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军事上的虚拟现实模拟仿真技术
2010年12月4日    评论:    分享:

    来源:第三维度
    作者:李大光

    自从我国东汉名将马援积米为山筹划山地进攻,古希腊数学家阿基米德在沙盘上作几何图形推演城市防御,人们开始用模拟分析的方法寻找打开战争的“黑箱”。从20世纪90年代初起,美国率先大量将虚拟现实技术用于军事领域。在1995年10月为解决波黑冲突的“代顿谈判”中,美国成功地运用计算机虚拟现实技术,让参加谈判的穆、克、塞三方领导人在计算机和大屏幕前,通过计算机虚拟演示,形象地显示了继续角逐的后果,迫使他们都不得不放弃了各自的方案,结果三方只好按照美国制定的方案达成协议。

    部队训练仿真模拟

  训练仿真模拟是一种物理模拟技术的应用,它主要是通过模拟实车、实兵或实战环境,来培养单兵或小范围作战编组的作战技能,如目前使用较多的驾驶模拟仿真系统、多用途复合激光作战仿真系统等。这些仿真系统的准确性和逼真性得到了很大的提高,图像的仿真程度也已经与实物、实景相差无几。特别是训练仿真系统具有在危险小、消耗低的条件下训练出较强作战技能的部队的特点,因此受到世界各国军队的极大重视。通过在模拟实验室里进行训练,可使部队不需进行实际操作就能理解现代战争的概念和流程,士兵在战前就可确切知道他要完成什么样的任务,从而提高了完成任务的能力和增强了完成任务的信心,而且,分散在各地的部队不需集中就能通过模拟器材一起训练。从排到营的机械化分队可演练协同作战,攻击机可演练从不同基地起飞执行同一任务,舰只可演练相互间的配合和策应,特种作战部队可反复演练预定作战任务中的每个细节。此外,仿真模拟演练可在一定程度上代替大规模实兵演习,节省大笔经费。

  在部队训练方面,模拟仿真技术同样大有用武之地。目前,外军的“虚拟现实”训练技术已发展到相当水平。美国陆军到上世纪80年代末,训练士兵还是采用野战训练和模拟训练两种方法。野战训练的主要问题是燃料、弹药消耗大,场地、安全都有困难,组织大规模演习费时又费力;模拟训练,所用的模拟器可能比它所模拟的真实装备还要贵。为了解决部队训练问题,美国国防部高级研究计划局l983年开始实施模拟器联网计划,把分散在各地的训练器用计算机联成网络,形成分布式交互仿真,实现异地联通与互操作。

  美军已研制的虚拟现实模拟系统可以在视觉、听觉和触觉等方面逼真地显现未来战争可能出现的各种情况,可以使没有打过仗的指挥官身临其境般地体验战争,可以使驻扎在世界各地的部队通过互联网络同时演练同一想定,可以在同一模拟系统上演练在不同国家、不同地形、不同气候、不同作战对象的各种战争行动。如美海军陆战队的模拟网络可将分布在全球执行各种任务的陆战队特遣队司令部连接起来。一支远征部队陆战营可与4800公里之外的另一支远征部队的团级司令部进行诸军兵种联合演练。在美国肯塔基州克斯堡的乘车作战实验室里,坦克驾驶员不必离开房间,就可操纵“艾布拉姆斯”坦克模拟器穿森林,过雪地,开上一节列车。驾驶员甚至能感受到实战环境中的声音、气味和碰撞。使用这种模拟器,可使受训者在一小时内获得比6个月实车驾驶还要多的经验。据报道,美军在海湾战争前的临战作战训练中,美军飞机、坦克、装甲车辆均使用了模拟器材,只有一名飞行员在训练中打了实弹。以往坦克打一发实弹需要花费1800美元,而用模拟器材训练即可大大节约武器装备的磨损和弹药消耗,还可保证人身安全。
  
