CAE在軍事領(lǐng)域的仿真分析與應(yīng)用

 拿鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的”南海鬧劇“來(lái)說(shuō)，雖說(shuō)謊言重復(fù)一千遍，也不會(huì)成為真理。但不可否認(rèn)的是：資源競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的現(xiàn)在及未來(lái)，軍事實(shí)力的強(qiáng)大無(wú)疑是最有效最可靠的國(guó)家保障！身在CAE仿真圈，有限元科技小編就和大家聊一聊CAE在軍事領(lǐng)域的分析與應(yīng)用。

 眾所周知，信息技術(shù)對(duì)于人類活動(dòng)各個(gè)領(lǐng)域的參與和滲透、包括對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)全過(guò)程的介入是擺在我們面前的一個(gè)現(xiàn)實(shí)而又緊迫的問(wèn)題。

 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境(如飛機(jī)駕駛艙、操作現(xiàn)場(chǎng)等)，通過(guò)多種傳感設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn)行自然交互的技術(shù)。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(wèn)題，例如，費(fèi)用過(guò)高、危險(xiǎn)、受真實(shí)環(huán)境的限制等，因此從一開(kāi)始便倍受各國(guó)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：

 虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境

 采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使受訓(xùn)者在視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上真實(shí)體驗(yàn)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、熟悉行將作戰(zhàn)區(qū)域的環(huán)境特征。用戶通過(guò)必要的設(shè)備可與虛擬環(huán)境中的對(duì)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(yàn)。

 虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)現(xiàn)方法可通過(guò)相應(yīng)的三維戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境圖形圖像庫(kù)，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(guò)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(jué)，大大提高訓(xùn)練質(zhì)量。

 諸軍種聯(lián)合虛擬演習(xí)

 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(guò)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)。

 如美空軍用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研制的飛行訓(xùn)練模擬器，能產(chǎn)生視覺(jué)控制，能處理三維實(shí)時(shí)交互圖形，且有圖形以外的聲音和觸感，不但能以正常方式操縱和控制飛行器，還能處理虛擬現(xiàn)實(shí)中飛機(jī)以外的各種情況，如氣球的威脅、導(dǎo)彈的發(fā)射軌跡等。

 單兵模擬訓(xùn)練與評(píng)判

 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(lái)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(zhǎng)、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(guò)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(wèn)題。

 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(guò)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(guó)海軍開(kāi)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(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)效果，使受訓(xùn)軍官沉浸于“真實(shí)的”戰(zhàn)場(chǎng)之中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使相距幾千公里的士兵與作戰(zhàn)指揮人員在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行對(duì)抗作戰(zhàn)演習(xí)和訓(xùn)練，效果如同在真實(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)上一樣。

 美國(guó)軍隊(duì)曾經(jīng)使用過(guò)許多作戰(zhàn)模擬系統(tǒng)來(lái)培訓(xùn)軍事人員，并取得了顯著的效果。目前，美軍更進(jìn)一步采取措施，通過(guò)設(shè)置“軍官虛擬現(xiàn)實(shí)教程”來(lái)強(qiáng)化人員培訓(xùn)。從訓(xùn)練效果的角度講，這種“軍官虛擬現(xiàn)實(shí)教程”大大超過(guò)以往陸軍聯(lián)合訓(xùn)練中心所實(shí)施的作戰(zhàn)模擬訓(xùn)練和實(shí)戰(zhàn)演習(xí)的方法。僅需5個(gè)月左右就能培訓(xùn)出既具備戰(zhàn)術(shù)專家素質(zhì)，又能直接觀察與分析戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，并能指揮與控制所屬部隊(duì)進(jìn)行作戰(zhàn)的軍官。

 綜上所述，將虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，符合減少人員、物資的損耗，提高軍事訓(xùn)練效費(fèi)比的現(xiàn)實(shí)需求與發(fā)展方向。今后的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，發(fā)揮的作用也將會(huì)越來(lái)越大。

 總而言之，在強(qiáng)軍強(qiáng)國(guó)的路上，既要全國(guó)人民眾志成城的勇氣和決心，還要有高科技技術(shù)如CAE仿真的應(yīng)用和研發(fā)，如此方能真正實(shí)現(xiàn)！

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