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美軍虛擬戰(zhàn)場(chǎng)概述
美國政府把虛擬現(xiàn)實(shí)看成保持美國技術(shù)優(yōu)勢(shì)的戰(zhàn)略努力的一部分,,并開始了"高性能計(jì)算和計(jì)算機(jī)通訊"計(jì)劃(HPCC),資助要求開發(fā)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件,,軟件和應(yīng)用,,并給虛擬現(xiàn)實(shí)的研究與開發(fā)很大的推動(dòng)。發(fā)達(dá)國家都十分重視建立各種仿真實(shí)驗(yàn)室,。在仿真實(shí)驗(yàn)室里,,鼓勵(lì)創(chuàng)新和積極參與,強(qiáng)調(diào)部隊(duì)作戰(zhàn)人員與研究人員進(jìn)行協(xié)作,,相互提供反饋意見并迅速對(duì)需求作出調(diào)整,。其主要目的是在汲取以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、分析確定薄弱環(huán)節(jié),、預(yù)測(cè)未來需求和采用新技術(shù)的基礎(chǔ)上,,探索、檢驗(yàn)和評(píng)估新的作戰(zhàn)思想和武器裝備,,對(duì)不斷變化著的作戰(zhàn)方法和手段進(jìn)行預(yù)先試驗(yàn),,強(qiáng)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(qiáng)聯(lián)合部隊(duì)作戰(zhàn)有效途徑,。
由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以在很大程度上解決真實(shí)作戰(zhàn)訓(xùn)練中的許多實(shí)際問題,例如,,費(fèi)用過高,、危險(xiǎn),、受真實(shí)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(shí)技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面:
一,、虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境
虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)現(xiàn)方法可通過相應(yīng)的三維戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境圖形圖像庫,,包括作戰(zhàn)背景、戰(zhàn)地場(chǎng)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(xiǎn)象環(huán)生,、幾近真實(shí)的立體戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。使演練者“真正”進(jìn)入形象逼真的戰(zhàn)場(chǎng),。從而可以增強(qiáng)受訓(xùn)者的臨場(chǎng)感覺,,大大提高訓(xùn)練質(zhì)量。
據(jù)外刊報(bào)道,,為適應(yīng)現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭的需要,,一些國家集中三軍的財(cái)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(qiáng)調(diào)要建設(shè)“逼真的戰(zhàn)場(chǎng)”,。美國陸軍在吸收了海軍的“神炮手”計(jì)劃和空軍的“紅旗”計(jì)劃等改革經(jīng)驗(yàn)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(zhǔn)戰(zhàn)場(chǎng)”打現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭的正規(guī)化,、系統(tǒng)化、規(guī)?;ㄔO(shè)序幕,。
二、單兵模擬訓(xùn)練與評(píng)判
在該應(yīng)用系統(tǒng)中導(dǎo)調(diào)人員可設(shè)置不同的戰(zhàn)場(chǎng)背景,,給出不同的情況,,而受訓(xùn)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(biāo)操作傳感裝置可做出或選擇相應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作,,輸入不同的處置方案,體驗(yàn)不同的作戰(zhàn)效果,,進(jìn)而像參加實(shí)戰(zhàn)一樣,,鍛煉和提高技戰(zhàn)術(shù)水平、快速反應(yīng)能力和心理承受力,。
與常規(guī)的訓(xùn)練方式相比較,,虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練具有環(huán)境逼真,“身臨其境”感強(qiáng),、場(chǎng)景多變,,訓(xùn)練針對(duì)性強(qiáng)和安全經(jīng)濟(jì),可控制性強(qiáng)等特點(diǎn),。
案例: 虛擬Stinger訓(xùn)練器
軍事決策者希望把虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練降低到單兵的級(jí)別,。涉及這種要求的一個(gè)課題是TNO Physics Electronics Laboratory(物理電子實(shí)驗(yàn)室)在荷蘭開發(fā)的"虛擬Stinger訓(xùn)練器"。
Stinger是為防御低空飛機(jī)設(shè)計(jì)的緊湊的士兵發(fā)射的火箭,,它用于全世界很多軍隊(duì),。荷蘭軍隊(duì)使用的標(biāo)準(zhǔn)的Stinger訓(xùn)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(tái)有魚眼鏡頭的投影機(jī)投影。安裝在機(jī)械臂上的兩臺(tái)運(yùn)動(dòng)投影機(jī)投影攻擊飛機(jī)的兩個(gè)獨(dú)立的圖像,。指導(dǎo)者確定攻擊場(chǎng)景,,并用工作站跟蹤訓(xùn)練過程。
