Military Metaverse: Conceptual Connotation, Construction and Application Framework, Key Issues

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

Abstract

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

CLC Number:

E917

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.

Figures/Tables 9

Table 1

Classification of metaverse definitions

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

Table 1

Fig. 3

Table 2

Fig. 4

Fig. 5

Table 3

Table 4

Development stages of the military metaverse

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

Table 4

Table 5

Classification and technical analysis of virtual-physical interaction devices

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

Table 5

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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