军事元宇宙：概念内涵、构建与运用框架、关键问题

doi:10.16182/j.issn1004731x.joss.25-0626

摘要/Abstract

摘要：

在分析元宇宙概念的基础上，建立军事元宇宙概念模型，并将其与数字孪生战场等虚实融合系统进行比较，分析其核心特征和构建意义；为加快军事元宇宙建设，设计了军事元宇宙构建与应用总体逻辑架构，提出了军事元宇宙基元的概念并设计技术架构，分析军事元宇宙主要应用方向，给出构建阶段划分和总体思路。从关键技术、基本运行机制、虚实交互设备、生态构建等4个方面对构建与应用的关键问题进行了分析。可为军事元宇宙论证与建设提供参考。

关键词: 军事元宇宙, 虚实交互, 构建与应用架构, 军事元宇宙基元, 技术架构

Abstract:

Based on the analysis of the concept of the metaverse, the military metaverse concept model is established and compared with virtual-real fusion systems such as the digital twin battlefield, analyzing its core characteristics and construction significance. To accelerate the construction of the military metaverse, an overall logical architecture for the construction and application of the military metaverse is designed, the concept of military metaverse primitives is proposed, and the technical architecture is designed. The main application directions of the military metaverse are analyzed, and the construction stage division and overall thinking are provided. The key issues in construction and application are analyzed from four aspects: key technologies, basic operating mechanisms, virtual-real interaction devices, and ecological construction. This paper can provide a reference for the demonstration and construction of the military metaverse.

Key words: military metaverse, virtual-real interaction, construction and application architecture, military metaverse primitives, technical architecture

中图分类号:

E917

刘大勇,董志明,高建成 . 军事元宇宙：概念内涵、构建与运用框架、关键问题[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(1): 29-44.

Liu Dayong,Dong Zhiming,Gao Jiancheng . Military Metaverse: Conceptual Connotation, Construction and Application Framework, Key Issues[J]. Journal of System Simulation, 2026, 38(1): 29-44.

图/表 9

表1

元宇宙定义划分

观点	核心要义	别称	典型代表	本质特征

虚拟平行世界派	元宇宙是与现实世界平行、独立存在的虚拟空间，用户可在其中实时交互	新大陆	①尼尔·斯蒂芬森(《雪崩》作者)：一个脱胎于现实世界，又与现实世界平行、相互影响的在线虚拟世界^[14]；②维基百科：由持久共享的3D虚拟空间构成的集成虚拟宇宙^[15]；③中央纪委国家监委：独立于现实世界的虚拟空间，由无数虚拟世界碰撞膨胀而成^[16]；④全国科学技术名词审定委员会：人类运用数字技术构建的与现实世界交互的虚拟世界^[17]	强调虚拟空间的独立性与持久性，弱化与现实世界的即时交互

虚实融合系统派	虚拟与现实深度交互、经济社交系统高度融合的新型社会形态	新宇宙	①胡晓峰：虚实融合的新型时空；②清华大学新媒体研究中心：整合新技术形成的虚拟现实融合社会形态，实现经济、社交、身份系统的融合^[18]；③中国电子技术标准化研究院：由技术、内容、经济等子系统构成的虚拟与现实融合的社会生态系统^[19]	突出虚实共生与社会属性，强调技术对生产关系的重构
技术集成载体派	集成多项前沿技术(XR/区块链/AI等)的新形态互联网	互联网3.0	扎克伯格(Meta)：新一代移动互联网——“具身互联网”^[20]	以技术堆栈定义元宇宙，强调其对互联网的升级替代
人类感官延伸派	元宇宙是突破物理限制的人类感官与生存维度拓展	意识容器	①钱学森：在线交互的虚拟空间(灵境)，突破人类感官局限；②Improbable总裁赫尔曼·纳鲁拉：提供代理感和存在感的沉浸式虚拟世界^[21]	聚焦沉浸体验与认知升维，重视脑机接口等感官延伸技术
文明演进形态派	元宇宙是人类文明向数字空间迁移的必然阶段，将重构社会规则	数字文明	①中关村数字媒体产业联盟：经由感知设备实现虚实交互的数字社区，具备永续时空、开放生态等特征^[20]；②北京大学陈刚、董浩宇：利用科技链接创造的与现实世界映射交互的数字生活空间^[22]；③清华大学沈阳：三维化+三元化(虚拟/自然/机器生命)+三权化(可读/可写/可拥有)的文明新形态^[23]	从文明进化史观解读元宇宙，指向人类社会结构的根本性变革

