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美軍虛擬戰(zhàn)場概述
美國政府把虛擬現(xiàn)實看成保持美國技術優(yōu)勢的戰(zhàn)略努力的一部分,,并開始了"高性能計算和計算機通訊"計劃(HPCC),資助要求開發(fā)先進的計算機硬件,,軟件和應用,,并給虛擬現(xiàn)實的研究與開發(fā)很大的推動。發(fā)達國家都十分重視建立各種仿真實驗室,。在仿真實驗室里,,鼓勵創(chuàng)新和積極參與,強調部隊作戰(zhàn)人員與研究人員進行協(xié)作,,相互提供反饋意見并迅速對需求作出調整,。其主要目的是在汲取以往的經(jīng)驗教訓、分析確定薄弱環(huán)節(jié),、預測未來需求和采用新技術的基礎上,,探索、檢驗和評估新的作戰(zhàn)思想和武器裝備,,對不斷變化著的作戰(zhàn)方法和手段進行預先試驗,,強調作戰(zhàn)理論與高新技術裝備,尤其是信息武器裝備的緊密結合和磨合,,尋求增強聯(lián)合部隊作戰(zhàn)有效途徑,。
由于虛擬現(xiàn)實技術可以在很大程度上解決真實作戰(zhàn)訓練中的許多實際問題,,例如,費用過高,、危險,、受真實環(huán)境的限制等,因此從一開始便倍受各國軍方的青睞,。目前在虛擬現(xiàn)實技術在軍事領域的應用主要有以下幾個方面:
一,、虛擬戰(zhàn)場環(huán)境
虛擬戰(zhàn)場環(huán)境的實現(xiàn)方法可通過相應的三維戰(zhàn)場環(huán)境圖形圖像庫,包括作戰(zhàn)背景,、戰(zhàn)地場景,、各種武器裝備和作戰(zhàn)人員等,。通過背景生成與圖像合成創(chuàng)造一種險象環(huán)生,、幾近真實的立體戰(zhàn)場環(huán)境。使演練者“真正”進入形象逼真的戰(zhàn)場,。從而可以增強受訓者的臨場感覺,,大大提高訓練質量。
據(jù)外刊報道,,為適應現(xiàn)代高技術戰(zhàn)爭的需要,,一些國家集中三軍的財力和新技術設備在本土上構建了相互連接的現(xiàn)代化軍種模擬演練基地,強調要建設“逼真的戰(zhàn)場”,。美國陸軍在吸收了海軍的“神炮手”計劃和空軍的“紅旗”計劃等改革經(jīng)驗后,,在加利福尼亞南部巴斯托市
郊的歐文堡、洛杉磯的波爾克堡和德國的賀漢弗爾斯等地建立起作戰(zhàn)演練中心,,并拉開了在“準戰(zhàn)場”打現(xiàn)代高技術戰(zhàn)爭的正規(guī)化,、系統(tǒng)化、規(guī)?;ㄔO序幕,。
二、單兵模擬訓練與評判
在該應用系統(tǒng)中導調人員可設置不同的戰(zhàn)場背景,,給出不同的情況,,而受訓者則通過立體頭盔、數(shù)據(jù)服,、和數(shù)據(jù)手套或三維鼠標操作傳感裝置可做出或選擇相應的戰(zhàn)術動作,,輸入不同的處置方案,體驗不同的作戰(zhàn)效果,,進而像參加實戰(zhàn)一樣,,鍛煉和提高技戰(zhàn)術水平、快速反應能力和心理承受力,。
與常規(guī)的訓練方式相比較,,虛擬現(xiàn)實訓練具有環(huán)境逼真,,“身臨其境”感強、場景多變,,訓練針對性強和安全經(jīng)濟,,可控制性強等特點。
案例: 虛擬Stinger訓練器
軍事決策者希望把虛擬現(xiàn)實訓練降低到單兵的級別,。涉及這種要求的一個課題是TNO Physics Electronics Laboratory(物理電子實驗室)在荷蘭開發(fā)的"虛擬Stinger訓練器",。
Stinger是為防御低空飛機設計的緊湊的士兵發(fā)射的火箭,它用于全世界很多軍隊,。荷蘭軍隊使用的標準的Stinger訓練器包括20米直徑的投影拱頂,。背景景色由安裝在拱頂上的一臺有魚眼鏡頭的投影機投影。安裝在機械臂上的兩臺運動投影機投影攻擊飛機的兩個獨立的圖像,。指導者確定攻擊場景,,并用工作站跟蹤訓練過程。
三,、諸軍種聯(lián)合虛擬演習
