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我国发展虚拟现实军事的重大意义
2010年8月4日    评论:    分享:

来源:第三维度 (http://www.d3dweb.com)

作者:王逍

 

 21 世纪,战争思想、战争方式和战争手段和以往相比都发生了日新月异的变化,军用仿真技术作为系统仿真技术的重要分支,受到了世界各国的高度重视。

 

近年来,军用仿真与虚拟战争技术的发展尤为迅猛,主要表现为:武器系统的仿真已经从武器系统研制的局部阶段仿真发展到全生命周期仿真;多武器平台体系对抗仿真已经成为武器装备发展规划及计划制订的依据;体系对抗仿真已成为打赢高技术条件下局部战争的战法研究及大规模部队训练必不可少的手段。

 

(1) 军事仿真与虚拟战争发展历史

 

美国国防部一直将建模与仿真列为重要的国防关键技术,一个多世纪以来,美国人建立了世界上最完备的作战仿真体系,为军事理论真正步人科学殿堂做出了贡献。早在1983 年,美国国防部高级研究计划署(DARPA )与陆军共同制订了仿真组网计划。该计划的目标是将分散在各地的坦克仿真器用计算机网络连接起来,进行各种复杂作战任务的训练和演习。后来,为了增加联网仿真器的数量,大幅度提高联合仿真能力,美国开始开发先进分布仿真技术,建立了一套基础的、起支持性作用的标准规范,并于1989 年逐步发展成异构型网络互连的分布式交互仿真。随着DIS 应用领域的拓展及作战需求的增长,美军于1990 年又提出了聚合级仿真(ALSP )的概念,并于1992 年开发出第一个投入使用的协议与相关支撑系统,支持该年度美、德、日、韩的军事演习。1992 5 月,美国国防部提出了“国防建模与仿真倡议”,要求在全新的结构、方法和先进的技术基础上,建立一个广泛的、高性能的、一体化的、分布的国防建模与仿真综合环境。根据这个倡议,美国国防部于1995 10 月公布了国防部建模与仿真主计划,决定建立一个通用的仿真技术框架以保证国防部范围内的各种仿真应用之间的互操作性,其技术框架的核心是高层体系结构( HIA 户。HLA 充分吸收了DIS ALSP 的长处,用于对仿真系统进行集成。HLA 19988 月完成了基础定义,随后被北约各国采纳,20069 月被IEEE 接受为标准。美国国防部规定把HLA 作为美国国防部所有仿真的标准技术结构,并规定从1999 年开始不再投资非HLA 相容的项目,从2001 财年开始淘汰所有非HLA 相容的项目随后,美军基于HLA 开发了一系列先进的大型仿真系统,没有基于HLA 开发的在研仿真系统也要求改造成能与HLA / RTI 兼容。按照美国陆军第5 11 号条令《 模型与仿真管理纲要》,仿真系统可以按照最终用户类型分为以下五类:研究与开发仿真系统、试验与评估仿真系统、生产与后勤仿真系统、作战分析仿真系统、教育和训练仿真系统。

 

20世纪80年代初,美军确立了“提出理论———作战实验———实兵演练———实战检验”的军队发展策略,在科索沃战争和伊拉克战争中,美军实际上事先都进行了周密的作战模拟推演,力图找出进行战争的最优方案。有关人士分析说,从美军空袭利比亚的“外科手术式打击”,到海湾战争38天和科索沃战争78天的大空袭;从阿富汗战争的空中打击,到伊拉克战争的“倒萨”行动,这种“制式”战法都源于战争实验室。因此,军事评论家说,美军的战争越来越像是从实验室里“打响”的。

 

太空战实验室是19977月刚刚组建的美国空军7个绝密作战实验室之一。由于这7个绝密作战实验室担负任务的敏感性,美国空军和美国国防部长期以来对其讳莫如深,以至于外界对这7个绝密作战实验室的具体情况可以说是一无所知。现已查明,包括太空战实验室在内的美国空军7个作战实验室实际上是一体化的,不论是其成立意图、研究项目还是隶属机构都是密不可分的。

 

7个绝密实验室分别是:“太空战战斗实验室”,直属美国空军航天司令部管辖的科罗拉多州斯科里埃弗空军基地;“空军远征部队战斗实验室”,直属美国空军空战司令部直接管辖的爱达荷州芒廷霍姆空军基地;“指挥与控制战斗实验室”,直属弗罗里达州赫尔伯特空军基地;“无人驾驶航天器战斗实验室”,直属弗罗里达州埃格林空军基地;两个“部队保护战斗实验室”,直属美国空军实战实验局管辖的德克萨斯州拉克兰德空军基地部队安全中心;“信息战战斗实验室”,直属美国空军情报司令部管辖的德克萨斯州凯利空军基地。太空战实验室的重点任务是:对一切有助于美国空军在全球航空航天力量上占有优势的创意设想或者计划进行验证,确保美军在航空和航天中占有绝对优势,密切配合其他空军战斗实验室的科研任务。

