【致命干货】可穿戴计算与系统仿真

明确可穿戴仿真的基本概念和特征是很必要的。本文将基于可穿戴计算的仿真简称为"可穿戴仿真"（Wearable Simulation），缩写为WS。可穿戴仿真要充分体现可穿戴计算的特征，利用其独特和优势功能。

　　可穿戴仿真是以可穿戴计算为基础，以移动网络为支撑，以可穿戴计算机系统为平台，以人为中心，移动的、增强现实的新型仿真技术，本文尝试给出可穿戴仿真应具备的若干特征：

　　可穿戴 仿真平台微型化、轻巧化、便携化，可"穿戴"在身上，人机之间物理和逻辑关系更紧密，即便的在狭窄空间、高空甚至水下等特殊环境也能进行仿真活动。从DIS的观点，可穿戴带仿真系统分布到了个人一级。

　　移动性 可使穿戴者在移动中进行仿真，特别适合于在走动、跑动、甚至爬行的场合的仿真，这是一种随人移动的仿真，人到哪里，仿真平台跟到哪里（这不同于飞机，战车的移动性）。

　　增强性 利用可穿戴的增强现实技术，将仿真实体与真实环境融为一体（Seamless），仿真者与仿真实体交互的同时可与真实环境交互。所以这是一种"增强"仿真或混合仿真，是真实和虚拟、数字空间和物理空间的混合。这种混合目前只是将虚拟图形、文本和声音等与真实场景的混合，是一种场景的混合。但引起我们联想和值得深入思考的问题是，这种增强和混合与我们传统系统仿真中混合仿真概念的关系，是否可将他们在更高的抽象层次（和概念上）统一起来。传统混合仿真系统概念是数字仿真系统和物理系统的混合系统，从物理概念上看，这是一种通过接口实现的数字系统和物理设备系统的混合。关于如何将可穿戴计算的智能和感知增强引入仿真值得深入思考。

　　人在回路中可穿戴仿真通过可穿戴计算系统把人连接在整个仿真系统的回路中。以人为中心 物理空间上的以人为中心，表现为仿真平台被穿戴在身上；功能和逻辑上的以人为中心，表现为可穿戴仿真更智能化地、一致地（consistently）和连续地辅助和指导穿戴者。

　　解放双手 采用多通道交互技术，使得在进行仿真的同时可以用手进行其他操作，目前实用的方式是单手键盘，较好的解放了一只手。

　　2.3 增强现实

　　目前可穿戴计算在仿真中的应用，主要采用了基于可穿戴计算的增强现实（AR）技术。AR 是指在真实环境上提供信息性覆盖，如将图形、文字、声音及超文本等叠加于真实环境之上，提供附加信息，是虚拟环境与真实环境的结合（如图2）。利用增强现实，用户可在关注真实世界时，根据需要立即访问虚拟世界，或注视着虚拟世界的同时也可知晓真实环境。可穿戴增强现实技术可使仿真的虚拟环境和真实环境之间形成无缝交互（seamless interaction）。这些性能在训练仿真中是非常有用的，如在单兵级仿真演练中，虚拟实体的叠加在真实战场的场景中，和真实世界融合为一体，每个携带可穿戴计算仿真系统的单兵要与这些虚拟的战场实体（如虚拟碉堡、战车和敌人）进行交互，虚拟的实体也要与真实的实体交互。

　　图 2 VR 使用户只能感受到由计算机产生的三维仿真图形的光线（虚线），屏蔽了实物的光线（实线）。AR 使用户即能感受到的实物的光线（实线），同时也可看到由计算机产生的"叠加"光线（虚线）。

　　2.4 可穿戴仿真的应用

　　可穿戴仿真在军事上的典型应用就是的单兵级的仿真演练，图3 是一个初步构的思参考框架。将可穿戴仿真系统配备到每个士兵，使之成为一个个移动的仿真节点，每个士兵与车载仿真控制中心无线联网，车载中心连接分布交互式仿真（DIS）网络，从而形成一个深入到单兵一级的分布式仿真体系结构。在这个框架的支撑下，可生成虚实结合的"战场"，通过头戴显示器，士兵们可以同时看见真实战地环境和计算机仿真生成的虚拟战场实体（如敌方士兵、坦克、炮火，工事，据点等），真实与虚拟可交互，并能像真实演练一样冲锋、蹲伏、卧倒、瞄准射击等，大幅提高了演练的真实效果。

　　图3 可穿戴仿真应用于单兵级训练的参考模型

　　以上框架只是一个初步的设想，还很不成熟，有待深入研究。除了军事应用，有人研究将可穿戴仿真试用于设备安装或维修仿真训练和指导，和生产线的操作仿真。可穿戴仿真还可广泛应用于教育、医疗、娱乐等领域。随着对可穿戴仿真研究的深入，其应用领域必将不断扩大。

　　3 结论

　　可穿戴计算作为一种崭新的计算模式正在迅速发展，正如前面所指出，这是一个挑战性的领域，面临许多问题需要研究和解决。可穿戴计算不止是微型化的问题，而是计算模式和人机关系的变革，关于可穿戴计算的深层意义和巨大潜力，目前还不容易为人所认识。

可穿戴计算应