立體虛擬仿真（VR）邊緣融合大屏幕系統(tǒng)入戶軍隊(duì)機(jī)械化師

    立體虛擬仿真（VR）邊緣融合大屏幕系統(tǒng)入戶軍隊(duì)機(jī)械化師

    一、為什么要建立我軍的立體模擬虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)

    當(dāng)前軍事模擬仿真和虛擬仿真技術(shù)在軍隊(duì)建設(shè)實(shí)用化方面越來越受到重視。中國(guó)軍隊(duì)也避免不了軍事虛擬仿真訓(xùn)練的國(guó)際化浪潮的洗禮。

    各國(guó)都面臨國(guó)防預(yù)算削減、兵力削減，同時(shí)要更加努力保持其有效性的要求。中國(guó)軍隊(duì)在國(guó)際地位的崛起，也面臨進(jìn)入許多陌生國(guó)際大地區(qū)進(jìn)行軍事防衛(wèi)的義務(wù)。這就迫切要求軍事人員能夠在他們可能不太熟悉或難以進(jìn)入的國(guó)家和氣候條件下進(jìn)行作戰(zhàn)。因此，用虛擬仿真模擬的訓(xùn)練演練構(gòu)架支持將是十分重要的。

    各國(guó)部隊(duì)對(duì)國(guó)家軍事機(jī)器的訓(xùn)練已經(jīng)開始從實(shí)物模擬軍事訓(xùn)練思路到三維虛擬仿真軍事訓(xùn)練思路，這是是一個(gè)軍事訓(xùn)練思想的大變革。作為國(guó)內(nèi)大屏幕環(huán)幕技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)秀供應(yīng)商——睿聯(lián)嘉業(yè)公司專家指出：

    由于經(jīng)費(fèi)有限，能夠承受的大范圍演習(xí)的數(shù)量將越來越少。要把耗油的裝甲車輛和自行火炮運(yùn)送到遙遠(yuǎn)的訓(xùn)練場(chǎng)地需要昂貴的費(fèi)用。磨損消耗、彈藥的消耗是另一項(xiàng)大的花費(fèi)(特別是對(duì)反坦克彈藥和精確制導(dǎo)彈藥)。軍事人員的時(shí)間利用率也是需要考慮的一個(gè)重要因素。由于這些原因，仿真戰(zhàn)斗行動(dòng)的花費(fèi)往往要比實(shí)際運(yùn)行被仿真系統(tǒng)的花費(fèi)少得多，特別是對(duì)那些高技術(shù)武器( 如需要進(jìn)行持久訓(xùn)練以提高作戰(zhàn)效能的飛機(jī))經(jīng)費(fèi)可節(jié)省得多。

    在危險(xiǎn)和敵對(duì)的環(huán)境中訓(xùn)練軍事人員從事冒險(xiǎn)行動(dòng)的能力時(shí)，安全仍然是主要的問題。在仿真中，可不考慮外界危險(xiǎn)來使用武器、機(jī)動(dòng)車和指揮軍隊(duì)，而在實(shí)際中，這往往會(huì)受到限制。

    另外，對(duì)于野外的軍事演習(xí)，還存在許多環(huán)境方面的問題。軍隊(duì)和裝備的運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)陸地、海洋和空中帶來極大的損害。

    而當(dāng)今在計(jì)算機(jī)及可視化技術(shù)方面的最新進(jìn)展使得人們能進(jìn)行更加復(fù)雜和逼真的仿真。事實(shí)上，許多人都感到，軍事虛擬仿真訓(xùn)練場(chǎng)是資金投入和技術(shù)占有最迅速的領(lǐng)域之一。

    圖：我軍某機(jī)械化師建立了虛擬仿真演練戰(zhàn)場(chǎng)內(nèi)景圖   

    二、我軍的立體模擬虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)分類

    軍事虛擬仿真訓(xùn)練場(chǎng)分立體和非立體。不過是否立體，都分幾種類型。

    1）訓(xùn)練單人或人數(shù)不等的小組的作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)。