建立一個“虛擬戰(zhàn)場”,,使參戰(zhàn)雙方同處其中,根據(jù)虛擬環(huán)境中的各種情況及其變化,,實施“真實的”對抗演習,。在這樣的虛擬作戰(zhàn)環(huán)境中,可以使眾多軍事單位參與到作戰(zhàn)模擬來中,,而不受地域的限制,,可大大提高了戰(zhàn)役訓練的效益;還可以評估武器系統(tǒng)的總體性能,,啟發(fā)新的作戰(zhàn)思想,。
虛擬軍事演習系統(tǒng)可以任意增加聯(lián)合演習的次數(shù)。這樣便于作戰(zhàn)方案與理論的研究,。傳統(tǒng)的實兵演習周期長,、耗費大,如果借助虛擬軍事演習系統(tǒng)進行訓練,,就可以較小的代價,、較短的時間實施大規(guī)模戰(zhàn)區(qū)、戰(zhàn)略級演習,,并可通過多次演習或一次演習多種方案,,發(fā)現(xiàn)、解決實戰(zhàn)中可能出現(xiàn)的問題,。
案例:
自建立作戰(zhàn)實驗室和進行“路易斯安娜”演習以來,,美軍為建設各級數(shù)字化部隊已經(jīng)進行了多次“高級作戰(zhàn)試驗”演習。美軍已經(jīng)進行了數(shù)字化部隊與非數(shù)字化部隊的對抗演習,并通過實驗確定了數(shù)字化師的合理編成,,檢驗數(shù)字化軍的編成和指揮結構,,演示了快速投送部隊使用的高技術兵器和先進運送設備的性能。
四,、進行指揮員訓練
利用虛擬現(xiàn)實技術,,根據(jù)偵察情況資料合成出戰(zhàn)場全景圖,讓受訓指揮員通過傳感裝置觀察雙方兵力部署和戰(zhàn)場情況,,以便判斷敵情,,定下正確決心。
例如美國海軍開發(fā)的“虛擬艦艇作戰(zhàn)指揮中心”就能逼真地模擬與真的艦艇作戰(zhàn)指揮中心幾乎完全相似的環(huán)境,,生動的視覺,、聽覺和觸覺效果,使受訓軍官沉浸于“真實的”戰(zhàn)場之中,。
五,、武器系統(tǒng)設計
將虛擬現(xiàn)實技術用于武器系統(tǒng)的各個階段,已經(jīng)成為策略的有機組成部分,。在方案探索與確定階段,,作戰(zhàn)性能建模用來檢驗各種不同的設計方案,,確保系統(tǒng)設計性能,。采用虛擬樣機設計,保證系統(tǒng)設計的首次制造的正確性,,降低研制費用,,縮短研制周期。虛擬試驗可以模擬地形,、可能出現(xiàn)的各種情況和環(huán)境因素,,可以縮短試驗時間和降低試驗費用。虛擬制造用于精確模擬計劃的生產(chǎn)設施和過程,,保證可生產(chǎn)性,,降低制造成本,減少生產(chǎn)時間,。例如,,美軍改進型M1坦克作戰(zhàn)試驗,采用實物仿真需要2年,,耗資4000萬美元,,而采用分布式交互仿真技術,只需3個月,,花費640萬美元,。
美國霍尼韋爾公司采用虛擬樣機技術開發(fā)新型飛機電子座艙,使設計周期從2年半縮短到2個半月。虛擬樣機在設計過程初期,,就能夠提供飛行員直接體驗新設計優(yōu)點的“虛擬”系統(tǒng),,并能隨時按照定貨方要求,現(xiàn)場修改設計,,美軍用這一技術成功地設計了“阿帕奇” 和“科曼奇”武裝直升機的電子座艙,。
六、武器系統(tǒng)評估
在被仿真的系統(tǒng)中嵌入實際使用的作戰(zhàn)系統(tǒng)和武器系統(tǒng),,從而可以在近似實戰(zhàn)的情況下,,對作戰(zhàn)系統(tǒng)進行技術和效能的評估。
美軍擴展的防空系統(tǒng)試驗臺(EADT B),,就是一種戰(zhàn)區(qū)級的多對多的雙邊模型,,可以仿真多國聯(lián)合的、多武器平臺的,、敵我雙方攻防對抗,。EADTB連接了北約歐洲盟軍最高司令部技術中心、亞特蘭大空間基地,、國家試驗設施和海軍的一個試驗場地,。
?它以西南亞地區(qū)為作戰(zhàn)背景,用30個專用系統(tǒng)和分系統(tǒng)表示對抗雙方的性能數(shù)據(jù),,可以為用戶提供一個完整的試驗環(huán)境,,可對武器作戰(zhàn)效能和成本提供評估。
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