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美軍虛擬戰場概述
美國政府把虛擬現實看成保持美國技術優勢的戰略努力的一部分,并開始了"高性能計算和計算機通訊"計劃(HPCC),資助要求開發先進的計算機硬件,軟件和應用,并給虛擬現實的研究與開發很大的推動。發達國家都十分重視建立各種仿真實驗室。在仿真實驗室里,鼓勵創新和積極參與,強調部隊作戰人員與研究人員進行協作,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驗教訓、分析確定薄弱環節、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思想和武器裝備,對不斷變化著的作戰方法和手段進行預先試驗,強調作戰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,尋求增強聯合部隊作戰有效途徑。
由于虛擬現實技術可以在很大程度上解決真實作戰訓練中的許多實際問題,例如,費用過高、危險、受真實環境的限制等,因此從一開始便倍受各國軍方的青睞。目前在虛擬現實技術在軍事領域的應用主要有以下幾個方面:
一、虛擬戰場環境
虛擬戰場環境的實現方法可通過相應的三維戰場環境圖形圖像庫,包括作戰背景、戰地場景、各種武器裝備和作戰人員等。通過背景生成與圖像合成創造一種險象環生、幾近真實的立體戰場環境。使演練者“真正”進入形象逼真的戰場。從而可以增強受訓者的臨場感覺,大大提高訓練質量。
據外刊報道,為適應現代高技術戰爭的需要,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代化軍種模擬演練基地,強調要建設“逼真的戰場”。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演練中心,并拉開了在“準戰場”打現代高技術戰爭的正規化、系統化、規?;ㄔO序幕。
二、單兵模擬訓練與評判
在該應用系統中導調人員可設置不同的戰場背景,給出不同的情況,而受訓者則通過立體頭盔、數據服、和數據手套或三維鼠標操作傳感裝置可做出或選擇相應的戰術動作,輸入不同的處置方案,體驗不同的作戰效果,進而像參加實戰一樣,鍛煉和提高技戰術水平、快速反應能力和心理承受力。
與常規的訓練方式相比較,虛擬現實訓練具有環境逼真,“身臨其境”感強、場景多變,訓練針對性強和安全經濟,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、諸軍種聯合虛擬演習
建立一個“虛擬戰場”,使參戰雙方同處其中,根據虛擬環境中的各種情況及其變化,實施“真實的”對抗演習。在這樣的虛擬作戰環境中,可以使眾多軍事單位參與到作戰模擬來中,而不受地域的限制,可大大提高了戰役訓練的效益;還可以評估武器系統的總體性能,啟發新的作戰思想。
虛擬軍事演習系統可以任意增加聯合演習的次數。這樣便于作戰方案與理論的研究。傳統的實兵演習周期長、耗費大,如果借助虛擬軍事演習系統進行訓練,就可以較小的代價、較短的時間實施大規模戰區、戰略級演習,并可通過多次演習或一次演習多種方案,發現、解決實戰中可能出現的問題。
案例:
自建立作戰實驗室和進行“路易斯安娜”演習以來,美軍為建設各級數字化部隊已經進行了多次“高級作戰試驗”演習。美軍已經進行了數字化部隊與非數字化部隊的對抗演習,并通過實驗確定了數字化師的合理編成,檢驗數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
利用虛擬現實技術,根據偵察情況資料合成出戰場全景圖,讓受訓指揮員通過傳感裝置觀察雙方兵力部署和戰場情況,以便判斷敵情,定下正確決心。
例如美國海軍開發的“虛擬艦艇作戰指揮中心”就能逼真地模擬與真的艦艇作戰指揮中心幾乎完全相似的環境,生動的視覺、聽覺和觸覺效果,使受訓軍官沉浸于“真實的”戰場之中。
五、武器系統設計
將虛擬現實技術用于武器系統的各個階段,已經成為策略的有機組成部分。在方案探索與確定階段,作戰性能建模用來檢驗各種不同的設計方案,確保系統設計性能。采用虛擬樣機設計,保證系統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、可能出現的各種情況和環境因素,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設施和過程,保證可生產性,降低制造成本,減少生產時間。例如,美軍改進型M1坦克作戰試驗,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點的“虛擬”系統,并能隨時按照定貨方要求,現場修改設計,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、武器系統評估
在被仿真的系統中嵌入實際使用的作戰系統和武器系統,從而可以在近似實戰的情況下,對作戰系統進行技術和效能的評估。
美軍擴展的防空系統試驗臺(EADT B),就是一種戰區級的多對多的雙邊模型,可以仿真多國聯合的、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。
?它以西南亞地區為作戰背景,用30個專用系統和分系統表示對抗雙方的性能數據,可以為用戶提供一個完整的試驗環境,可對武器作戰效能和成本提供評估。
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