数据和元
前言/序言
前言
在科技浪潮汹涌澎湃的当下，作为新兴技术集大成者的元宇宙，已经迅速渗透至众多领域，为各行各业带来了前所未有的变革机遇，尤其是军事领域。通过剖析元宇宙技术组成细节可知，元宇宙技术与军事训练之间极具关联，对于军事训练的未来发展有着不可估量的重要价值。
在多年的前沿交叉学科研究历程中，我们有幸见证了每一次重大科技的突破如何为军事训练带来跨越式发展。元宇宙技术所具备的沉浸性、交互性及构想性，与军事训练追求实战化、多样化、创新性的需求高度匹配，堪称为军事训练量身定制的一场科技变革，为其开辟出一条全新的发展道路。
想象一下未来的某一天，按点上班的士兵坐进工位里的驾驶台，率领着数架僚机飞向对方阵地，狂风骤雨一样的炮弹向指定的目标倾泻而去，远方一阵阵火焰腾空而起；然后，他或她切换场景到太空中，化身为一个吸附装置，悄悄贴近对方的一颗卫星并粘上去，慢慢加大引擎，将其推离轨道，化作一颗流星划过太空……整个过程表现得一切正常，和平时上班并没有感到有何区别；唯一不同的，这是发生在千里之外的真实战场，而非平日里在虚拟空间中的跨兵种常规训练。此情此景，已分不清是真是幻，仿佛庄周梦蝶般感觉。
新兴技术的快速发展不断推动军事训练形态的加速演变。针对多时空、大规模参训人员和装备训练场景，为满足大规模、高可信、低延迟、高逼真度的一体化训练环境要求，本书深入研究训练元宇宙关键技术与场景应用，围绕未来战场复杂环境，推进多学科交叉融合的新型元宇宙技术研究，形成具备高沉浸感、高智能水平、开放生态化的训练元宇宙环境，为军事训练活动提供强有力的技术支撑。
本书共精心编排了10章，全面围绕元宇宙技术在军事训练中的运用展开，力求从基础的技术原理到复杂的算法模型，对训练元宇宙的层级逻辑进行深入解析。第1章简要引出了训练元宇宙概念内涵及国内外现状，第2章开展训练元宇宙系统总体架构设计并分析其功能和重难点，第3~8章分别从分布式高性能引擎、虚拟战场环境构造、智能兵力快速生成、可重构元数据和元模型、人机混合自协调交互控制、虚实一体智能协同等方面描述训练元宇宙系统的构建过程，第9章选取太空和深海两个场景阐述其在新域新质训练中的运用验证，第10章对训练元宇宙的发展趋势进行了分析与预测。
衷心期望本书能够成为军事理论研究者的灵感源泉，提供全新的研究思路与方向；成为军事训练组织者的得力助手，为制定科学合理的训练方案提供实用参考；同时，也希望能够激发广大军事爱好者对元宇宙技术在军事训练领域运用的兴趣，让更多人了解这一前沿交叉科技与军事训练碰撞出的火花。
为了能够全方位、深层次地理解元宇宙技术在军事训练中的运用，我们走访了总部机关和多个训练一线单位，与一线官兵进行深入交流，收集了大量调研资料。在此基础上，和湖南马栏山视频先进技术研究院等单位联合承研了2022年湖南省十大技术攻关项目“超高清视频算法”，和长沙市先进技术研究院组建成立了湖南省元宇宙先进技术研究生联合培养基地。在总部机关大力支持下，开展了训练元宇宙重大科研项目的研究工作，在多项关键技术突破和多个领域应用验证中都取得了一系列成果。
本书是团队紧密合作的结晶。由周典乐拟制全书大纲并负责编写第1~7章，邓劲生负责编写第8~10章，并对全书进行统稿和修改，荣明负责原型系统的设计。在长达近两年的写作过程中，我们得到了总部机关的王太国、焦科、戴文明、刘秋宏、马永平、王磊、李宁亚、许子建、乔勇等领导亲自指导：刘波、景宁、姚益平、陈荦、胡晓峰、李澎等专家审阅了全部或部分书稿并提出完善建议；尹晓晴、朱峰、谭琦、张凡臻、夏竟、龙力、邸苏欣等同事参与了部分调研和材料整理工作；张智超、周东明、陈晖、白一波、戴先旺等研究生参与了相关课题研究；陈雨洁、王玲、李铁芬等在虚拟场景设计等方面付出了辛苦努力。部分内容来自参考文献和网络资源，因篇幅所限未能逐一溯源和说明引用；还有很多关心和帮助我们的领导和同志们不便列出，在此一并表示感谢。
展望未来，随着元宇宙技术的不断发展和日趋成熟，其在军事训练领域的应用潜力将日益显现。我们将持续保持对这个领域的密切观察和深入探索，不断追求运用创新，期待与各位读者并肩前行，也欢迎对训练元宇宙感兴趣的读者参与研究，共同见证并促进军事训练领域的划时代进步。
邓劲生
2025年3月
于侯家塘
