虛擬現實(shí)：軍事仿真技術(shù)

　　虛擬現實(shí)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR)是近年來(lái)出現的高新技術(shù)，也稱(chēng)靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現實(shí)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀(guān)察三度空間內的事物。

　　近年來(lái)，軍用仿真技術(shù)的發(fā)展尤為迅猛，主要表現為：武器系統仿真已經(jīng)從武器系統研制的局部階段仿真發(fā)展到全生命周期仿真;多武器平臺體系對抗仿真已經(jīng)成為武器裝備發(fā)展規劃及計劃制訂的依據;體系對抗仿真已成為打贏(yíng)高技術(shù)條件下局部戰爭的戰法研究及大規模部隊訓練必不可少的手段。

　　虛擬戰場(chǎng)環(huán)境采用虛擬現實(shí)技術(shù)使受訓者在視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上真實(shí)體驗戰場(chǎng)環(huán)境、熟悉將作戰區域的環(huán)境特征。用戶(hù)通過(guò)必要的設備可與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生“沉浸”于等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗。虛擬戰場(chǎng)環(huán)境的實(shí)現方法可通過(guò)相應的三維戰場(chǎng)環(huán)境圖形圖像庫，包括作戰背景、戰地場(chǎng)景、各種武器裝備和作戰人員等。通過(guò)背景生成與圖像合成創(chuàng )造一種險象環(huán)生、幾近真實(shí)的立體戰場(chǎng)環(huán)境。使演練者“真正”進(jìn)入形象逼真的戰場(chǎng)。從而可以增強受訓者的臨場(chǎng)感覺(jué)，大大提高訓練質(zhì)量。

　　虛擬軍事演習系統可以任意增加聯(lián)合演習的次數。這樣便于作戰方案與理論的研究。傳統的實(shí)兵演習周期長(cháng)、耗費大，如果借助虛擬軍事演習系統進(jìn)行訓練，就可以較小的代價(jià)、較短的時(shí)間實(shí)施大規模戰區、戰略級演習，并可通過(guò)多次演習或一次演習多種方案，發(fā)現、解決實(shí)戰中可能出現的問(wèn)題。進(jìn)行指揮員訓練利用虛擬現實(shí)技術(shù)，根據偵察情況資料合成出戰場(chǎng)全景圖，讓受訓指揮員通過(guò)傳感裝置觀(guān)察雙方兵力部署和戰場(chǎng)情況，以便判斷敵情，定下正確決心。例如美國海軍開(kāi)發(fā)的“虛擬艦艇作戰指揮中心”就能逼真地模擬與真的艦艇作戰指揮中心幾乎完全相似的環(huán)境，生動(dòng)的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)效果，使受訓軍官沉浸于“真實(shí)的”戰場(chǎng)之中。虛擬現實(shí)技術(shù)可以使相距幾千公里的士兵與作戰指揮人員在網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行對抗作戰演習和訓練，效果如同在真實(shí)的戰場(chǎng)上一樣。

　　軍事仿真包括武器技術(shù)仿真、武器系統仿真以及作戰仿真等,已經(jīng)在軍隊訓練、武器裝備研制、作戰指揮和規劃計劃等方面發(fā)揮重要作用,成為國防領(lǐng)域的一項關(guān)鍵技術(shù)。進(jìn)入20世紀90年代以來(lái),發(fā)達國家軍隊普遍面臨作戰方式變化和國防預算縮減的雙重壓力,而軍事仿真以其在一系列局部戰爭特別是海灣戰爭中發(fā)揮的有效作用和相對低廉的成本,更加引起各國政府的普遍重視。

　　軍用仿真技術(shù)包括幾個(gè)方面：

　　1. 建模技術(shù) 它是仿真技術(shù)的核心和基礎。

　　2. 硬件技術(shù) 仿真系統的硬件包括計算機和各種物理效應設備。

　　3. 軟件技術(shù) 包括仿真支撐軟件等。它使模型和硬件得以有機結合。

　　4. 用戶(hù)界面技術(shù) 用戶(hù)界面是人與仿真世界交流的途徑,在軍事仿真系統中的主要目標是實(shí)現直觀(guān)分析和真實(shí)逼真的訓練環(huán)境。虛擬現實(shí)(VR)成為作戰仿真界面設計方面的熱點(diǎn)。