表1

图3

表2

图4

图5

表3

表4

军事元宇宙发展阶段划分

阶段名称	目标	关键技术	实施步骤	里程碑成果	风险管控

单兵/单平台虚拟化训练阶段	实现单一士兵或装备的沉浸式基础技能训练，验证技术可行性	VR/AR设备集成、基础仿真引擎、单兵行为建模	①开发单兵技能训练系统； ②集成单平台虚拟训练模块； ③建立标准化数据接口	完成多类单兵训练系统部署；训练效率大幅提升	通过生理适应性设计缓解设备不适感；采用本地存储加密确保数据安全
跨地域分队分布式训练阶段	实现多兵种、跨地域的分布式协同战术训练	分布式仿真技术、5G/战术网络、多智能体协同算法	①构建云原生分布式训练平台； ②开发编队级战术想定； ③实现实时数据同步与审计	支持成千上万个节点并发训练；建立协同作战能力评估体系	采用边缘计算优化网络延迟；通过乐观锁等机制防止数据冲突
跨域协同与数据联通阶段	实现多域作战协同训练，建立可信数据共享生态	区块链(DID/NFT)、云边端协同、跨域建模(MBSE)	①制定跨域数据标准； ②构建多域仿真环境； ③引入智能合约管理数据授权	形成多域联合训练规程；建成区块链审计的可信数据共享平台	建立数据安全网关与动态授权审计机制，确保数据流动合规、可控、可追溯
军事元宇宙成形阶段	扩展至作战分析、装备建设等军事业务全领域，形成初步体系	数字孪生、生成式AI、LVC集成	①开发作战概念验证平台； ②构建装备全生命周期数字孪生； ③整合训练、试验、决策系统	实现“平战一体”虚拟作战环境；大幅缩短装备研发周期	加强模型和仿真系统的VV&A，确保可信；采用模块化设计降低系统复杂度

跨元宇宙生态互联阶段	与国防工业元宇宙等互联，形成大生态	跨元宇宙互操作协议、安全互操作、生态治理	①定义互联接口标准； ②建立共享创新平台； ③开展军民融合试点	实现跨元宇宙数据交换；生态合作伙伴规模达百家	建立安全沙盒进行隔离测试；明确知识产权归属
虚实文明共生阶段	实现物理与虚拟世界深度融合，推动战争形态向智能博弈演进	脑机接口、强人工智能、量子计算	①探索人机融合作战模式； ②构建自适应演化系统； ③制定虚拟空间伦理法规	形成新军事范式；虚实共生体得到实战验证	确立并保障人类在决策环中的最终控制权；设计系统熔断机制防止技术失控

表4

表5

虚实交互设备分类与技术分析

类别	设备名称	功能	当前成熟产品	技术问题	下一步发展趋势
人与虚拟空间交互设备	增强现实(AR)头盔	叠加虚拟信息至真实战场，增强态势感知与决策能力	美军IVAS系统^[34]、Red6公司ATARS^[35]	视场角受限、续航不足、复杂环境适应性差	轻量化设计、全天候抗干扰能力、自适应光学渲染技术
	虚拟现实(VR)训练系统	构建沉浸式虚拟战场，支持战术演练与技能强化	Varjo XR-4系列产品^[36]	晕动症引发不适、多模态反馈精度不足	多感官协同反馈、动态生理适应性调节、脑机融合交互
	脑机接口(BCI)设备	通过神经信号操控虚拟替身或无人装备，提升交互效率	DARPA N3项目^[37]	信号噪声干扰大、侵入式接口不适合推广	非侵入式高精度传感、神经信号实时解码算法
	多模态交互套件	集成语音、手势、眼球跟踪、触觉等多通道输入输出功能	微软HoloLens 2可提供空间映射、混合现实捕捉、6DoF追踪等功能^[38]	多模态数据融合算法不成熟、跨设备兼容性差	深度学习驱动的多模态感知融合、标准化交互协议制定
	嗅觉/触觉反馈装置	模拟战场气味(火药、烟雾)及物理触感(爆炸冲击、武器后坐力)	OVR Technology公司的嗅觉发生器ION 3^[39]、TESLASUIT全身触觉反馈套装^[40]	气味生成种类有限、触觉反馈分辨率低	多物理场耦合建模、微型化可穿戴设计
智能无人系统交互设备	无人装备控制终端	实现无人机、无人车等实体与虚拟替身的双向指令同步	洛克希德·马丁公司的SIMRES系统^[41]	通信延迟导致控制滞后、异构协议兼容性差	边缘计算优化、跨域协议标准化、自主决策权限动态分配
	数字孪生同步模块	实时映射无人装备状态至虚拟空间	德国“GhostPlay”平台^[12]	数据更新频率低、多源传感器融合误差	高精度实时同步算法、多模态数据融合框架、抗干扰加密传输
	边缘计算节点	在本地处理无人装备与虚拟空间的交互数据，降低云端依赖	美军“战术云”边缘节点、北约分布式训练平台	算力资源有限、安全防护机制薄弱	量子-边缘计算融合、零信任架构加固、自适应资源调度算法

