虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在無線電管理中的應(yīng)用探討

郭銳龍

摘 要：通過對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念、特征以及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行介紹，再引入當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域以及無線電管理中的應(yīng)用狀況，然后從基站/臺(tái)站規(guī)劃、無線電監(jiān)測(cè)、無線電分析、提高監(jiān)管者決策能力、設(shè)備研發(fā)及虛擬無線電對(duì)抗等方面，重點(diǎn)探討在基站/臺(tái)站規(guī)劃和無線電數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí) 無線電 分析 監(jiān)管

1.引言

長(zhǎng)期以來，無線電作為國(guó)家資源，其管理和監(jiān)管需要投入大量的人力、財(cái)力以及技術(shù)力量，不斷的探索和研究更加科學(xué)有效的管理機(jī)制、新理論和新方法。無線電的不可見性使得對(duì)其的管理和監(jiān)管難度更高，虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的加入，將更加直觀和有效的展示無線電在空間的存在，也更加有利于無線電監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)無線電的有效管理。本文探討的主要利用虛擬現(xiàn)實(shí)中的顯示技術(shù)將無線電在虛擬的世界中以“全息影像”的方式呈現(xiàn)在使用者面前。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）是一項(xiàng)誕生不到30年，最近幾年迅猛發(fā)展的一門新技術(shù)，它利用軟硬件技術(shù)讓使用者進(jìn)入一個(gè)模擬三維空間的虛擬世界中。從感官、聽覺、觸覺等方面使得使用者如同身臨其境一般，可以快速的、沒有時(shí)域和空域上的現(xiàn)實(shí)去觀察和研究三維空間中的事物。

3.VR系統(tǒng)的特性

VR系統(tǒng)是多種技術(shù)的綜合，對(duì)使用者的頭部、眼部、和四肢進(jìn)行跟蹤，最大程度的方便用戶操作，減輕用戶的負(fù)擔(dān)，從而提高系統(tǒng)工作效率。在1993年的世界電子年會(huì)中，美國(guó)的科學(xué)家Burdea G和Philippe Coiffet提出了著名的“31理論”，即VR技術(shù)具有三個(gè)突出的特性：沉浸感、實(shí)時(shí)交互性和構(gòu)想性。

沉浸感：作為VR技術(shù)的核心技術(shù)特性，是讓使用者感覺自己是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所創(chuàng)造的虛擬世界的一部分，包括視覺、聽覺、觸覺甚至味覺等的感受。如在基站/臺(tái)站規(guī)劃選址中，通過三維地理信息圖像庫，包括天氣背景、地形環(huán)境、交通狀況、地質(zhì)信息等的模擬，從而讓勘測(cè)人員在還沒有實(shí)地考察前，先對(duì)其目的地有一個(gè)“身臨其境”的認(rèn)識(shí)和認(rèn)知

實(shí)時(shí)交互性：指用戶對(duì)虛擬世界中的物體可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度。交互的產(chǎn)生主要依賴頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手柄等，如在無線電分析中，可模擬操作無線電發(fā)射、接收、監(jiān)測(cè)等過程，而這些設(shè)備能通過直觀的圖像、聲音等及時(shí)的反饋。VR系統(tǒng)的最大的特點(diǎn)就在于與使用者的實(shí)時(shí)交互。

構(gòu)想性：是指虛擬環(huán)境是人想象出來的，同時(shí)使用者沉浸在這個(gè)系統(tǒng)中能夠獲取新的知識(shí)，從而產(chǎn)生新的方法。如在現(xiàn)實(shí)生活中，無法通過實(shí)地測(cè)試去測(cè)量黑廣播對(duì)飛機(jī)的影響，而在虛擬的環(huán)境中可以模擬復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)航空的影響，從而提高認(rèn)知度和決策。

4.VR系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、輸入輸出設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)/瀏覽軟件等組成。用戶以計(jì)算機(jī)為核心，通過輸入輸出設(shè)備與應(yīng)用軟件的虛擬世界進(jìn)行交互。

5.構(gòu)建虛擬無線電管理場(chǎng)景

5.1.進(jìn)行基站/臺(tái)站規(guī)劃

對(duì)于無線電管理者來說，規(guī)劃工作十分的重要，如對(duì)臺(tái)站、基站的規(guī)劃往往需要考慮眾多的因素，例如，土地利用、經(jīng)濟(jì)、交通以及法律等社會(huì)因素；氣候、地質(zhì)、地形、水等自然因素等。在對(duì)于該過程中的應(yīng)用主要有兩類