　　5. 網(wǎng)絡(luò )技術(shù) 網(wǎng)絡(luò )在大規模逼真作戰仿真系統中的作用是使各種軍用仿真設施能夠實(shí)現資源共享。

　　軍事仿真技術(shù)的實(shí)際應用：

　　1. 部隊訓練仿真模擬

　　訓練仿真模擬是一種物理模擬技術(shù)的應用。它主要是通過(guò)模擬實(shí)車(chē)、實(shí)兵或實(shí)戰環(huán)境,如目前使用較多的駕駛模擬仿真系統、多用途復合激光作戰仿真系統等,來(lái)培養單兵或小范圍作戰編組的作戰技能。這些仿真系統的準確性和逼真性得到了很大的提高,圖像的仿真程度也已經(jīng)與實(shí)物、實(shí)景相差無(wú)幾。特別是訓練仿真系統具有在危險小、消耗低的條件下訓練出較強作戰技能部隊的特點(diǎn),因此受到世界各國軍隊的極大重視。通過(guò)在模擬實(shí)驗室里進(jìn)行訓練,部隊可無(wú)須進(jìn)行實(shí)際操作就能理解現代戰爭的概念和流程,士兵在戰前就可確切知道他要完成什么樣的任務(wù),從而提高完成任務(wù)的能力和增強完成任務(wù)的信心。而且,分散在各地的部隊無(wú)須集中就能通過(guò)模擬器材一起訓練。從排到營(yíng)的機械化分隊可演練協(xié)同作戰,攻擊機可演練從不同基地起飛執行同一任務(wù),艦只可演練相互間的配合和策應,特種作戰部隊可反復演練預定作戰任務(wù)中的每個(gè)細節。此外,仿真模擬演練可在一定程度上代替大規模實(shí)兵演習,節省大筆經(jīng)費。

　　在部隊訓練方面,模擬仿真技術(shù)同樣大有用武之地。目前,外軍的虛擬現實(shí)訓練技術(shù)已發(fā)展到相當水平。到上世紀80年代末,美國陸軍訓練士兵還是采用野戰訓練和模擬訓練兩種方法。野戰訓練的主要問(wèn)題是燃料、消耗大,場(chǎng)地、安全都有困難,組織大規模演習費時(shí)又費力,模擬訓練所用的模擬器可能比它所模擬的真實(shí)裝備還要貴。為了解決部隊訓練問(wèn)題,美國國防部高級研究計劃局1983年開(kāi)始實(shí)施模擬器聯(lián)網(wǎng)計劃,把分散在各地的訓練器用計算機聯(lián)成網(wǎng)絡(luò ),形成分布式交互仿真,實(shí)現異地聯(lián)通與互操作。

　　美軍已研制的虛擬現實(shí)模擬系統可以在視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等方面逼真地顯現未來(lái)戰爭可能出現的各種情況,可以使沒(méi)有打過(guò)仗的指揮官身臨其境般地體驗戰爭,可以使駐扎在世界各地的部隊通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )同時(shí)演練同一戰場(chǎng),可以在同一模擬系統上演練在不同國家、不同地形、不同氣候,與不同作戰對象的各種戰爭行動(dòng)。如美海軍陸戰隊的模擬網(wǎng)絡(luò )可將分布在全球執行各種任務(wù)的陸戰隊特遣隊司令部聯(lián)接起來(lái)。一支遠征部隊陸戰營(yíng)可與4800公里之外的另一支遠征部隊的團級司令部進(jìn)行諸軍兵種聯(lián)合演練。在美國肯塔基州克斯堡的乘車(chē)作戰實(shí)驗室里,坦克駕駛員不必離開(kāi)房間,就可操縱“艾布拉姆斯”坦克模擬器穿森林,過(guò)雪地,開(kāi)上一節列車(chē)。駕駛員甚至能感受到實(shí)戰環(huán)境中的聲音、氣味和碰撞。使用這種模擬器,可使受訓者在一小時(shí)內獲得比6個(gè)月實(shí)車(chē)駕駛還要多的經(jīng)驗。

　　據報道,在海灣戰爭前的臨戰作戰訓練中,美軍飛機、坦克、裝甲車(chē)輛均使用了模擬器材,只有一名飛行員在訓練中打了實(shí)彈。以往坦克打一發(fā)實(shí)彈需要花費1800美元,而用模擬器材訓練卻可大大節約武器裝備的磨損和消耗,還可保證人身安全。

　　2. 作戰仿真模擬

　　一般而言,作戰模擬可分為實(shí)地軍事演習、現場(chǎng)實(shí)驗、沙盤(pán)作業(yè)、圖上作業(yè)、戰爭對策、計算機模擬等幾種類(lèi)型。采用虛擬現實(shí)技術(shù)不僅為研究戰爭提供了科學(xué)的方法,使研究的進(jìn)程更加逼真、更加接近于實(shí)戰,實(shí)現作戰過(guò)程的仿真模擬,而且使研究的結果更加可信,從而有利于提高指揮藝術(shù)和作戰技能。計算機作戰模擬是把對抗的全過(guò)程結構組成和大部分規定事先編人計算機程序,然后用計算機語(yǔ)言描述戰斗過(guò)程,并用計算機進(jìn)行處理的一種新型模擬方法。

　　通過(guò)計算機作戰模擬,不僅可以在嚴謹的科學(xué)基礎上對新的作戰理論原則、作戰行動(dòng)規則進(jìn)行多方位的論證,并通過(guò)模擬對抗,計算各軍、兵種部隊的攻防作戰能力,經(jīng)過(guò)比較挑出最佳作戰方案,而且可以使指揮員置于陸、海、空、天、電五維全方位的作戰空間,從而擺脫二維空間的思維枷鎖,使指揮藝術(shù)得到更充分的發(fā)揮,事實(shí)上,“沙漠盾牌”作戰計劃的藍本就是出自“內部觀(guān)察90”的計算機模擬演習。