表5

参考文献 43

[1]	耿一丹, 潘榕, 董桂官, 等. 扩展现实(XR)标准体系研究[J]. 信息技术与标准化, 2024(9): 29-34.
	Geng Yidan, Pan Rong, Dong Guiguan, et al. Research on the Integrated Standard System of Extended Reality(XR)[J]. Information Technology & Standardization, 2024(9): 29-34.
[2]	曾诗钦, 霍如, 黄韬, 等. 区块链技术研究综述:原理、进展与应用[J]. 通信学报, 2020, 41(1): 134-151.
	Zeng Shiqin, Huo Ru, Huang Tao, et al. Survey of Blockchain: Principle, Progress and Application[J]. Journal on Communications, 2020, 41(1): 134-151.
[3]	冯琦琦, 董志明, 彭文成, 等. 几种典型的虚实融合技术发展研究[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(12): 2497-2511.
	Feng Qiqi, Dong Zhiming, Peng Wencheng, et al. Development of Several Typical Virtual Reality Fusion Technologies[J]. Journal of System Simulation, 2023, 35(12): 2497-2511.
[4]	邱晓刚, 张鹏. 面向平行军事系统的领域仿真知识工程研究[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(8): 1665-1669, 1679.
	Qiu Xiaogang, Zhang Peng. Knowledge Engineering in Simulation of Parallel Military System[J]. Journal of System Simulation, 2015, 27(8): 1665-1669, 1679.
[5]	冯琦琦, 董志明, 李亮, 等. 平行战场技术与应用[J]. 装甲兵学报, 2023, 2(3): 97-100.
	Feng Qiqi, Dong Zhiming, Li Liang, et al. Parallel Battlefield Technology and Its Applications[J]. Journal of Armored Forces, 2023, 2(3): 97-100.
[6]	胡晓峰, 郭圣明, 贺筱媛. 指挥信息系统的智能化挑战——“深绿”计划及AlphaGo带来的启示与思考[J]. 指挥信息系统与技术, 2016, 7(3): 1-7.
	Hu Xiaofeng, Guo Shengming, He Xiaoyuan. Challenges to Intelligent Command Information System: Reason and Revelation on Deep Green Plan and AlphaGo[J]. Command Information System and Technology, 2016, 7(3): 1-7.
[7]	武剑, 孙玉停, 刘良. 作战值勤智能虚拟参谋系统需求与设计[J]. 国防科技, 2022, 43(6): 89-93, 113.
	Wu Jian, Sun Yuting, Liu Liang. Requirements and Design of an Intelligent Virtual Staff System for Combat Duty[J]. National Defense Technology, 2022, 43(6): 89-93, 113.
[8]	吴素彬, 王理阁. 美军指南针计划改善情报人员结构性劣势方法研究[J]. 飞航导弹, 2019(5): 39-42.
	Wu Subin, Wang Lige. Research on Methods to Improve Structural Disadvantages of Intelligence Personnel Through the US Military's Compass Program[J]. Aerodynamic Missile Journal, 2019(5): 39-42.
[9]	张洪广, 杨林, 杨雄军, 等. 大模型驱动的智能辅助决策原理与典型应用[J]. 指挥与控制学报, 2024, 10(6): 661-668.
	Zhang Hongguang, Yang Lin, Yang Xiongjun, et al. Principle and Typical Implementation of Intelligent Aided Decision-making System Driven by Large Models[J]. Journal of Command and Control, 2024, 10(6): 661-668.
[10]	张龙, 雷震, 冯轩铭, 等. 军事大模型: 应用分析、关键技术和评估体系框架[C]//第六届体系工程学术会议论文集—体系工程与高质量发展会议论文集. 长沙: 国防科技大学系统工程学院, 2024: 1149-1162.
	Zhang Long, Lei Zhen, Feng Xuanming, et al. Military MLLMs (Multimodal Large Language Models): Applied Analysis, Key Technologies, and Evaluation System Framework[C]//Proceedings of the 6th Systems Engineering Academic Conference. Changsha: School of Systems Engineering, National University of Defense Technology, 2024: 1149-1162.
[11]	Goecks V G, Waytowich N. COA-GPT: Generative Pre-trained Transformers for Accelerated Course of Action Development in Military Operations[EB/OL]. (2024-03-28) [2025-06-30]. .
[12]	李莎. 德军打造新一代“虚拟战场”提升武器性能[EB/OL]. (2023-09-12) [2025-04-25]. .
