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美軍虛擬戰(zhàn)場概述

文章來源:網(wǎng)絡(luò) 作者:frank 發(fā)布時間:2018年10月17日 點擊數(shù): 字號:

美國政府把虛擬現(xiàn)實看成保持美國技術(shù)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(diào)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(diào)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(shù)的基礎(chǔ)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(diào)作戰(zhàn)理論與高新技術(shù)裝備,尤其是信息武器裝備的緊密結(jié)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(shù)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(shù)在軍事領(lǐng)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(zhì)量。

據(jù)外刊報道,為適應現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭的需要,一些國家集中三軍的財力和新技術(shù)設(shè)備在本土上構(gòu)建了相互連接的現(xiàn)代化軍種模擬演練基地,強調(diào)要建設(shè)“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(shù)戰(zhàn)爭的正規(guī)化、系統(tǒng)化、規(guī)模化建設(shè)序幕。

二、單兵模擬訓練與評判

在該應用系統(tǒng)中導調(diào)人員可設(shè)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(shù)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(shù)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(shè)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(shè)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(jié)構(gòu),演示了快速投送部隊使用的高技術(shù)兵器和先進運送設(shè)備的性能。

四、進行指揮員訓練

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù),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(shè)計

虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(shè)計方案,確保系統(tǒng)設(shè)計性能。采用虛擬樣機設(shè)計,保證系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(shù),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(shù)開發(fā)新型飛機電子座艙,使設(shè)計周期從2年半縮短到2個半月。虛擬樣機在設(shè)計過程初期,就能夠提供飛行員直接體驗新設(shè)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(shè)計,美軍用這一技術(shù)成功地設(shè)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(shù)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(shù)中心、亞特蘭大空間基地、國家試驗設(shè)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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