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美国军事虚拟仿真VR技术发展综述

文章来源:搜维尔[SouVR.com] 作者:Frank 发布时间:2011年07月07日 点击数: 字号:
方面的培训是VR的一个普遍应用领域。研讨式VR 和途径式VR 通常由作战指挥学院及军事指挥部门用来提高军事人员认识并理解高技术局部战争的能力; 用于研究、分析、训练及教学的军事行动的仿真,以加深对现代战争的理解。它包括让人们在一个实际或假想的情况下在信息处理或决策任务方面通过使用规划、数据和过程来指导军事行动。实践证明, 人类对基于图像、声音等感官信息的理解能力远远大于对数字和文字等抽象信息的理解能力。作为军事院校的一种辅助教学手段, 这无疑是一种解决学员上机操作的好方法。某些电子设备使用寿命较短, 不宜进行长时间大量操作,此时使用VR 训练设备有其独特的优点。利用建立在网络基础上的分布式VR 系统可建立一个“虚拟教室”。在该虚拟教室中,借助使用控制台、键盘和显示设备等相互联系的学员站与教官站联网, 各参与者都处于同一虚拟的战场环境之中。在“虚拟教室”内还备有一台能显示三维图像并配有立体音响效果的大屏幕彩投机。在大屏幕上显示出由计算机生成的诸种活动图像, 如模拟的天空、气象、海面、地面各种复杂地形及诸种目标(如飞机、坦克、装甲车、军舰及导弹等) 。

    学员们坐在外观与实体几乎一样的操作控制台前。控制台上装有各种功能按钮、键盘、数据手套、鼠标器、头盔显示器及数据服等。学员们可根据当时的作战态势或教官的命令, 在控制台上进行各种操作, 如模拟驾驶飞机、坦克及机动舰船, 还可发射各种飞航导弹并能观看到其发射的效果等。VR 技术尤为适用于进行指挥决策模拟、智能分析模拟及战场环境模拟。战略决策模拟仿真的主要方法包括: 研讨式对抗模拟、技术性对抗模拟、政治2军事性对抗模拟及紧急预测与反应模拟等。20 世纪80 年代初, 为帮助美海军分析未来10~20 年内航母作战群的发展需求, 约翰·霍普金斯大学作战分析实验室研究出一种研讨式对抗模拟方法,即研讨式对策( Seminar Gaming) 。该法后来逐渐发展成结构较为标准而规范的高层模拟教学方式。所谓研讨式对抗模拟, 是指将圆桌会议式的研讨与计算机模拟相结合, 进行大规模的对抗模拟, 通过研讨来形成作战设想、解决未来战争诸种问题。这属于一种开放式对抗模拟, 为参与者提供一种研究与分析现代战争问题的场所。它按照一种结构化的、经过训练且机动灵活的方式, 将诸方面军事专家的知识及观点结合在一起, 及时地处理实战中出现的问题。研讨中将试验、仿真及军事情报分析之结果作为分析研讨的对象, 亦可借助计算机进行更为详实的模拟后再作进一步的研讨。模拟仿真过程中, 参与研讨的人员扮演着一系列的局中人, 并代表其进行决策, 决策的后果由局中人以对阵式的研讨来判定。处理复杂问题的对策式研讨, 是一种连续推演、重复推演的反复过程, 有时甚至需进行数月。需要的话, 在研讨过程中, 可将技术与作战战术诸问题一并提交给相应的军事专家进行单独解决, 随后将解决的结果再反馈到后期的研讨中。

    1. 2  军事训练

    军事训练是和平时期提高部队战斗力的主要途径。如何利用现代高科技手段确保并提高部队训练质量, 已成为世界各国军界最为关注的热点之一。现代军事模拟训练系统大多是VR 系统。VR 技术的最大特点是受训者能与虚拟战场环境进行自然而灵活的交互。VR 系统是提高部队战斗力的最佳训练装备, 它能使作战人员无需动用实际武器装备,便能在各种复杂的战场场景下进行诸种近于实战的军事训练与演习, 不断积累作战经验; 它还能使指挥官全身心地投入到虚拟作战环境中去, 验证其战术思想和指挥效果, 确定诸种武器系统的最优使用方法和时机。各种高新技术武器装备造价高, 运行维护费用昂贵, 组织实施训练难度大, 经常操作使用还会对武器装备的磨损和使用寿命带来严重影响, 采用VR 系统进行军事训练, 既可大大节省训练费用, 又能取得颇佳的训练效果, 使部队的作战训练呈现出前所未有的活力。超前的VR 模拟仿真将成为未来军事训练的最高层次特征。VR 技术以全息显示和超前的训练方式使未来的部队能在VR 战场环境中体验战争, 进而掌握战争。

    因而, VR 技术必将成为21世纪部队的主要训练方式。目前, 随着科学技术的飞速发展, 军事作战模拟训练仿真技术出现了新的飞跃。通常作战模拟训练分为实地军事演习、现场实验、沙盘作业、图上作业、战争对策、计算机模拟仿真和分析模拟仿真。其中计算机作战模拟训练仿真运算速度快、准确、科学、可靠性高、损耗代价小, 是一种崭新的模拟训练仿真方式。因此, VR 技术作为一种最新的计算机人机交互技术, 首当其冲应该用于军事作战模拟训练领域。它可模拟各种形式的战争,如核大战、战区常规战(陆战、海战、空战及合成军作战) 等。在模拟战争中分析包括紧急决策、战争、战争升级和战争结束等与政治息息相关的诸种因素。

    这不仅为研究现代战争问题、作战的指挥、武器装备的操作与使用及部队训练提供了科学方法,使研究的进程更为逼真地接近于实战, 而且使研究结果可信, 有利于作战指挥艺术和作战技能的提高, 更有利于武器系统性能的改进及效能的提高。此外, 还适用于培训武器装备操作人员。

    1. 2. 1  VR 飞行训练

    在美军VR 技术应用较为成熟的飞行训练中, 飞行员先在电子控制的飞机座舱内, 由

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