　　采用計算機進(jìn)行作戰仿真模擬,無(wú)須調動(dòng)一兵一車(chē)就可以上演出一幕幕威武雄壯的戰爭活劇,因此備受各國軍隊的青睞。目前,美國國防大學(xué)已為軍官開(kāi)設了軍事政治課程以及聯(lián)合與合成作戰模擬課程。美三軍主要作戰中心每年都要接待各類(lèi)高級指揮和參謀人員進(jìn)行作戰模擬訓練。為了統一建模方法和統一數據格式,美陸軍部推行了作戰模型改進(jìn)計劃,設想在一個(gè)統一的管理機構下建立一個(gè)具有層次結構的陸軍作戰模擬系列,將陸軍各兵種的作戰模型全部納入這個(gè)體系中,以培養適應未來(lái)戰爭需要的陸軍軍官,而俄軍條令也規定,團以上作戰計劃的制訂必須經(jīng)過(guò)計算機模擬鑒定。當前,計算機模擬正在被越來(lái)越多國家的軍隊視為作戰計劃制訂的必要環(huán)節。

　　3. 指揮決策仿真模擬

　　虛擬現實(shí)技術(shù)運用于指揮決策模擬,主要是輔助指揮員進(jìn)行決策和指揮作戰。指揮員不僅能夠在虛擬的戰場(chǎng)上空飛行,視察傳感設備對敵方兵力部署等敵情、戰情的感知情況,而且還能看見(jiàn)位于敵方觀(guān)察點(diǎn)的部隊,通過(guò)多方位的觀(guān)察,可以進(jìn)一步了解敵人當前的意圖,更清楚地展現我方智能搜索設備的盲區(如雷達盲區)、電臺配置的具體細節、通信節點(diǎn)部署的實(shí)際地理環(huán)境特點(diǎn)等。此外,運用建立在網(wǎng)絡(luò )基礎上的分布式虛擬現實(shí)系統,還可以建立諸軍兵種合成指揮系統。在戰爭決策模擬中,利用大規模并行處理機的建模和模擬仿真技術(shù),可以精確地再現戰區作戰態(tài)勢,逼真地模擬戰場(chǎng)環(huán)境,并精確地預見(jiàn)未來(lái)戰術(shù)、戰略上的發(fā)展態(tài)勢,從而能夠為指揮決策提供盡可能接近實(shí)際的戰場(chǎng)情況,使指揮員能夠正確地指揮作戰和進(jìn)行戰略決策。

　　4. 信息網(wǎng)絡(luò )虛擬(欺騙)戰

　　信息網(wǎng)絡(luò )虛擬(欺騙)戰是以計算機成像、電子顯示、話(huà)音識別和合成、傳感等技術(shù)為基礎實(shí)施的信息欺騙。它通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò )某一節點(diǎn),把己方計算機與對方聯(lián)網(wǎng),或戰前通過(guò)各種途徑將虛擬現實(shí)技術(shù)植入敵方的指揮控制信息系統中,把己方的虛擬信息即假情報、假決心、假部署傳輸給敵方,迷惑敵人,誘敵判斷失誤向敵指揮官和士兵發(fā)布敵方軍官假命令,使敵聽(tīng)命是從,改變敵方指揮官的作戰意圖,使敵軍事行動(dòng)陷入混亂。這種戰法能使敵方在三維聲像環(huán)境中,看到酷似實(shí)物的立體交戰圖像,使敵方產(chǎn)生錯覺(jué),增大了欺騙的真實(shí)性。由于虛擬現實(shí)技術(shù)在軍事上能把接受者投放到一種逼真的、為作戰而設置的現實(shí)中,可以模擬未來(lái)戰場(chǎng)各種復雜情況,從而使敵改變決心和部署。1994年4月,隨著(zhù)美軍第一支數字化部隊的建立,美軍就開(kāi)始著(zhù)手運用虛擬現實(shí)技術(shù)進(jìn)行模擬對抗性演習,并專(zhuān)門(mén)成立了虛擬現實(shí)技術(shù)欺騙戰研究小組,由其具體負責技術(shù)研制和試驗。

　　數虎圖像可以為軍事模擬仿真系統提供以下解決解決方案 ：

　　1、軍事沙盤(pán) 電子沙盤(pán)：沿海作戰環(huán)境虛擬仿真分析系統、沿海作戰環(huán)境虛擬仿真輔助決策系統;邊境地區數字化作戰環(huán)境分析系統、邊境地區數字化作戰環(huán)境分析決策系統;三維實(shí)景兵要地志、城市防空虛擬仿真指揮系統;

　　2、戰場(chǎng)環(huán)境模擬系統：三維軍事地形圖集(含景觀(guān)地貌)、三維實(shí)景作戰模擬仿真系統;

　　3、指揮決策仿真模擬：軍、師、團指揮訓練三維模擬仿真系統，數字邊疆作戰環(huán)境分析決策系統;

　　4、新式武器與裝備的研制和應用、武器拆卸、新武器威力模擬等;

　　5、作戰訓練與人才培養方面：模擬操作、模擬演示、模擬駕駛等仿真訓練系統。