    作战仿真模拟

  一般而言,作战模拟可分为实地军事演习、现场实验、沙盘作业、图上作业、战争对策、计算机模拟等几种类型。采用虚拟现实技术不仅为研究战争提供了科学的方法,使研究的进程更加逼真、更加接近于实战,实现作战过程的仿真模拟,而且使研究的结果更加可信,从而有利于提高指挥艺术和作战技能。计算机作战模拟,是把对抗的全过程结构组成和大部分规定事先编入计算机程序。然后用计算机语言描述战斗过程,并用计算机进行处理的一种新型模拟方法。通过计算机作战模拟,不仅可以在严谨的科学基础上对新的作战理论原则、作战行动规则进行多方位的论证,并通过模拟对抗,计算各军、兵种部队的攻防作战能力,经过比较挑出最佳作战方案,而且可以使指挥员置于陆、海、空、天、电“五维”全方位的作战空间,从而摆脱二维空间的思维枷锁,使指挥艺术得到更充分的发挥,事实上,“沙漠盾牌”作战计划的蓝本就是出自“内部观察90”的计算机模拟演习。

  采用计算机进行作战仿真模拟,无须调动一兵一车就可以上演出一幕幕威武雄壮的战争话剧,因此倍受各国军队的青睐。目前,美国国防大学已为军官开设了军事政治课程以及联合与合成作战模拟课程。美三军主要作战中心每年都要接待各类高级指挥和参谋人员进行作战模拟训练。为了统一建模方法和统一数据格式,美陆军部推行了“作战模型改进计划”,设想在一个统一的管理机构下建立一个具有层次结构的陆军作战模拟系列,将陆军各兵种的作战模型全部纳入这个体系中,以培养适应未来战争需要的陆军军官,而俄军条令也规定,团以上作战计划的制定必须经过计算机模拟鉴定。当前,计算机模拟正在被越来越多国家的军队视为作战计划制定的必要环节。
  
    指挥决策仿真模拟

  虚拟现实技术运用于指挥决策模拟,主要是辅助指挥员进行决策和指挥作战。指挥员不仅能够在虚拟的战场上空飞行,视察其传感设备对敌方兵力部署等敌情、战情的感知情况,而且还能看见位于敌方观察点的部队。通过多方位的观察,可以进一步了解敌人当前的意图,更清楚地展现我方智能搜索设备的盲区(如雷达盲区),电台配置的具体细节,通信节点部署的实际地理环境特点等。此外,运用建立在网络基础上的分布式虚拟现实系统,还可以建立诸军兵种合成指挥系统。在战争决策模拟中,利用大规模并行处理机的建模和模拟仿真技术,可以精确地再现战区作战态势,逼真地模拟战场环境,并精确地预见未来战术、战略上的发展态势,从而能够为指挥决策提供尽可能接近实际的战场情况,使指挥员能够正确地指挥作战和进行战略决策。

    信息网络虚拟(欺骗)战

  信息网络虚拟(欺骗)战是以计算机成像、电子显示、话音识别和合成、传感等技术为基础实施的信息欺骗。它通过“信息网络”某一节点,把己方计算机与对方联网,或战前通过各种途径将虚拟现实技术植入敌方的指挥控制信息系统中,把己方的虚拟信息即假情报、假决心、假部署传输给敌方,迷惑敌人,诱敌判断失误;向敌指挥官和士兵发布敌方军官假命令,使敌听命是从,改变敌方指挥官的作战意图,使敌军事行动陷入混乱。这种战法,能使敌方在三维声、像环境中,看到酷似实物的立体交战图像,使敌方不会产生错觉,增大了欺骗的真实性。由于虚拟现实技术在军事上能把接受者投放到一种逼真的、为作战而设置的现实中,可以模拟未来战场各种复杂情况,从而使敌改变决心和部署。1994年4月,随着美军第一支数字化部队的建立,美军就开始着手运用虚拟现实技术进行模拟对抗性演习,并专门成立了“虚拟现实技术欺骗战”研究小组,由其具体负责技术研制和试验。

标签:军事
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