三,、諸軍種聯(lián)合虛擬演習(xí)
建立一個(gè)“虛擬戰(zhàn)場(chǎng)”,,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(shí)施“真實(shí)的”對(duì)抗演習(xí),。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(xùn)練的效益;還可以評(píng)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(xí)系統(tǒng)可以任意增加聯(lián)合演習(xí)的次數(shù)。這樣便于作戰(zhàn)方案與理論的研究,。傳統(tǒng)的實(shí)兵演習(xí)周期長,、耗費(fèi)大,如果借助虛擬軍事演習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練,,就可以較小的代價(jià),、較短的時(shí)間實(shí)施大規(guī)模戰(zhàn)區(qū)、戰(zhàn)略級(jí)演習(xí),,并可通過多次演習(xí)或一次演習(xí)多種方案,,發(fā)現(xiàn)、解決實(shí)戰(zhàn)中可能出現(xiàn)的問題,。
案例:
自建立作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)室和進(jìn)行“路易斯安娜”演習(xí)以來,,美軍為建設(shè)各級(jí)數(shù)字化部隊(duì)已經(jīng)進(jìn)行了多次“高級(jí)作戰(zhàn)試驗(yàn)”演習(xí)。美軍已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)字化部隊(duì)與非數(shù)字化部隊(duì)的對(duì)抗演習(xí),,并通過實(shí)驗(yàn)確定了數(shù)字化師的合理編成,,檢驗(yàn)數(shù)字化軍的編成和指揮結(jié)構(gòu),演示了快速投送部隊(duì)使用的高技術(shù)兵器和先進(jìn)運(yùn)送設(shè)備的性能,。
四,、進(jìn)行指揮員訓(xùn)練
利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),根據(jù)偵察情況資料合成出戰(zhàn)場(chǎng)全景圖,,讓受訓(xùn)指揮員通過傳感裝置觀察雙方兵力部署和戰(zhàn)場(chǎng)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(dòng)的視覺、聽覺和觸覺效果,,使受訓(xùn)軍官沉浸于“真實(shí)的”戰(zhàn)場(chǎng)之中,。
五、武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)
將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于武器系統(tǒng)的各個(gè)階段,,已經(jīng)成為策略的有機(jī)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(yàn)各種不同的設(shè)計(jì)方案,,確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)性能,。采用虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì),保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首次制造的正確性,,降低研制費(fèi)用,,縮短研制周期。虛擬試驗(yàn)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(yàn)時(shí)間和降低試驗(yàn)費(fèi)用。虛擬制造用于精確模擬計(jì)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(shí)間,。例如,,美軍改進(jìn)型M1坦克作戰(zhàn)試驗(yàn),采用實(shí)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(gè)月,,花費(fèi)640萬美元,。
美國霍尼韋爾公司采用虛擬樣機(jī)技術(shù)開發(fā)新型飛機(jī)電子座艙,使設(shè)計(jì)周期從2年半縮短到2個(gè)半月,。虛擬樣機(jī)在設(shè)計(jì)過程初期,,就能夠提供飛行員直接體驗(yàn)新設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)的“虛擬”系統(tǒng),并能隨時(shí)按照定貨方要求,,現(xiàn)場(chǎng)修改設(shè)計(jì),,美軍用這一技術(shù)成功地設(shè)計(jì)了“阿帕奇” 和“科曼奇”武裝直升機(jī)的電子座艙。
六,、武器系統(tǒng)評(píng)估
在被仿真的系統(tǒng)中嵌入實(shí)際使用的作戰(zhàn)系統(tǒng)和武器系統(tǒng),,從而可以在近似實(shí)戰(zhàn)的情況下,對(duì)作戰(zhàn)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)和效能的評(píng)估,。
美軍擴(kuò)展的防空系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)(EADT B),,就是一種戰(zhàn)區(qū)級(jí)的多對(duì)多的雙邊模型,,可以仿真多國聯(lián)合的、多武器平臺(tái)的,、敵我雙方攻防對(duì)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(yàn)設(shè)施和海軍的一個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地,。
?它以西南亞地區(qū)為作戰(zhàn)背景,用30個(gè)專用系統(tǒng)和分系統(tǒng)表示對(duì)抗雙方的性能數(shù)據(jù),,可以為用戶提供一個(gè)完整的試驗(yàn)環(huán)境,,可對(duì)武器作戰(zhàn)效能和成本提供評(píng)估。
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