元宇宙技术训练运用

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。

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元数据和元模型演化路径69

6.2数据与模型的交互式重构方法71

6.2.1对各类资产的可视化编辑器71

6.2.2测试工具设计72

6.3可演化数据与模型的管理和评估72

6.3.1可演化数据与模型的管理72

6.3.2可演化数据与模型的评估73
第7章人机混合自协调交互控制75

7.1自适应人机混合察打交互路径优化75

7.1.1自适应策略和交互路径优化方法75

7.1.2运用案例想定77

7.1.3面临挑战与应对策略77

7.2协同在线标注与动态意图识别79

7.2.1人机协同多模在线标注79

7.2.2在线交互式学习79

7.2.3动态意图解析与指令识别80

7.3基于智能辅助决策的人机高效协同80

7.3.1基于方案推荐的智能决策辅助模块设计80

7.3.2面向任务式指挥的单元自主行动82

7.3.3知识驱动的作战单元协同控制策略84

7.3.4人可介入的任务指令临机调整86
第8章虚实一体智能协同89

8.1训练元宇宙虚实交互常见方法89

8.1.1沉浸式交互技术89

8.1.2面向虚拟战场的虚拟人仿真90

8.1.3多通道人机交互技术91

8.1.4物理仿真技术92

8.2虚拟作战训练扩展现实及跨域协同92

8.2.1多源大场景二三维融合增强现实93

8.2.2元宇宙多视角智能交互94

8.2.3算网一体和组网跨域人机交互95

8.3智能数字人行为建模96

8.3.1单体数字人智能行为模型开发训练与验证技术97

8.3.2智能行为建模知识与模型构建97

8.3.3深度学习强化行为建模算法97

8.4多模态大模型下具身智能协同97

8.4.1多模态融合感知技术97

8.4.2具身智能决策与行动执行99
第9章新域新质训练运用101

9.1新型作战概念验证101

9.1.1训练元宇宙适于验证的优势101

9.1.2新型作战概念验证流程102

9.2太空作战训练场景102

9.2.1太空无人作战系统概念103

9.2.2太空作战面临的挑战103

9.2.3训练元宇宙的太空作战概念验证104

9.2.4训练元宇宙在太空场景的运用104

9.2.5训练元宇宙在太空场景的案例想定106

9.3深海作战训练场景107

9.3.1深海无人作战系统概念107

9.3.2深海作战训练面临的挑战108

9.3.3训练元宇宙的深海作战概念验证109

9.3.4训练元宇宙在深海场景的运用110

9.3.5训练元宇宙在深海场景的案例想定111
第10章训练元宇宙发展展望113

10.1常态化运用场景113

10.1.1作战环境和作战行动模拟仿真113

10.1.2大规模实战化模拟训练114

10.1.3新型武器装备试验模拟仿真115

10.1.4未来战争推演和军事创新115

10.2挑战与应对116

10.2.1技术发展难题117

10.2.2信息安全问题119

10.2.3标准化与规范化122

10.2.4训练效果评估难题123

10.3未来发展蓝图126

10.3.1技术突破与应用拓展126

10.3.2对未来战争形态的影响127

10.3.3发展战略与建议127

10.4结语128
参考文献129