 

据悉,目前外军游戏练兵已经蔚然成风,开发应用的各类军事游戏达百余种,既有用于培训单个人员的单机版游戏,也有用于从班到师级规模的网络版游戏,其中《美国陆军》、《全光谱战士》、《三角洲部队》、《美国海豹特遣队》、《使命召唤》、《荣誉勋章》等游戏软件,已经成为美军培训转型人才的新平台,广泛地应用于陆军“陆地勇士”、海军“卓越特遣部队”、空军“航空航天领导者”等转型培训计划。

 

    另据英国《简氏防务周刊》报道,《美国陆军》、《三角洲部队》等电脑游戏已经被美、英等国军事院校指定为培训教材,仅美国西点军校在2005年就一次性订购了1200套军用版《三角洲部队》游戏软件,以应用于学校日常的教育和训练。

2)美军大型虚拟仿真系统

 

一、联合作战仿真系统。美军联合作战仿真系统(JWARS )是一个战役级的军事行动模型系统,目前由国防部长办公室主持签约开发。它的用户包括美国国防部长办公室、联合参谋部、后勤部和美军作战司令部。JWARS 能为以上用户提供联合作战仿真,包括作战计划与实施、兵力评估研究、系统采办分析及概念与条令开发。

 

二、联合仿真系统。在HLA 标准建立之前,由于支持不同应用的仿真系统各成体系、标准不一、互操作性差,实现不了对联合作战环境与联合作战行动的一体化建模与仿真,难以满足各军(兵)种联合训练的需求,在此背景下,美军相关机构与科研部门便开始计划、组织并实施联合仿真系统( JSIMS )的开发与研制。

 

、联合建模与仿真系统JMASS 项目是在美国国防部长办公室下属的高级指导小组的领导下启动的,他们成立了一个联合项目办公室(JPO )来负责JMASS 系统的开发。建立JMASS系统的目的是在提供可重用的建模与仿真库的同时,开发一个标准的数字化建模与仿真体系结构和有关工具集,来支持对武器系统的分析、开发、采办以及测试与评估。目前,系统主要支持在电子战分析中所用到的红、蓝方系统数字模型的开发,今后,系统将扩展到对多军种范围内武器系统的支挣飞作为美军三个重要仿真项目研究( JMASS JWARS JSIMS )中的一个,JMASS 主要应用于战术和工程设计层次上的建模与仿真系统中

 

四、扩展防空仿真系统。扩展防空仿真系统(EADSIM )是一个集分析、训练、作战规划于一体的多功能仿真系统,由美国陆军空间与导弹防御司令部试验床产品办公室管理。是一个描述空战、导弹战、空间战的“多对多”的仿真平台,由美国某司开发研制。该系统在国防分析与训练领域已得到广泛应用,是美军应用十分成功的仿真系统之一,目前它在全球的用户已超过390 个。该系统描述至武器平台层次,如单架战机,同时具有较详细的C4ISR 功能模型。EADSIM 系统具有想定管理的灵活性,能够实施双边或多边的对抗仿真。EADSIM 系统在海湾战争期间为美军“沙漠盾牌”、“沙漠风暴”作战计划的制订与作战方案的拟制发挥了重要作用,为美军取得海湾战争的胜利立下了汗马功劳。

 

五、联合战区级模拟系统。 美军联合战区级模拟系统是计算机辅助的交互式模拟系统,最多可模拟10 方参加的空战、海战、陆战、后勤、特种部队作战和情报支援等行动。各方又可进一步细分为不同级别的部队。它还支持有限的核、化武器的影响、低强度冲突和冲突前的行动等模拟。该系统于1983 年开始开发,其最初设计目的是用于联合和联军作战计划的开发与分析,现在常被用作训练支持模型。它由六个主程序和众多支持程序组成。六个主程序是:想定准备和支持工具、系统设置和初始化程序、战斗事件程序、操作员接口程序、网络支持工具和网络支持的JT 巧系统的执行程序。支持程序用于准备作战想定、运行模拟和分析结果等。作为作战计划的开发和分析工具,JT巧系统可用于独立战区,即可在单个或多个计算机上运行,也可在单个或多个站点运行。

 

六、战士仿真系统。战士仿真系统是美国陆军的一个推演训练仿真系统,能够为在联合作战或合成作战的作战想定下进行训练的营到战区级的指挥员和参谋人员提供一个比较真实的仿真训练环境。为了利用已有的设备资源,WARSIM2000 可在现有的作战指挥所中使用部队现有指挥系统设备与仿真系统实现互联,以减少系统开发与使用的经费开支。支持Dl所标准与协议,可以兼容各种支持DIS 的推演仿真实体、半自动化兵力(SAF )、推演仿真兼容系统和真实的战斗平台。

 