	Li Sha. German Military Builds a New Generation of “Virtual Battlefield” to Enhance Weapon Performance[EB/OL]. (2023-09-12) [2025-04-25]. .
[13]	胡乐乐. 军事元宇宙: 用途与案例[N]. 光明日报, 2022-07-10(07).
	Hu Lele. Military Metaverse: Applications and Cases[N]. Guangming Daily, 2022-07-10(07).
[14]	李小琳. 元宇宙、数字孪生技术在军事中的应用[EB/OL]. (2023-10-23)[2025-04-25]. .
	Li Xiaolin. Applications of Metaverse and Digital Twin Technology in the Military[EB/OL]. (2023-10-23)[2025-04-25]. .
[15]	Wikipedia.org. Metaverse[EB/OL]. [2025-04-29]. .
[16]	管筱璞, 李云舒. 元宇宙如何改写人类社会生活[EB/OL]. (2021-12-23) [2025-04-29]. .
	Guan Xiaopu, Li Yunshu. How Metaverse Reshapes Human Social Life[EB/OL]. (2021-12-23) [2025-04-29]. .
[17]	李岩. "元宇宙"等如何定名释义?全国科技名词委研讨会形成共识[EB/OL]. (2022-09-14) [2025-04-29]. .
	Li Yan. How to Name and Interpret "Metaverse" and Similar Terms? National Science and Technology Terminology Commission Seminar Reaches a Consensus[EB/OL]. (2022-09-14) [2025-04-29]. .
[18]	新媒沈阳团队. 2020-2021年元宇宙发展研究报告(0.98版) [EB/OL]. (2021-09-16) [2025-05-26]. .
	Xinmei Shenyang Team. Research Report on the Development of the Metaverse (V0.98)[EB/OL]. (2021-09-16) [2025-05-26]. .
[19]	中国电子工业标准化技术协会. 元宇宙参考架构: T/CESA 1363—2024 [S]. 2024.
	China Electronics Standardization Association. Metaverse Reference Architecture: T/CESA 1363—2024 [S].2024.
[20]	龚才春, 杜振雷. “元宇宙”的术语定义及相关问题研究[EB/OL]. (2023-02-27) [2025-04-29]. .
	Gong Caichun, Du Zhenlei. The Terminology Definition and Related Research of the Metaverse[EB/OL]. (2023-02-27) [2025-04-29]. .
[21]	赵坦, 吴琳, 陶九阳, 等. 元宇宙概念及其军事运用[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(7): 1405-1420.
	Zhao Tan, Wu Lin, Tao Jiuyang, et al. Metaverse Concept and Its Military Application[J]. Journal of System Simulation, 2023, 35(7): 1405-1420.
[22]	董浩宇. “元宇宙”特性、概念与商业影响研究--兼论元宇宙中的营销传播应用[J]. 现代广告, 2022(8): 4-12.
	Dong Haoyu. A Study on the Characteristics, Concept and Commercial Influence of “Meteverse”--and the Discussion on the Application of Marketing Communication in the“Meteverse”[J]. Modern Advertising, 2022(8): 4-12.
[23]	沈阳. 元宇宙的三化、三性和三能[J]. 传媒, 2022(14): 21-22.
	Shen Yang. Three Dimensions, Three Attributes, and Three Capabilities of Metaverse[J]. Media, 2022(14): 21-22.
[24]	杨佩, 王皓, 罗文杰, 等. HUNTBot-第一人称射击游戏中NPC的结构设计[J]. 计算机科学, 2008, 35(11): 290-292.
	Yang Pei, Wang Hao, Luo Wenjie, et al. HUNTBot-Architecture of NPC in the FPS Game[J]. Computer Science, 2008, 35(11): 290-292.
[25]	胡晓峰. 谈谈军事元宇宙(上)[EB/OL]. (2022-08-15) [2025-04-27]. .
	Hu Xiaofeng. Discussion on Military Metaverse (Part I) [EB/OL]. (2022-08-15) [2025-04-27]. .
[26]	黄金荣, 刘百祥, 张亮, 等. 基于智能合约和非同质化代币的去中心化匿名身份认证模型[J]. 计算机工程, 2023, 49(4): 14-22.
	Huang Jinrong, Liu Baixiang, Zhang Liang, et al. Decentralized Anonymous Identity Authentication Model Based on Smart Contracts and Non-fungible Tokens[J]. Computer Engineering, 2023, 49(4): 14-22.
[27]	隋蕙名. “互联网+”产品设计开发的众创模式分析[J]. 互联网周刊, 2023(13): 45-47.
	Sui Huiming. Analysis of Crowdsourcing Model in Product Design and Development of “Internet Plus”[J]. China Internet Week, 2023(13): 45-47.
[28]	新媒沈阳团队. 元宇宙发展研究报告(3.0版)[EB/OL]. (2022-11-14) [2025-05-26]. .
