隨著XR技術(shù)的發(fā)展，越來越多的訓(xùn)練采用頭戴式顯示器（HMD），而非傳統(tǒng)的圓頂和平板顯示器，以滿足更高的要求。XR解決方案可分為兩大類：虛擬現(xiàn)實(shí)解決方案，受訓(xùn)者完全沉浸在計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境中，以及混合現(xiàn)實(shí)解決方案，受訓(xùn)者可以在體驗(yàn)由計(jì)算機(jī)生成的內(nèi)容的同時(shí)訪問物理世界的同時(shí)訪問組成的沉浸式環(huán)境。

在飛行員訓(xùn)練中，采用XR的解決方案時(shí)通常會(huì)受到某些阻礙，例如分辨率和視野不足、延遲過長和人體工程學(xué)問題，但當(dāng)這些問題通過成熟的頭戴式顯示器技術(shù)得到解決時(shí)，部署選項(xiàng)就豐富了。

企業(yè)級(jí)HMD，如Varjo的XR-3、VR-3和Aero，支持飛行員訓(xùn)練計(jì)劃。例如，美國海軍正在重新規(guī)劃他們的飛行訓(xùn)練課程，以利用虛擬和混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備來支持基本的飛行員訓(xùn)練。美國空軍正在尋找混合現(xiàn)實(shí)解決方案來訓(xùn)練B-52空中加油。在歐洲，民用直升機(jī)基于VR的訓(xùn)練系統(tǒng)記錄飛行員飛行訓(xùn)練時(shí)間。

那么，使用這些基于XR的技術(shù)有什么好處？

混合和虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練的優(yōu)勢

采用虛擬和混合現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練技術(shù)有很多好處。它們包括：

• 成本效益。使用較少的占地面積的沉浸式訓(xùn)練系統(tǒng)來補(bǔ)充或替代傳統(tǒng)的訓(xùn)練解決方案（如圓頂模擬器），可以降低訓(xùn)練成本高達(dá)99%以上

• 提高現(xiàn)有部分任務(wù)模擬器的價(jià)值，通過使用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)增加全視野和沉浸式視覺效果，應(yīng)對(duì)新的訓(xùn)練任務(wù)

• 設(shè)備的便攜在需要時(shí)提供訓(xùn)練，節(jié)省飛行員的旅行費(fèi)用和時(shí)間成本

• 提高訓(xùn)練速，提供更多訓(xùn)練工具，使受訓(xùn)者完成更多重復(fù)和成套動(dòng)作，使更多受訓(xùn)者在更短時(shí)間內(nèi)熟練掌握

• 提供引人入勝的訓(xùn)練，鼓勵(lì)受訓(xùn)者重復(fù)任務(wù)直到他們掌握為止

• 全面提高可擴(kuò)展性

當(dāng)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)成功實(shí)施XR解決方案時(shí)，他們將以比以往更低的成本更快地訓(xùn)練更多的飛行員，提供更大的訓(xùn)練靈活性。

當(dāng)今的虛擬和混合現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練應(yīng)用場景

基于XR的訓(xùn)練解決方案目前用于支持各種核心商業(yè)和軍事飛行訓(xùn)練任務(wù)，包括：

• 航空能力評(píng)估
• 熟悉駕駛艙
• 空中交通模式審查
• 核對(duì)練習(xí)清單
• 應(yīng)急程序
• 通訊
  
• 導(dǎo)航
• 傳感器部署
• 編隊(duì)與戰(zhàn)術(shù)飛行

什么是虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練

在虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練中，受訓(xùn)者看到的視覺內(nèi)容都會(huì)被計(jì)算機(jī)生成的3D場景所取代，這些3D場景表示支持訓(xùn)練場景所需的虛擬環(huán)境。

受訓(xùn)者完全沉浸在虛擬訓(xùn)練環(huán)境中，在很大程度上與真實(shí)的世界隔絕。這使得用戶可以根據(jù)需要自由地創(chuàng)建和定制不同的訓(xùn)練場景，并根據(jù)設(shè)備支持使用手、控制器或眼睛與虛擬內(nèi)容和對(duì)象進(jìn)行交互。

虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)可以從真實(shí)世界的全攝影測量捕獲到在游戲引擎中3D建模和動(dòng)畫化的計(jì)算機(jī)生成的場景而變化。一些VR頭戴式設(shè)備連接到PC，輸出強(qiáng)大圖形的豐富、逼真內(nèi)容所必需的。另外，一些VR頭戴式設(shè)備是不受限制的，內(nèi)容由板載圖形和計(jì)算機(jī)處理器創(chuàng)建。這允許用戶在沒有電纜的情況下自由移動(dòng)，內(nèi)容的質(zhì)量和分辨率受到極大限制，并且訓(xùn)練場景受到電池壽命的限制。