規(guī)劃信息的查詢與存儲(chǔ)。在基站/臺(tái)站的規(guī)劃，對(duì)土質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、地域信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和城市政策數(shù)據(jù)庫等的查詢與存儲(chǔ)。這一類數(shù)據(jù)庫都是數(shù)字化程度高，而可視化程度低，數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式抽象，可接受性差。例如，若地理信息系統(tǒng)中對(duì)于地形地貌的描述均由數(shù)字來表現(xiàn)，則可讀性很差；如果表現(xiàn)為真實(shí)的三維模型，讓使用者仿佛置身其中，可以從不同角度，并且模擬不同的天氣等條件從各個(gè)方面去觀察，不但可以得到必要的數(shù)據(jù)，還可以對(duì)將來可能發(fā)生的情況進(jìn)行部分預(yù)測(cè)。

規(guī)劃表現(xiàn)集成。目前，對(duì)于新建臺(tái)站/基站的需求確定后就會(huì)進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)等相關(guān)工作，這個(gè)過程是非常消耗人力、物力和財(cái)力的過程，并且還有在消耗大量人力和物力財(cái)力后更改或者放棄方案的風(fēng)險(xiǎn)。如果引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在得到新的建站需求后，從各個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中拿到信息后，在虛擬世界中進(jìn)行地質(zhì)、地理信息等相關(guān)分析，并建立虛擬站。在虛擬站建成后可通過模擬自然、人文環(huán)境可“身臨其境”的去使用，得到部分的“使用數(shù)據(jù)”，然后根據(jù)匯總的數(shù)據(jù)進(jìn)行真實(shí)站點(diǎn)的建立，可以大量的節(jié)約成本。

5.2.進(jìn)行復(fù)雜電磁環(huán)境模擬和分析

基于VR系統(tǒng)可對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中無法進(jìn)行的一些特殊場(chǎng)景進(jìn)行模擬，例如復(fù)雜電磁場(chǎng)對(duì)民航客機(jī)的影響。在日常生活中，由于安全等因素，不可能到機(jī)場(chǎng)進(jìn)行復(fù)雜電磁場(chǎng)的模擬、測(cè)試和分析。在VR虛擬的世界中，可以將真實(shí)世界進(jìn)行高度還原，機(jī)場(chǎng)的所有模型包括飛機(jī)、建筑、人物、天氣等等均可進(jìn)行模擬。在虛擬的世界中，可以模仿各種電磁波、黑廣播、無人機(jī)對(duì)客機(jī)的起降的影響。針對(duì)客機(jī)在模擬世界中的表現(xiàn)，以及多方位模擬電磁環(huán)境，以及黑廣播，可以更加方便指導(dǎo)日常工作中，提高決策力。

無線電管理中，一個(gè)非常重要的階段就是對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行分析。對(duì)例如頻段占用度、信道占用度、信號(hào)覆蓋率等指標(biāo)的分析和匯總。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR，屬于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一種）的應(yīng)用，將極大的改觀當(dāng)前頻譜分析結(jié)果展示的方式。利用AR和現(xiàn)實(shí)世界的互動(dòng)性，可將無線電以可見光譜的形式展示在真實(shí)的世界中（需借助AR現(xiàn)實(shí)設(shè)備），更加直觀的進(jìn)行頻譜資源的使用分析。

6.結(jié)語

VR技術(shù)已成為信息領(lǐng)域中繼多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后被廣泛關(guān)注及研究、開發(fā)與應(yīng)用的又一熱點(diǎn)技術(shù)，而無線電的不可見性正好可以在虛擬世界中還原和模擬。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，VR技術(shù)正在朝著更加真實(shí)化、輕量化方向發(fā)展，VR設(shè)備的不斷更新，無線技術(shù)、裸眼3D等技術(shù)的發(fā)展，未來的VR技術(shù)可在黑廣播查處、移動(dòng)路測(cè)等方面進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡小強(qiáng).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2009

[2]趙沁平.虛擬現(xiàn)實(shí)綜述[J].中國(guó)科學(xué).2009，39（1）：2-46

[3]洪炳镕，蔡澤芬，唐好選.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用[M].國(guó)防工業(yè)出版社，2005

[4]呂智勇.民航無線電干擾情況分析[J].中國(guó)無線電， 2003（10）：62-62

[5]劉怡，張洪定，崔欣.虛擬現(xiàn)實(shí)VRML程序設(shè)計(jì)[M].天津：南開大學(xué)出版社，2007

[6]鄧榮春，魏曉忠，李國(guó)強(qiáng).民航無線電干擾特征分析及幾點(diǎn)措施[J].中國(guó)無線電，2005（2）：26-28