国内外军事仿真系统引擎发展概况

徐磊

摘要：随着计算机技术特别是虚拟现实技术的飞速发展，计算机仿真被大量运用到军事领域，运用仿真训练系统对官兵进行模拟训练是目前很多国家军事训练所采用的一种重要手段。本文介绍了国内外军事仿真训练系统引擎的发展现状，对于促进仿真训练系统在我军军事训练中的应用，提供理论参考的意义。

关键词：仿真系统;军事;发展

一、国外军事仿真系统引擎技术的发展概况

美国军事部门一直是军事仿真系统的主要开发者，虚拟现实技术最早由美国航空航天局（NASA）和军事部门为实现实时仿真提出并开发出来的一项高端技术。从90年代初起，美国率先将虚拟现实技术用于军事领域，他们先后研制出了各种各样的仿真训练系统供部队训练，这种训练方式不仅节省了训练费用，而且提高了训练质量。归纳起来，主要用于以下几个方面：

1.构建虚拟战场环境

通过相应的三维战场环境图形图像库，包括作战背景、战地场景、各种武器装备和作战人员等，为使用者创造一种险象环生、逼近真实的立体战场环境，以增强其临场感觉，提高训练质量。例如，技术研究与试验建模体系结构（MATREX）项目是美国陆军最重要的建模与仿真环境，该项目可以提供统一的建模仿真架构、辅助工具以及基础设施，使得具有各种分辨率的真实、虚拟和构造的军事应用之间的集成和使用便得非常容易;在阿富汗和伊拉克战争中，美军采用综合了航空照片、卫星影像和数字高层地形数据来生成高分辨率的作战区域三维地形环境，以几乎一致的三维环境来训练执行任务的战斗机飞行员。

2.进行单兵模拟训练

仿真训练系统最早就是针对单兵操作武器装备的，因此在单兵训练系统中的应用也最为广泛和成熟。例如美国的“F-16”战斗机虚拟训练模拟器采用了三维图形可视化生成系统、全封闭立体头盔显示器、三维交互式声音合成技术、Provision高性能图形工作站等先进的技术手段，并设计了与实物同样大小的战斗座舱;来自佛罗里达Raydon公司的虚拟勇士互动（VWI）训练机帮助士兵在虚拟的战场进行训练并与仿真的车队、坦克、装甲车和直升机进行互动;2010年，美国空军已经采购了空军的建模与仿真训练工具包（AFMSTT）用于开发空中战争仿真（AWSM）模型，该模型提供了一个大型仿真环境，并被用于更多的军事训练中;目前，美军军方宣布正式采用CryEngine 3游戏引擎，作为军方Dismounted Soldier这一仿真模拟训练系统的引擎，预计将在2012年1月完成整套系统的整合。

3.进行近战战术训练

运用虚拟现实技术分布式交互仿真并结合现代网络通信技术，通过作战模拟训练中心控制设置在不同地域的作战单位及各级指挥官处的模拟系统终端来实现不同地域、相同环境的模拟作战训练。例如，美国陆军的“近战战术训练系统”（CCTT）采用先进的主干光纤系统网络并结合分布式交互仿真，建立一个虚拟作战环境，能够仿真包括“艾布拉姆斯”坦克、“布雷得利”战车、HUMVEES武器系统在内的多种武器装备，供作战人员在人工合成环境中完成作战训练任务。

4.进行诸军兵种联合演练

在网络技术的支持下，通过建立一个虚拟战场，使参战多方同处其中，并结合高度逼真的合成虚拟环境进行对抗作战演习和训练。例如，美军开发的大规模合成虚拟训练环境（STOW）、联合训练仿真系统（JISMS）等。美军最近几年举行的一系列大规模军事演习，如“千年挑战2002”的联合军事演习（Millennium Challenge 2002， MC02）、虚拟红旗（Virtual Red Flag）、“统一探索2006”军事训练等都是在这些系统上完成的。这些演习几乎都使用了跨全美的虚拟合成地理环境，其中包括了不同逼真度的动态地形、各种道路、武器毁伤对物体与地形的影响和各种自然现象等。

二、国内军事仿真系统引擎技术的发展概况

我国是发展和应用模拟训练技术较早的国家之一，先后研制成功了各种配套的飞行模拟器、防空导弹武器指挥控制模拟训练系统。相继掌握了计算机成像、图形、图像显示技术、多媒体技术以及精确控制机体和弹体运动平台技术等。二十世纪九十年代在分布式交互仿真（DIS）、虛拟现实（VR）技术和计算机生成兵力（CGF）技术等方面的研究和应用上获得了跨越式发展，如成功研制空中飞行模拟试验机，建成了基于DIS和HLA混合坐标系结构以及虚拟战场环境的综合防空多武器平台仿真示范系统等。

自1996年起，北京航空航天大学虚拟现实与可视化新技术教育部重点实验室在国家863计划地支持下，与浙江大学、国防科技大学、海军潜艇学院、装甲兵工程学院等单位共同研发建立分布式虚拟环境基础信息平台（Distributed Virtual Environment Network，DVENET）。DVENET通过专用广域计算机网络将不同地理位置的虚拟仿真终端互联，整合到虚拟战场中，进行异地协同操作与战术演练。DVENET主要由系统环境和一系列开发环境构成，基于DIS标准实现，解决了一些关键问题，为今后的研究提供了理论依据和技术指导。

参考文献：

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[2]田川，田卫萍，齐和平.敏捷，聚集，集中——美军指挥与控制的发展方向[C].神经中枢2009中国指挥与控制高层论坛论文集.国防工业出版社，2009

[3]军事科学院军事百科研究所.当代最具影响力的军事技术（一）[J].军事百科，2005（1）：64-66