军事仿真技术:从虚拟战场到实战训练的全面应用
军事仿真技术:从虚拟战场到实战训练的全面应用
随着云计算、大数据、人工智能技术的发展和仿真技术优势的凸显,世界各国越来越意识到仿真技术在军事领域的巨大作用,并已逐渐将军用仿真领域的竞争视为现代化战争的“超前智能较量”。
仿真技术是应用仿真硬件和仿真软件通过仿真实验,借助某些数值计算和问题求解,反映系统行为或过程的仿真模型技术。军用仿真系统是利用仿真技术针对军事应用专门构建的仿真模拟系统。可对海、陆、空、天、电、网等作战元素、武器装备性能以及作战行动等进行量化分析,进而精确模拟战场环境、呈现相关战场态势,实现作战体系的效能评估和智慧决策辅助。
考虑到将仿真技术真正服务于装备的系统论证、方案设计、关键技术验证、系统集成试验、系统训练等全寿命周期,军事仿真特别注重实况、虚拟、构造仿真的结合,即LVC仿真技术。分布式架构和多种对象的组合,要求仿真系统采用HLA结构,并且能够广泛地集成不同的要素,特别是能够灵活地替换、组合和混合LVC的模型或实装信息,满足多层次、分布式、多颗粒度、混合建模的要求。
目前主要可应用在以下几个方面:
虚拟战场环境仿真
采用虚拟现实技术使受训者在视觉和听觉上真实体验战场环境、熟悉将作战区域的环境特征。用户通过必要的设备可与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体验。
部队训练仿真
训练仿真是一种物理模拟技术的应用。它主要是通过模拟实车、实兵或实战环境,如目前使用较多的驾驶模拟仿真系统、多用途复合激光作战仿真系统等,来培养单兵或小范围作战编组的作战技能。
作战仿真
建立一个“虚拟战场”,使参战双方同处其中,根据虚拟环境中的各种情况及其变化,实施“真实的”对抗演习。在这样的虚拟作战环境中,可以使众多军事单位参与到作战模拟中而不受地域的限制,大大提高了战役训练的效益;还可以评估武器系统的总体性能,启发新的作战思想。
指挥决策仿真
利用虚拟现实技术,根据侦察情况资料合成出战场全景图,让受训指挥员通过传感装置观察双方兵力部署和战场情况,以便判断敌情,定下正确决策。虚拟现实技术可以使相距几千公里的士兵与作战指挥人员在网络上进行对抗作战演习和训练,效果如同在真实的战场上。
武器平台仿真
武器平台仿真包括武器技术仿真、武器系统仿真等。世界各军事强国竟相在新一代武器系统的研制过程中不断完善仿真方法,改进仿真手段,以提高研制工作的综合效益。它对提高新一代武器系统综合性能,减少系统实物试验次数、缩短研制周期,节省研制经费,提高维护水平,延长寿命周期,强化部队训练等方面都可大有作为。
例如美军最新的探索就是采用数字孪生技术,实现了在武器研制、生产、训练、作战支持的全过程的模型化驱动,虚拟装备与实装虚实融合,最终实现以虚控实。
LVC仿真技术的发展,除了架构和驱动技术外,如何将MBSE流程中流转的装备模型集成进来,一直是一个高价值、高难度的关键问题。
我国相比欧美,在军事领域对仿真技术的应用比较晚。但随着仿真应用需求的快速增长,我国也在此领域不断地增加投入,加快研究与开拓的步伐。
解决方案
试验训练解决方案主要由试训导调评估平台、试训一体化平台和综合保障系统组成,综合集成了试验训练全要素(法规、标准、单元、力量、结构、数据、信息、软件),覆盖武器装备试验领域、部队训练领域、作战研练领域,能够构建全局性、综合性和延伸性的包含“要素-系统-体系”的试验训练体系,实现试验训练“虚实一体、联合一体、逻辑一体”,提升部队试验训练整体效能。试训导调评估平台具有试训任务统筹管理、试训过程导调控制,试训效果分析评估等功能;试训一体化平台具有试训场景分析、装备及战术战法体系论证、设计、建模、导调控制及效能评估等功能,具备核生化、电磁等试验训练环境构设能力。
试验导调评估服务子系统
导调评估服务系统基于以太网,以集成平台为核心,各子系统通过集成平台的支持、协调和管理,在保持各自独立性的基础上,相互间达到数据库、操作平台、操作界面的统一,实现信息共享、功能联动、监控一体。系统改变了试验导调评估服务管理落后、技术落后、信息落后的问题,改进了试验数据分散,试验数据评估统计困难、试验任务执行和试验实时执行状况信息获取不及时的现状。
系统包括了试验任务筹划模块、试验导调控制模块、综合态势模块、试验管理模块、试验评估管理模块、导调评估态势展示、系统管理模块。
试验统筹管理
试验计划管理
试验指令下发
试验统计展示
试验导调
评估服务
子系统
试验评估态势
试验告警管理
试验态势监控
特情注入
试验训练一体化平台
试训一体化平台是集试验、系统仿真、系统训练、测试与控制、试验规划、资源管理、数据分析与展示,数据存储与管理等功能为一体的实时分布式应用支撑平台,其目的在于构建一个标准化、一体化,具有可扩展性和通用性的实时数据试验仿真环境,实现众多分散实验室的各个分系统之间、实验室与实验室之间的无缝连接,互相操作和资源共享。
主要功能指标
- 支持仿真模型的组件集成开发,提供仿真模型组件执行引擎
- 支持作战想定的三维可视化编辑功能,生成仿真想定
- 支持仿真试验的分布式部署规划与管控
- 支持仿真试验的运行监控
- 支持仿真运行的作战态势演示
- 支持试验过程数据的采集与回放
- 提供仿真数据的分析评估支持
试验训练环境构建
该子系统能够实现在核生化训练领域、电子对抗训练、装备保障特定训练环境构建,可进行武器装备试验、部队训练、作战演练,实现试验训练“虚实一体、联合一体、逻辑一体”。
生化/化学武器袭击模型
核武器袭击模型
电子干扰仿真模型
装备保障
多功能广谱雷达诱饵
多功能广谱雷达诱饵是一款整合软件无线电、电磁兼容等多种前沿科技,专门针对防空火控雷达的电磁指纹、光学外形及红外特征研发的仿真产品,具有高仿真、宽频域.结构轻巧、造价低廉等特点。
应用场景
战时可以作为电磁诱饵,当做火控雷达的“贴身护卫”,作为第五维空间的电磁“民兵”,虚虚实实电磁领域出奇兵。
平时可以作为训练保障器材,当做电磁靶标检验反辐射导弹打击效能,替代实装全域构建电磁态势,用于科研试验辅助新产品研发,用于教学实验在宽频域范围探究雷达机理等。
光电对抗训练系统
光电对抗训练系统采用飞航式红外/激光/电视等多模光电模拟目标,用于光电对抗分队进行控制引导、侦察告警、探测跟瞄、施放干扰等课目的训练,通过等效模拟空中来袭光电 类电子目标的工作体制、运动轨迹,训练学员光电对抗装备操作,并对训练效果进行考核评估。