    七、网络战仿真系统。美军网络战仿真系统(NET ARS )是一个政府出资建设的项目,目的是为美军或美国政府提供一个较先进的网络仿真平台、工具,用于较可信地检验和评估美军通信网络(包含战术、战役与战略三个层次)的信息流运行状态与安全性、可靠性。该系统主要用于:支持政府网络建设财政预算、高层次采办与相关政策的定量评估,但是它的设计也可满足作战部队实施通信纲要、建议的通信技术评估及对新的作战构想通信保障能力分析的需要。

美国空军网络战司令部内部工作场景
美国空军网络战司令部内部工作场景

美军单兵训练系统
美军单兵训练系统

美Rockwell Collins公司研发的单兵训练设备
美Rockwell Collins公司研发的单兵训练设备

(3)发展军事仿真与虚拟战争的意义

 

和平时期,实兵演习是锤炼军队战斗力的最高境界和最好手段,但动用人力物力较大。怎样探索一条减耗增效、谋求军事训练效益最大化的新路,使军事训练迈入又好又快发展的良性循环?作战模拟训练无疑洞开了一片新天地,新颁布的《陆军军事训练与考核大纲》对此作出了新的要求

 

提高单兵作战生存率

 

据调查 从未参加过实战的飞行员在首次执行任务时的生存概率只有60%,经过模拟对抗训练后,此概率可以提高到90%。自伊拉克战争爆发至今,美国已动员近200万人次的军人前往当地作战,其中接受过虚拟战争系统培训的达八成以上。

 

制定高效战略 战争代价评估

 

在模拟环境中,我们可以根据给定的条件推演作战方案和过程,计算交战损耗,模拟每个实体各个行动的每一个细节,不断地输出并表达作战或战场景况与态势。事实上,美国海军的“网络中心战”、空军的“全球参与”战略等,以及近十余年来美军参与的几场战争,都经过了大量的战争模拟研究,很多战争就是“机上用兵”的现实翻版。

 

从实验室中学习战争

 

    南京陆军指挥学院作战实验中心主任 高志年: 过去,我们是“从历史中学习战争”,而现在我们将不得不“从未来中学习战争”。这个“未来”,就是在作战实验室中利用计算机模拟创造出来的。需要特别指出的是:这个实验室不仅有“斗室”内的网上对抗,还包括基于现代仿真、分布交互等技术的野战化实兵实装模拟系统。建造这个能够上演未来波澜壮阔战争活剧舞台的,就是以现代军事科学理论、军事运筹方法和现代信息技术为基础建立起来的现代作战模拟。

南京陆军指挥学院作战实验中心主任 高志年
南京陆军指挥学院作战实验中心主任 高志年

推进一体化联合作战

 

事实上,对未来的作战分析、联合作战的训练,只有在统一的作战环境中,才能真正达到“联合”的目的。当然,这对作战模拟系统的研制、战争实验室的建设,将会提出更高更紧迫的要求。可以预计,在21世纪,军事领域的数学应用水平将可以和经济领域媲美,那时的作战理论必须在战争实验室中产生并接受检验,但如果我们的指挥员们还在以传统的方式带兵训练,准备传统的作战、军事理论工作者还在历史的故纸堆中寻找未来作战的灵感、武器装备研制人员还在为那些传统的工业化时代武器操劳而无法预知在未来战场上的作用,这就是作战模拟的悲哀。过去认为作战模拟只是一种附加的手段,而在信息化时代战争中,作战模拟已经成为作战的重要组成部分。没有充分地作战模拟,将无法打赢未来的战争

 

节约军事训练经费 

    实时视频”系统公司(IP Video)主管约翰·皮罗特:“首先,虚拟训练花销较少。例如空军的飞行训练,其花费都是相当惊人的,因为你得考虑采购、维护和燃料费用,还得给飞行员和机械师发工资,更不用说训练所面临的危险性了。而虚拟训练花费较少,也无需大批维护人员,当然也更安全。”

小节

 

一场规模空前的虚拟战争即将打响!美国《陆军时报》报道,由美军方提供授权,美国知名开发商育碧公司制作的最新款虚拟战争仿真射击游戏,已全面投放市场。届时,美军士兵中的千万游戏迷将和普通爱好者们一道“征战沙场”,通过这种特殊的形式锤炼战术素养。

 

任何作战模拟都是针对特定问题而进行的,具有明确的任务指向性。不管最古老的沙盘推演,或是现代基于虚拟现实技术的作战模拟训练,还是武器装备的仿真研究,都是依据特定的问题需要来进行设计、安排和运行的,以解决问题为第一要务。因此,作战模拟的第一步就是要确定模拟任务,装入针对该任务的想定,确定边界条件和过程。对任务的错误理解,将导致错误的结果或后果。例如,研究作战方案,模拟的目的就是通过对方案进行推演,发现作战各环节的疏漏,以对作战方案进行修正和调整。

 

标签:军事虚拟战争战争推演
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