《電子技術(shù)應(yīng)用》
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军用VR大幅度降低训练费用

2016-05-10
作者:电子技术应用综合整理

       虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,簡稱VR)可以說是現(xiàn)在最熱門的技術(shù)。VR可廣泛的應(yīng)用于影視、游戲、制造、城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計、工業(yè)仿真、古跡復(fù)原、橋梁道路設(shè)計、房地產(chǎn)銷售、旅游教學(xué)、水利電力、地質(zhì)災(zāi)害、教育培訓(xùn)等眾多領(lǐng)域,可以說是一種革命性的技術(shù)。

       現(xiàn)在VR不僅僅在民用領(lǐng)域被廣泛使用,在軍事領(lǐng)域的價值也被逐漸開發(fā),對于強化軍事訓(xùn)練、加速成軍有著不可小覷的作用。

美國已經(jīng)初步投入應(yīng)用

       美國國防部高度重視仿真技術(shù)的發(fā)展,近十多年來,美國一直將建模與仿真列為重要的國防關(guān)鍵技術(shù)。1992年公布了“國防建模與仿真倡議”,并成立了國防建模與仿真辦公室,負責(zé)倡議的實施。1992年7月美國防部公布了“國防科學(xué)技術(shù)戰(zhàn)略”,“綜合仿真環(huán)境”被列為保持美國軍事優(yōu)勢的七大推動技術(shù)之一。1995年10月,美國防部公布了“建模與仿真主計劃”,提出了美國防部建模與仿真的六個主目標(biāo)。1997年度的“美國國防技術(shù)領(lǐng)域計劃”,將“建模與仿真”列為“有助于能極大提高軍事能力的四大支柱(戰(zhàn)備、現(xiàn)代化、部隊結(jié)構(gòu)、持續(xù)能力)的一項重要技術(shù),并計劃從1996年至2001年投資5.4億美元、年均投資0.9億美元”。同時美國國防科學(xué)局(Defense Science Board)認為建立集成的綜合仿真環(huán)境和仿真系統(tǒng),必須解決五個層次的使能技術(shù),(enabling technologies )(即應(yīng)能解決實現(xiàn)的技術(shù))。

       第一層次——基礎(chǔ)技術(shù)。第二層次——元、部件級技術(shù)。第三層次——系統(tǒng)級技術(shù)。第四層次——應(yīng)用級技術(shù)。第五層次——集成綜合環(huán)境和建模與仿真工程。

       現(xiàn)在美國已經(jīng)把部分VR技術(shù)投入了使用之中。美國陸軍曾經(jīng)演示了其專有的徒步士兵訓(xùn)練系統(tǒng)(DSTS),一個用來教導(dǎo)部隊?wèi)?zhàn)術(shù)和團隊在一個虛擬環(huán)境的可穿戴式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。在空軍基地,美國陸軍第3步兵師——格魯吉亞使用DSTS實行了一個特別的訓(xùn)練方式。DSTS被描述為靈活、便攜以及能適應(yīng)高強度訓(xùn)練的系統(tǒng)。

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       DSTS的實現(xiàn)原理與我們目前熟知的主流VR頭戴設(shè)備一樣,只是身體的旋轉(zhuǎn)和位置的判定他們采用了一個特別的穿戴式設(shè)備 IMUs。

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       美國國防部長Ashton Carter最近還就跑到了海軍BEMR實驗室,視察一部分VR,AR相關(guān)的工作。BEMR的中文名字是海軍混合現(xiàn)實作戰(zhàn)空間開發(fā)。它是美國空間和海上作戰(zhàn)系統(tǒng)中心太平洋分部(SSC Pacific)內(nèi)的一個實驗室。該實驗室主要工作方向為探索作戰(zhàn)空間可視化服務(wù)的大眾化技術(shù)應(yīng)用。該實驗室目前配備了最新最好的私用VR設(shè)備,可支持不同實驗服務(wù)任務(wù)。并通過研究和發(fā)展,提升整體海軍能力,實現(xiàn)作戰(zhàn)人員的最新信息支配。

       除了美國之外,,歐洲對于仿真的研究歷來也十分重視。北大西洋公約組織(NATO)于1992年9月成立了DIS工作組。同年歐洲學(xué)術(shù)界的二百個成員成立了歐洲仿真特殊興趣組,并于次年組建了“仿真未來:新概念、工具和應(yīng)用”基礎(chǔ)研究工作組。制定了仿真基礎(chǔ)研究和開發(fā)為第一優(yōu)先主題。其第二個主題即為開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域。尤其是象并行和分布式仿真這樣的基礎(chǔ)技術(shù),圍繞這個主題將就“仿真互操作性”展開行動計劃。并對應(yīng)于美國DIS工作組成立一些對應(yīng)的“影子”機構(gòu)進行跟蹤研究。

