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美国军事虚拟现实战场模拟应用概况
2012年3月3日    评论:    分享:

    来源:第三维度

    美国政府把虚拟现实看成保持美国技术优势的战略努力的一部分,并开始了"高性能计算和计算机通讯"计划(HPCC),资助要求开发先进的计算机硬件,软件和应用,并给虚拟现实的研究与开发很大的推动。发达国家都十分重视建立各种仿真实验室。在仿真实验室里,鼓励创新和积极参与,强调部队作战人员与研究人员进行协作,相互提供反馈意见并迅速对需求作出调整。其主要目的是在汲取以往的经验教训、分析确定薄弱环节、预测未来需求和采用新技术的基础上,探索、检验和评估新的作战思想和武器装备,对不断变化着的作战方法和手段进行预先试验,强调作战理论与高新技术装备,尤其是信息武器装备的紧密结合和磨合,寻求增强联合部队作战有效途径。

  由于虚拟现实技术可以在很大程度上解决真实作战训练中的许多实际问题,例如,费用过高、 危险、受真实环境的限制等,因此从一开始便倍受各国军方的青睐。目前在虚拟现实技术在军事领域的应用主要有以下几个方面:

   一、虚拟战场环境

  虚拟战场环境的实现方法可通过相应的三维战场环境图形图像库,包括作战背景、战地场景、各种武器装备和作战人员等。通过背景生成与图像合成创造一种险象环生、几近真实的立体战场环境。使演练者“真正”进入形象逼真的战场。从而可以增强受训者的临场感觉,大大提高训练质量。

美国军事虚拟现实战场模拟应用概况

  据外刊报道,为适应现代高技术战争的需要,一些国家集中三军的财力和新技术设备在本土上构建了相互连接的现代化军种模拟演练基地,强调要建设“逼真的战场”。美国陆军在吸收了海军的“神炮手”计划和空军的“红旗”计划等改革经验后,在加利福尼亚南部巴斯托市
 
    郊的欧文堡、洛杉矶的波尔克堡和德国的贺汉弗尔斯等地建立起作战演练中心,并拉开了在“准战场”打现代高技术战争的正规化、系统化、规模化建设序幕。
 
    二、单兵模拟训练与评判

   在该应用系统中导调人员可设置不同的战场背景,给出不同的情况,而受训者则通过立体头盔、数据服、和数据手套或三维鼠标操作传感装置可做出或选择相应的战术动作,输入不同的处置方案,体验不同的作战效果,进而像参加实战一样,锻炼和提高技战术水平、快速反应能力和心理承受力。

    与常规的训练方式相比较,虚拟现实训练具有环境逼真,“身临其境”感强、场景多变,训练针对性强和安全经济,可控制性强等特点。

    案例: 虚拟Stinger训练器

    军事决策者希望把虚拟现实训练降低到单兵的级别。涉及这种要求的一个课题是TNO Physics Electronics Laboratory(物理电子实验室)在荷兰开发的"虚拟Stinger训练器"。 

虚拟Stinger训练器

  Stinger是为防御低空飞机设计的紧凑的士兵发射的火箭,它用于全世界很多军队。荷兰军队使用的标准的Stinger训练器包括20米直径的投影拱顶。背景景色由安装在拱顶上的一台有鱼眼镜头的投影机投影。安装在机械臂上的两台运动投影机投影攻击飞机的两个独立的图像。指导者确定攻击场景,并用工作站跟踪训练过程。
 
    三、诸军种联合虚拟演习

   建立一个“虚拟战场”,使参战双方同处其中,根据虚拟环境中的各种情况及其变化,实施“真实的”对抗演习。在这样的虚拟作战环境中,可以使众多军事单位参与到作战模拟来中,而不受地域的限制,可大大提高了战役训练的效益;还可以评估武器系统的总体性能,启发新的作战思想。 
 
    虚拟军事演习系统可以任意增加联合演习的次数。这样便于作战方案与理论的研究。传统的实兵演习周期长、耗费大,如果借助虚拟军事演习系统进行训练,就可以较小的代价、较短的时间实施大规模战区、战略级演习,并可通过多次演习或一次演习多种方案,发现、解决实战中可能出现的问题。

    案例:

    自建立作战实验室和进行“路易斯安娜”演习以来,美军为建设各级数字化部队已经进行了多次“高级作战试验”演习。美军已经进行了数字化部队与非数字化部队的对抗演习,并通过实验确定了数字化师的合理编成,检验数字化军的编成和指挥结构,演示了快速投送部队使用的高技术兵器和先进运送设备的性能。 

  利用计算机技术进行模拟训练,是发达国家军队训练的一个突出特点,也是我军训练的发展方向。近些年来,我军在这方面进行了许多大胆的尝试。 2000年10月,总参谋部组织了网上练兵交流,利用计算机模拟系统组织网上异地大规模诸军兵种首长机关联合对抗演习。

    四、进行指挥员训练

    利用虚拟现实技术,根据侦察情况资料合成出战场全景图,让受训指挥员通过传感装置观察双方兵力部署和战场情况,以便判断敌情,定下正确决心。

    例如美国海军开发的“虚拟舰艇作战指挥中心”就能逼真地模拟与真的舰艇作战指挥中心几乎完全相似的环境,生动的视觉、听觉和触觉效果,使受训军官沉浸于“真实的”战场之中。
 
    五、武器系统设计

  将虚拟现实技术用于武器系统的各个阶段,已经成为策略的有机组成部分。在方案探索与确定阶段,作战性能建模用来检验各种不同的设计方案,确保系统设计性能。采用虚拟样机设计,保证系统设计的首次制造的正确性,降低研制费用,缩短研制周期。虚拟试验可以模拟地形、可能出现的各种情况和环境因素,可以缩短试验时间和降低试验费用。虚拟制造用于精确模拟计划的生产设施和过程,保证可生产性,降低制造成本,减少生产时间。例如,美军改进型M1坦克作战试验,采用实物仿真需要2年,耗资4000万美元,而采用分布式交互仿真技术,只需3个月,花费640万美元。 

  美国霍尼韦尔公司采用虚拟样机技术开发新型飞机电子座舱,使设计周期从2年半缩短到2个半月。虚拟样机在设计过程初期,就能够提供飞行员直接体验新设计优点的“虚拟”系统,并能随时按照定货方要求,现场修改设计,美军用这一技术成功地设计了“阿帕奇” 和“科曼奇”武装直升机的电子座舱。
 
    六、武器系统评估

    在被仿真的系统中嵌入实际使用的作战系统和武器系统,从而可以在近似实战的情况下,对作战系统进行技术和效能的评估。

    美军扩展的防空系统试验台(EADT B),就是一种战区级的多对多的双边模型,可以仿真多国联合的、多武器平台的、敌我双方攻防对抗。EADTB连接了北约欧洲盟军最高司令部技术中心、亚特兰大空间基地、国家试验设施和海军的一个试验场地。
 
  它以西南亚地区为作战背景,用30个专用系统和分系统表示对抗双方的性能数据,可以为用户提供一个完整的试验环境,可对武器作战效能和成本提供评估。

标签:战场军事
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