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沉浸式仿真训练既可提升训练效果 又能有效避免伤亡

归档日期:04-13       文本归类:仿真特效      文章编辑:爱尚语录

  未来战场对参战士兵的作战能力提出了更高要求,仅靠开展实训已难以满足作战需求。各国军队正在寻求利用虚拟现实技术,建立沉浸式虚拟仿真训练环境开展单兵训练,在提升训练效果的同时,又能有效避免训练伤亡,并节省训练费用。沉浸式虚拟仿真训练与传统虚拟游戏训练系统不同,不再通过鼠标和键盘操作,而让士兵完全沉浸在逼真的战场虚拟环境中开展训练,以最大限度贴近实训,既可提升训练效果,又能有效避免训练伤亡,并节省训练费用。

  美国陆军耗资5700万美元研制出的陆军步兵训练系统(DSTS),是近年来首个投入使用的沉浸式军事虚拟仿真训练系统。DSTS包括可穿戴计算机系统、人体传感器、具备光学瞄准镜的仿真武器以及触觉反馈垫。系统允许9名士兵同时参与训练,通过头盔显示系统观察整个虚拟战场环境和其他队员的行动。士兵根据作战任务做出相应的战术动作,例如行走、下蹲、扔手榴弹,以及遇到攻击进行战术躲避并召唤近距空中支援等。

  该系统最大的优点之一是能够提供山地、丛林和沙漠等让人身临其境的战场环境,例如美军在印第安纳的陆军基地就能将阿富汗的地形真实展现给士兵。系统还可以支持各种作战任务,包括大规模作战、非常规作战、平时任务以及民事支援等。由于能够对作战人员进行同一作战环境、同一作战任务的反复演练,因此能极大提高真实训练的效果。此外,DSTS还提供多角度数字场景回放功能。训练结束后,可从第三者视角或者全景视角进行回放,细致观察每个动作,总结训练中的得失,这是在真实训练中难以做到的。

  伴随现代单兵武器系统的科技含量日益提高,真实训练产生的风险和耗费也日渐加大,因此武器系统的虚拟仿真训练更具有无可比拟的优势。

  美国著名武器制造商雷神公司基于VBS2商业游戏引擎开发了新的虚拟作战系统,系统包括两个部分:用于游戏仿真的软件插件和用于控制软件的武器硬件。武器系统的构成、功能在虚拟环境中将得到真实再现,各种按钮、光学瞄准具、弹药发射等都得到了精确复制。系统同样利用了头盔显示技术和运动记录技术,士兵按下按钮等操作信息将实时传回系统,控制虚拟人物做出同样的动作。以“标枪”系统为例,士兵训练一天就可以掌握基本操作技巧,第二天就能在虚拟环境中与分队一起开展战术训练。迄今为止,雷神公司已经为“标枪”“陶”式等单兵反坦克导弹以及“毒刺”单兵近程防空导弹开发了虚拟作战训练系统。

  随着软硬件技术的成熟,未来军队对虚拟环境的需求会继续扩展,能够进一步缩小虚拟与现实之间距离的增强现实技术已经进入军方视野。增强现实是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术,通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知,将虚拟的信息应用到真实世界,并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中,从而实现对现实的增强。它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术。

  美国陆军的未来整体训练环境就是基于这样的思想,陆军合成武器中心下属的国家仿真中心正在开发新的训练模型,运用增强现实技术将真实训练与虚拟仿真训练结合起来,创造无缝、混合的沉浸式增强现实环境,使得士兵的训练与实战无异。该系统包括了大量逼真的战场空间场景,例如在城市作战环境中,士兵在真实的街区执行任务,但是通过头盔显示器能看到建筑物或者废墟后面出现的敌人或者其他情况。预计最终成型的系统将降低集成费用,提高灵活性并减少操作人员。

  虚拟现实训练环境带来的优势是显而易见的,但是目前也存在一些亟待解决的问题。例如,沉浸式虚拟仿真环境中使用头盔显示器可能会让某些士兵产生模拟器眩晕症,可以持续数分钟到24小时不等。在此期间士兵进行驾驶、机器操作、武器训练等将产生不利影响。此外,当前的虚拟现实技术主要注重对物理地形的建模,但是今后大量的非常规作战任务需要士兵掌握作战地区社会文化等人文地形特征,具备一定的跨文化交流能力。而目前针对人文地形建模的实现还有赖于个体和群体行为建模仿真技术以及人工智能的进一步发展,要开发出具有实用价值的综合仿真环境还有很长的路要走。

  需要指出的是,开展沉浸式虚拟仿真训练的目的并非要取代真实训练,而是尽可能利用技术发展,提高训练费效比,降低训练风险,从而整体提高战斗力。可以预见,随着仿真技术的不断进步,更多高质量的虚拟仿真环境会逐步投入使用,对未来军事训练方式将带来革命性影响。

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