可以大幅度降低訓(xùn)練費用

       各國大力發(fā)展VR技術(shù)在軍事上的應(yīng)用,很重要的一個原因就是可以大幅度降低訓(xùn)練費用。你可以想象VR技術(shù)所帶來的節(jié)約程度。當(dāng)訓(xùn)練一個戰(zhàn)斗機飛行員時,VR僅需使用20000美元一個的頭顯和駕駛艙模型就可以,而啟用一架真實的飛機則要花費100萬美元甚至更多,后續(xù)還需要擔(dān)心使用損毀等問題。

       目前,模擬訓(xùn)練是VR軍事應(yīng)用中的一個重要部分,可以讓士兵們親身實踐戰(zhàn)場上的感覺。BEMR的首席技術(shù)專家Arne Odland說:“在過去的幾十年里,VR技術(shù)一直被用作模擬訓(xùn)練,主要用于那些在真實系統(tǒng)上十分昂貴甚至危險的項目?!爆F(xiàn)在BEMR現(xiàn)在正在探索更多的使用案例去提高戰(zhàn)場的可視化,力求可以更好的為戰(zhàn)場上的每一個士兵提供信息幫助。

       在如今VR技術(shù)大眾化的環(huán)境下,花費和使用方面都會產(chǎn)生巨大變化。大眾化意味著我們可以用相對低的價格獲得更高質(zhì)量的設(shè)備,讓VR技術(shù)應(yīng)用的更廣?,F(xiàn)在,伴隨著成本的降低,政府可以利用大眾消費版VR去大大降低軍隊費用并提高軍隊能力。大眾版硬件幾乎價格將會比專業(yè)級低100倍甚至更多,這種大眾VR可以很好的幫助士兵訓(xùn)練。

       實際上VR技術(shù)的廣泛應(yīng)用,無論是對駕駛員進行成功訓(xùn)練的飛行模擬器,或是用來訓(xùn)練軍事作戰(zhàn)人員虛擬戰(zhàn)場,或是基于仿真的設(shè)計包括幾何外形,傳動物理特性和動力學(xué)特性的在建?;A(chǔ)上,完成的虛擬樣機,還是通過仿真模型在計算機上仿真生產(chǎn)全過程,實現(xiàn)產(chǎn)品的工藝規(guī)程,加工制造等生產(chǎn)出的虛擬產(chǎn)品,都已有許多成功事例。

中國起步早技術(shù)發(fā)展水平高

       中國非常重視仿真技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用,在VR大發(fā)展的今年,也更加重視仿真對軍事訓(xùn)練的促進作用。

       我國軍用仿真技術(shù)的發(fā)展已有四十年的歷史。建成了航天機電集團以北京仿真中心為代表的,科技集團以上海八院八部的射頻、紅外仿真系統(tǒng)為代表的服務(wù)于各類新型導(dǎo)彈、衛(wèi)星、運載火箭和魚雷等仿真的“八大仿真系統(tǒng)”以及用于新型軍機研制的飛機工程仿真系統(tǒng),為仿真技術(shù)的研究和應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。

       上世紀90年代我國開始對分布交互仿真,虛擬現(xiàn)實等先進仿真技術(shù)及其應(yīng)用進行研究,開展了較大規(guī)模的復(fù)雜系統(tǒng)仿真,由單個武器平臺的性能仿真發(fā)展為多武器平臺在作戰(zhàn)環(huán)境下的對抗仿真。

       現(xiàn)在研制出了連續(xù)系統(tǒng)仿真語言ICSLⅡ和ICSL++仿真環(huán)境,連續(xù)/離散(事件)系統(tǒng)仿真語言IHSL和圖形輸入仿真語言IFAS等通用仿真語言及射頻、紅外、反坦克導(dǎo)彈、衛(wèi)星、戰(zhàn)略導(dǎo)彈和運載火箭等半實物仿真專用軟件。正在研制基于高檔微機、工作站通用、并發(fā)、一體化仿真軟件。堅持邊建邊用的原則,在應(yīng)用方面取得顯著成果。

       未來隨著技術(shù)的發(fā)展,VR必將在軍事領(lǐng)域更加大放光彩。

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