    作戰(zhàn)效率的訓(xùn)練為提高單元作戰(zhàn)技能創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。包括：強(qiáng)化武器系統(tǒng)的操作訓(xùn)練。通過使用對(duì)虛擬仿真技術(shù)模擬輸入作出響應(yīng)的作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)，訓(xùn)練單兵或小組(作戰(zhàn)中心)；仿真環(huán)境的應(yīng)用來支持特定作戰(zhàn)計(jì)劃的制定。   

    2）系統(tǒng)作戰(zhàn)虛擬仿真模擬系統(tǒng)。這類虛擬仿真訓(xùn)練中，信息受控制流程和流量規(guī)則的限制。仿真模擬由專業(yè)人員、對(duì)方成員、專門的控制人員和仲裁人員共同進(jìn)行，這類仿真模擬大多數(shù)是封閉式的模擬。由于它常常需要專用的設(shè)備和專業(yè)人員，因而費(fèi)用比較高。

    3）野外演習(xí)虛擬仿真模擬系統(tǒng)。在這種模擬中，兵力和地理環(huán)境都是仿真實(shí)的，敵人是模擬的，它通常用來訓(xùn)練人數(shù)眾多的軍隊(duì)，作戰(zhàn)行動(dòng)的真實(shí)性與費(fèi)用是連在一起的。

    作戰(zhàn)行動(dòng)的真實(shí)性和仿真模擬的抽象程度是呈反比關(guān)系。解析模型和計(jì)算機(jī)仿真比它們所模擬的真實(shí)行動(dòng)抽象得多。每類作戰(zhàn)模擬都處在基于公式的仿真和使用作戰(zhàn)部隊(duì)的模擬之間。開發(fā)者和用戶常常強(qiáng)調(diào)，要有統(tǒng)一的應(yīng)用范圍。

    三、我軍建立立體模擬虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的考量

    1）費(fèi)用承受能力──虛擬仿真作戰(zhàn)演練場(chǎng)成本的節(jié)省程度。包括費(fèi)用、效益及系統(tǒng)和仿真費(fèi)用的比例。

    2）可評(píng)估能力──虛擬仿真作戰(zhàn)演練場(chǎng)提供的手段適合于訓(xùn)練(教育)或分析任務(wù)的程度。

    3）數(shù)據(jù)的可適用性和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)──數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)格式產(chǎn)生和使用程度。

    4）效率──通常指完成一次模擬所需的時(shí)間，這對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)或需要實(shí)時(shí)運(yùn)行的訓(xùn)練系統(tǒng)或比實(shí)時(shí)運(yùn)行要求還高的決策支持來說，是非常關(guān)鍵的。

    5）逼真度、分辨率或詳細(xì)程度──仿真中對(duì)象的描述程度。

    6）人力需要──為保障虛擬仿真或模擬運(yùn)行所需要的人員。

    7）可修改性和可維護(hù)性──虛擬仿真系統(tǒng)能被修改的容易程度。

    8）可移植性──虛擬仿真在不同環(huán)境下適合運(yùn)行的能力。

    9）可靠性──硬件或軟件正常運(yùn)行的概率。

    10）可改善程度──通過虛擬仿真和模擬進(jìn)行教育和訓(xùn)練，改善人員素質(zhì)的程度。

    11）標(biāo)準(zhǔn)化──特殊的仿真遵守標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量，它包括硬件的按口，軟件的開發(fā)和數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。

    11）用戶友好性──不經(jīng)過訓(xùn)練就能使用虛擬仿真系統(tǒng)的程度。對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練系統(tǒng)，應(yīng)該懂得用戶可能沒有時(shí)間來熟悉掌握復(fù)雜的界面。對(duì)于對(duì)抗模擬支持系統(tǒng)，一個(gè)繁瑣的用戶界面會(huì)嚴(yán)重?fù)p害所要達(dá)到的目的。

    12）有效性──描述關(guān)鍵變量的虛擬仿真精確度。

    13）驗(yàn)證、確認(rèn)和可信性──保證虛擬仿真的正確執(zhí)行，產(chǎn)生合理的結(jié)果和證明它的應(yīng)用的一種正式過程。

    14）逼真性──虛擬仿真的真實(shí)程度。它的兩個(gè)方面是：具有激勵(lì)作用的形式或媒介或使人產(chǎn)生興趣的形式，以及信息的內(nèi)容或樣式。這對(duì)于飛機(jī)模擬器是非常重要的。