	Xinmei Shenyang Team. Metaverse Development Research Report (V3.0)[EB/OL]. (2022-11-14) [2025-05-26]. .
[29]	高飞, 林崧. 量子密码和量子计算专题·编者按[J]. 中国科学(物理学力学天文学), 2025, 55(4): 240301.
	Gao Fei, Lin Song. Special Topic: Quantum Cryptography and Quantum Computing[J]. Scientia Sinica(Physica, Mechanica & Astronomica), 2025, 55(4): 240301.
[30]	刘亚东, 李明, 周宗潭. 脑机接口技术的军事应用前景及其挑战[J]. 控制理论与应用, 2024, 41(11): 1991-2001.
	Liu Yadong, Li Ming, Zhou Zongtan. Military Application Prospects and Challenges of Brain Computer Interface Technology[J]. Control Theory & Applications, 2024, 41(11): 1991-2001.
[31]	Zhu Ling. The Metaverse: Concepts and Issues for Congress[EB/OL]. (2022-08-26)[2025-05-26]. .
[32]	刘伟, 谭文辉, 刘欣. 人机环境系统智能: 超越人机融合[M]. 北京: 科学出版社, 2024.
	Liu Wei, Tan Wenhui, Liu Xin. Intelligence in Human-Machine-Environment Systems: Beyond Human-Machine Integration[M]. Beijing: Science Press, 2024.
[33]	廖勇, 韩小金, 刘金林, 等. 可解释性人工智能研究进展[J/OL]. 计算机工程. (2024-10-30) [2025-05-06]. .
	Liao Yong, Han Xiaojin, Liu Jinlin, et al. Research Progress of Interpretable Artificial Intelligence[J/OL]. Computer Engineering. (2024-10-30) [2025-05-06]. .
[34]	杨泽宇, 邓诚骏, 赵晶, 等. 盘点: 美国陆军即将列装的五大步兵“杀器”[EB/OL]. (2021-01-12) [2025-04-25]. .
	Yang Zeyu, Deng Chengjun, Zhao Jing, et al. Review: Five Infantry “Killers”to be Deployed by the U.S. Army[EB/OL]. (2021-01-12) [2025-04-25]. .
[35]	李优. 英国皇家空军在教练机上完成增强现实飞行试验[EB/OL]. (2025-01-03) [2025-04-25]. .
	Li You. Royal Air Force Completes Augmented Reality Flight Test on Trainer Aircraft[EB/OL]. (2025-01-03) [2025-04-25]. .
[36]	爱迪斯通科技. Varjo发布新款头盔XR-4,更高视觉保真度, 带来更真实的VR体验[EB/OL]. (2023-11-29) [2025-05-07]. .
	Axis 3D Technology. Varjo Launches XR-4 Headset with Enhanced Visual Fidelity for Immersive VR Experience[EB/OL]. (2023-11-29) [2025-05-07]. .
[37]	Defense Advanced Research Projects Agency. Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology (N 3)[EB/OL]. [2025-02-20]. .
[38]	百度百科. 微软Hololens 2 [EB/OL]. [2025-04-25]. .
	Encyclopedia Baidu. Microsoft HoloLens 2[EB/OL]. [2025-04-25]. .
[39]	Lhw. CES 2023: 消费级可穿戴气味设备“ION 3”发布[EB/OL]. (2023-01-06) [2025-05-07]. .
	Lhw. CES 2023: Consumer Wearable Scent Device “ION 3” Launched[EB/OL]. (2023-01-06) [2025-05-07]. .
[40]	VR圈中圈. 使用全身触觉反馈系统增强飞行员在训练中的感知能力[EB/OL]. (2023-07-18) [2025-05-07]. .
	Circle Within Circle VR. Enhancing Pilots' Perceptual Abilities During Training Using a Whole-body Tactile Feedback System[EB/OL]. (2023-07-18) [2025-05-07]. .
[41]	泰格逃课. 洛马推出地理配对SIMRES战术交战模拟系统[EB/OL]. (2023-12-13) [2025-04-25]. .
	Tiger Skipped Class. Lockheed Martin. SIMRES Tactical Engagement Simulation System with Geolocation Pairing[EB/OL]. (2023-12-13) [2025-04-25]. .
[42]	李伟强, 邓红艳, 王修齐. 军事元宇宙引领军事生态系统建设发展[J]. 军事文摘, 2023(5): 61-65.
	Li Weiqiang, Deng Hongyan, Wang Xiuqi. Military Metaverse Leading the Development of Military Ecosystem Construction[J]. Military Digest, 2023(5): 61-65.
[43]	张宗洋, 周子博, 邓燚. 零知识证明递归与复合技术研究综述[J]. 计算机学报, 2024, 47(10): 2466-2490.
	Zhang Zongyang, Zhou Zibo, Deng Yi. A Survey on Recursive and Composite Techniques of Zero-Knowledge Proofs[J]. Chinese Journal of Computers, 2024, 47(10): 2466-2490.

