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军用虚拟现实系统建模与仿真技术发展与展望

文章来源:第三维度(http://www.d3dweb.com) 作者:Jessica 发布时间:2010年10月11日 点击数: 字号:
定型、训练使用的全过程服务所需的仿真技术,特别需要研究支持海军武器装备体系对抗仿真的先进技术,紧密跟踪世界大国国防战略、军事战略调整的动态,重点突破实现跨越式发展迫切需要的仿真关键技术。

    2)瞄准信息化战争的需求,发展仿真关键技术未来的战争是信息化战争,信息化战争需要符合信息化战争的仿真技术。首先信息化战争是联合作战,作为联合作战,通过现代战争的经验来看,已经完全从机械化战争时代向系统作战,综合扩大到电子战、信息战、远程精确打击、联合战区导弹攻防等作战样式。在战争打法上,信息化战争从根本上改变了作战组织方式:原来是“顺序作战”,现在是“并行作战”;这种并行作战跟原来机械化战争的顺序作战及其协同作战有本质的区别。这些作战特点,我们要应用仿真技术为支撑的作战实验室来体现。

    因此我们要瞄准未来信息化战争,建立综合仿真环境,使信息化战争的相关关键技术能通过综合仿真环境来体现或实现,大力发展仿真网格技术、虚拟样机及支撑环境技术、复杂大系统仿真的VV&A技术,以及软武器的仿真、信息武器的仿真、C4KISR的仿真与评估、信息化战争的仿真等关键技术,提高建模与仿真的综合性、真实性、实时性、可重用性、互操作性及其和人与环境交互的协调性。

    3)加强顶层设计,重点突破体系对抗作战仿真技术未来高技术局部战争以信息化为核心的战争,是体系与体系的对抗,现代作战仿真的核心问题,具体就是体系对抗模拟问题。这种仿真更强调整体效果的综合对抗仿真,能够更加真实地反映出战争的本质,也能较好地反映出近年来战争形态的快速变化,特别是信息化战争带来的变化。对体系对抗的仿真,不是简单地将那些低层模型叠加就可以做到的,需要在不同战争层次上根据研究目的重新划分模型体系,研究相应的模型特别是体系对抗的模型。

    按照仿真技术的总体要求,在建设相应专业的综合仿真系统时必须参照分布交互仿真的高层体系结构(HLA)标准,采用红、蓝、白三方的体系结构,加强顶层设计,采用半实物和数字仿真相结合的方式,进行标准化设计,使系统易于扩展和升级。在仿真系统建设时加强仿真总体技术和对抗作战仿真技术等关键技术的研究,加强攻防对抗综合作战仿真系统的研制步伐,通过综合仿真系统的研制,带动仿真技术的全面发展。设想的体系对抗作战环境如图5所示。

图5 体系对抗作战环境示意图
图5 体系对抗作战环境示意图

    4)重视发展分布协同仿真技术研究

    分布协同仿真主要表现在以下六个方面:一是统一的目标,统一的任务,统一的建设的思路;二是能够进行联合战役的过程仿真;三是公用的框架和体系结构;四是统一的网络和平台;五是统一的基本标准、规范或约定;六是具有仿真资源的共享和重用的功能。

    目前国内分布协同仿真技术的研究特别是应用才刚刚起步,各军兵种和工业部门之间没有很好的协调和统一,基本处于各自为战的状态,虽然分布协同仿真技术实现起来有一定的难度,但是我们必须这样做,要从上述六个方面重视分布协同仿真技术的发展,才能保证我们有关各个单位之间的产品的一致性,做到作战想定基本一致,通用的框架、网络、平台标准、规范、约定,以及基础数据和电子文档基本一致,开发中要注意先顶层、后底层,先外部后内部,先共用后专用这一原则。通过发展分布协同仿真技术把各单位之间的综合仿真系统的开发和运行协调起来,从而为体系仿真的发展奠定基础。

    5)发展基于仿真的采办(SBA)技术

    基于仿真的采办(SBA )是将建模与仿真技术系统地、集成化地应用于武器装备采办所涉及的全过程的一种新型采办模式。SBA提倡建模与仿真技术在武器系统全生命周期中的应用,强调资源共享与资源的可重用性,SBA的目标就是使武器系统的研制“更好、更快、更省”。基于仿真的采办是对传统采办模式的创新与变革,也是当前国外军事部门和工业部门研究发展的热点,代表了2l世纪装备采办的方向。典型的例子有美国联合攻击机JSF(Joint Strike Fighter)和美国陆军的未来作战系统FCS(Future Combat Systems)。导弹武器虚拟采办仿真系统如图6所示。

图6 导弹武器虚拟采办仿真系统示意图
图6 导弹武器虚拟采办仿真系统示意图

    SBA涉及的关键技术包括:并行工程技术、先进分布仿真技术、虚拟样机设计技术、数据标准技术、模型库/资源库和协同支撑环境等。SBA是一项复杂的系统工程,所以我们要根据海军武器装备的建设特点,联合军内外院校、研究所的技术优势,面向海军武器装备采办全过程,共同努力逐步构建适用于海军武器装备体系建设运行体制及其协同支撑环境的SBA技术。

    6)重点加强仿真模型和机理研究

    仿真模型是系统仿真的基本依据,它直接影响仿真系统和仿真结果的逼真度,而且仿真模型也决定了仿真系统的性能指标。我们在应用中要突出的是对武器或武器系统的建模和特性研究。不同的层次对不同武器装备模拟的重点是不同的,层次越低,具体的技术指标越突出;而层次越高,武器系统模拟的内容更趋近于系统、系统体系的效能及作战作用。
   
    目前,关于仿真模型和机理的研究存在着明显的不足,主要表现在两个方面:一方面是军事理论的不足,缺乏实际的作战数据和实践的检验。另一方面,技术理论的落后也限制了仿真模型的发展。目前的作战仿真方法还在围绕着火力作战和火力杀伤损耗、单一军兵种作战而不是体系作战、信息化作战的思路进行。现在也还没有找到一种能够彻底解决体系对抗问题特别是高层体系对抗问题的仿真分析方法。

    为此,我们有必要在信息化战争的背景下,对体系对抗、信息作战带来的非直接损耗的计算、精确作战对火力损耗的影响、战争复杂性、战场控制、网络中心战及其它类似作战样式对作战的影响等都要进行重点研究。要根据所研究的问题去研究适合于解决具体问题的模型,并不是模型层次越高越好,也不是模型越细越好。仿真模型层次如图7所示。

图7 仿真模型层次示意图
图7 仿真模型层次示意图

    7)加强总体规划,建立各种作战实验室

    现在美国提出在未来战争的准备、进展和总结等各阶段都采用基于仿真技术的作战实验室进行研究,将军用仿真技术提高到作战实验室的水平来认识,而且,美国海军和海军陆战队分别成立了战斗实验室。

    美国海军从1997年开始进行舰队级的战斗实验,基本上每年进行二次, 目前为止已组织了包括“阿尔法”、“刺客”、“查里”、“德尔塔”、“回声”等在内的十几次战斗实验,这些实验对提出的新的技术、武器系统、作战概念和部队编制设想进行了验证。为海军采办减少失误,加速新技术向作战能力的转化发挥了重要作用。

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