    (圖5)

    四、我軍建立立體模擬虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)硬件和軟件趨勢(shì)

    1） 硬件：計(jì)算機(jī)及相關(guān)輔助設(shè)備的速度、精度、耐用性和通用性將繼續(xù)得到提高，而且費(fèi)用下降。計(jì)算能力的增強(qiáng)可以為飛機(jī)提供較好的飛行控制感覺和環(huán)境的描述，為大型解析威脅模型提供快而準(zhǔn)確的輸出結(jié)果的評(píng)價(jià)，為訓(xùn)練系統(tǒng)增加逼真度和分辨率。另一個(gè)進(jìn)展是對(duì)人眼安全的激光裝置，已用于多重集成激光交戰(zhàn)系統(tǒng)中，它可以使大規(guī)模野戰(zhàn)演習(xí)在沒有實(shí)際射擊火力環(huán)境下具有真實(shí)的作戰(zhàn)效果。

    2 ）軟件：影響軍事仿真和模擬發(fā)展的另一個(gè)重要方面是問題求解方法學(xué)和人工智能軟件。建立戰(zhàn)略評(píng)估系統(tǒng)──是將作戰(zhàn)模擬和解析模型的最佳特征組合起來，并利用計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化處理能力對(duì)變量保持控制，以便能快速地獲得結(jié)果和重現(xiàn)結(jié)果。使用了人工智能技術(shù)(基于規(guī)則的啟發(fā)式模型)，可以使模型代替部分或全部人工作業(yè)，決策規(guī)則要明確地按組分成紅方、蘭方、想定和兵力使用 。它針對(duì)仿真復(fù)雜的指揮和控制活動(dòng)而設(shè)計(jì)，用基于標(biāo)準(zhǔn)的作戰(zhàn)過程的專家系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)指揮和控制，并且包括每一級(jí)的指揮所。

    由于大多數(shù)軍事仿真需要計(jì)算機(jī)的支持，因此，軟件的開發(fā)會(huì)直接影響軍事仿真的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

    五、我軍建立立體模擬虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)界面和網(wǎng)絡(luò)

    事實(shí)上，人機(jī)界面已從外部模型和圖象系統(tǒng)發(fā)展到直覺顯示技術(shù)，即全部成為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

    1）當(dāng)前，在軍事仿真和模擬界面設(shè)計(jì)中較活躍的領(lǐng)域之一是虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)。它是一個(gè)綜合環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境中，用戶可以進(jìn)入一個(gè)交互的、基于計(jì)算機(jī)的真實(shí)世界，它可以通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或程序進(jìn)行交互作用。軍事上對(duì)綜合環(huán)境的興趣來源于將人員置于實(shí)際的作戰(zhàn)環(huán)境中來訓(xùn)練的需要，利用仿真武器系統(tǒng)聯(lián)成的網(wǎng)絡(luò)將參加者集成起來的可能性，以及在系統(tǒng)評(píng)估中可用通用的控制板表示不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的潛力。

    2）網(wǎng)絡(luò)可以使許多分散布置的仿真裝備相互作用，網(wǎng)絡(luò)可以將仿真器與其它仿真器連接起來、仿真系統(tǒng)與其它仿真系統(tǒng)連接起來，而且還可以將仿真器與作戰(zhàn)裝備連接起來( 如武器與指揮控制(C2)系統(tǒng))。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(如Ethernet，DECnet、Token、Ring) 和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)已經(jīng)取得較大的進(jìn)展。這些進(jìn)展可以增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)間的交互作用、分配進(jìn)程和內(nèi)存共享，集中在一起就可以提高仿真網(wǎng)絡(luò)和分布式模擬在軍事上的應(yīng)用。

    大屏幕環(huán)幕技術(shù)、立體虛擬仿真技術(shù)熱線：400-650-8282, 13126624383，www.super-view.com.cn,