应用方向		具体应用描述
军事训练	多域协同训练	支撑陆、海、空跨域协同训练
	战术分队模拟训练	如美军“合成训练环境”模拟城市与山区攻防^[13]
	单兵技能沉浸式训练	采用AR/VR设备模拟武器操作
辅助决策	方案验证	在数字孪生环境中验证方案预案
	作战概念设计与验证	在虚拟环境中测试新型理论，通过实时数据反馈优化战术可行性
	战术战法创新	利用元宇宙沙盒环境模拟非对称场景，探索创新性战术方案
装备研发与试验	装备论证与设计(先期演示验证)	在虚拟环境中构建原型装备模型，加速设计迭代与成本控制
装备研发与试验	武器系统虚拟试验、体系试验	通过数字孪生技术验证武器兼容性及杀伤链效能，如德国用“GhostPlay”平台改进升级旧装备的性能^[12]
指挥控制	跨域数据融合与可视化呈现	整合多源情报数据生成全域态势图，辅助指挥决策
指挥控制	分布式指挥决策协同	通过区块链与云架构实现跨地域指挥节点实时交互
后装保障	数字孪生后勤系统	构建虚拟化供应链模型，预测物资消耗并优化配送路径，降低战时后勤风险
后装保障	区块链赋能的物资追踪	利用分布式账本技术实现装备全生命周期透明化管理