雖然基于VR的解決方案可以提供有效的、完全沉浸式的體驗(yàn)，但它們可能會(huì)在用戶與現(xiàn)實(shí)世界對(duì)象交互的能力方面受到限制。與真實(shí)的人員（如副駕駛員或教員）的合作是有限的，因?yàn)樵谕耆两r(shí)無法被看到。與傳統(tǒng)訓(xùn)練或混合現(xiàn)實(shí)相比，與物理世界的交流和互動(dòng)可能很困難。

雖然VR頭戴式設(shè)備具有傳統(tǒng)設(shè)備或混合現(xiàn)實(shí)頭戴式設(shè)備中不存在的局限性，但基于VR的訓(xùn)練解決方案對(duì)于訓(xùn)練某些類型的飛行員訓(xùn)練任務(wù)非常有效,尤其是那些不依賴肌肉記憶發(fā)展或與物理設(shè)備復(fù)雜交互的任務(wù)。如果存在這些要求，混合現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練解決方案可能更適合。

虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練的優(yōu)點(diǎn)

• 完全靈活 在構(gòu)建數(shù)字體驗(yàn)和支持任何飛機(jī)平臺(tái)方面
• 真正的沉浸
• 占地面積最小和最大可移動(dòng)性
• 成本較低的浸入式

虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練的缺點(diǎn)

• 體驗(yàn)孤立
• 用戶和現(xiàn)場同事在真實(shí)的環(huán)境中被分離開
• 發(fā)展肌肉記憶的能力有限
• 限制了訓(xùn)練某些任務(wù)的能力，需要物理硬件（如物理駕駛艙）來實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練轉(zhuǎn)移

什么是混合現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練

混合現(xiàn)實(shí)就是將虛擬和現(xiàn)實(shí)世界的內(nèi)容以數(shù)字方式融合到一個(gè)頭戴式設(shè)備中，使受訓(xùn)者能夠在完全沉浸在虛擬環(huán)境中的同時(shí)，看到現(xiàn)實(shí)世界中的特定人物和物體并與之互動(dòng)。理想情況下，在混合現(xiàn)實(shí)解決方案中，不可能區(qū)分哪些元素是真實(shí)的，哪些是計(jì)算機(jī)生成的。虛擬對(duì)象表現(xiàn)為真實(shí)的世界的自然部分，并且將在適當(dāng)?shù)那闆r下被遮擋在真實(shí)對(duì)象后面。用戶周圍的物理對(duì)象可以根據(jù)需要被看到和觸摸，并且真實(shí)的對(duì)象還可以影響虛擬元素的陰影和照明。

使用混合現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練，用戶不會(huì)與現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境分離，因此他們可以看到他們的手和身體，并與同事和現(xiàn)實(shí)世界對(duì)象（如物理控制桿和儀表盤）交互。基于混合現(xiàn)實(shí)的設(shè)備使學(xué)員能夠立即掌握每節(jié)課的要點(diǎn)，并在適當(dāng)?shù)谋尘跋麦w驗(yàn)世界,就像他們?cè)谡鎸?shí)的飛機(jī)上一樣，他們能夠看到因果關(guān)系。最重要的是受訓(xùn)者發(fā)展真正肌肉記憶的能力，因?yàn)樗麄兛梢韵裨谡鎸?shí)的世界中一樣與物理硬件交互。

要讓混合現(xiàn)實(shí)解決方案實(shí)現(xiàn)完全沉浸，它們必須令人信服將現(xiàn)實(shí)和虛擬內(nèi)容混合很難或不可能分辨現(xiàn)實(shí)在哪里開始，虛擬世界在哪里開始的。由于硬件和開發(fā)成本的原因，混合現(xiàn)實(shí)通常比VR解決方案的價(jià)格更高，但可以獲得更高的保真度和對(duì)觸覺反饋的支持。

收集和處理視頻以及顯示這些體驗(yàn)所需的處理能力意味著混合現(xiàn)實(shí)VR頭顯目前必須與計(jì)算機(jī)相連。

混合現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練的優(yōu)點(diǎn)

• 支持觸覺反饋和肌肉記憶的發(fā)展

• 沉浸式環(huán)境與現(xiàn)實(shí)相符

• 支持直接通信與講師一起，同時(shí)完全沉浸在

• 支持使用真實(shí)的飛行硬件 和作戰(zhàn)飛行計(jì)劃

• 適用于模擬需要反映更真實(shí)的操作環(huán)境

• 提供全面的靈活性 虛擬世界的可靠性與真實(shí)的世界的可靠性

混合現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練的缺點(diǎn)

• 需要物理硬件這會(huì)增加成本并限制便攜性

• 更復(fù)雜 解決方案開發(fā)

• 需要連接到PC為了獲得足夠的圖形質(zhì)量

• 與VR頭戴式頭顯相比更高的價(jià)格和重量

• 設(shè)置比較復(fù)雜