虚拟仿真技术的发展概况

        早期军事仿真训练的目的,是对单一作战人员的武器操作技能进行训练,后来发展到训练作战人员的协同与对抗能力,现在则发展为进行战术联合演练,训练作战指挥员的指挥能力,或评价战术想定,选择{zj0}作战方案。仿真训练的设施和手段,也由原来的单武器平台经过局域网互联的单兵种多武器平台,发展成现在的大规模高速远程网络支持的多兵种多武器平台环境。

(一)萌芽阶段(20世纪50年代至 60年代)

用计算机进行军事仿真训练的研究和应用工作开展较早。早在20世纪50年代,单一平台的仿真系统已经得到了广泛的应用。当时已经有了大量的用模拟计算机控制的飞行模拟器。

19626GE公司为阿波罗登月计划开发了一个飞行模拟器,当时投入使用的系统已经能够显示地面上的一些简单纹理。

1962年,美国麻省理工学院林肯实验室的Ivan Sutherland发表了一篇题为“人-机通讯的图形系统”的博士论文,首次使用了“Computer Graphics”这个术语,从而确立了计算机图形学作为一崭新的独立的科学分支。

1963年美国林克公司生产了{dy}台数字电子计算机式的波音727飞行模拟器。

1965年,Ivan Sutherland在一篇名为“The Ultimate Display({zj2}的显示)”的论文中,首次提出了一种全新的、富有挑战性的图形显示技术,即能够使观察者直接沉浸在计算机生成的虚拟世界之中。同时,他还可以用手、脚等部位以自然的方式与虚拟世界进行交互,虚拟世界会产生相应的反应。这一理论后来被公认在虚拟现实技术中起着里程碑的作用,所以人们称Ivan Sutherland既是“计算机图形学”之父,也是“虚拟现实技术”之父。

1966年,美国的MIT林肯实验室研制出了{dy}个头盔式显示器(HMD—— Helmet Mounted Display)1968年,Sutherland在哈佛大学的组织下开发了头盔式立体显示器,后来又开发了{dy}个虚拟系统。

(二)初步发展阶段(20世纪70年代至 80年代)

1973年年,Myron Krueger提出了“Artificial Reality”一词,这是最早出现的有关虚拟现实方面的词语。

70年代,美国的F16 飞行模拟器的视景系统具有135度×40度范围的视场角,因此影像十分清淅,有助於起落飞行及攻击目标。

1978年,美国的一个空军上尉在一篇论文中首次提出了联网仿真的思想。

80年代,美国NASA及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究,并取得了令人瞩目的研究成果。

1983年,美国国防部高级研究计划局(DARPA——Defense Advanced Research Projects Agency)和美国xx联合实施了仿真网络(SIMNET——Simulation Networking)计划,通过网络把地面车辆(坦克、装甲车)等模拟器连接在一起,形成一个整体战场环境,进行队组级的协同作战训练和演习。

SIMNET采用了一种无中心服务器的对等式网络体系结构,即整个仿真网络环境中没有中心服务器,各仿真节点之间是xx平等的关系,每一个仿真节点即可以是信息提供者,同时也可以是信息接受者。这种网络结构在一定程度上减少了对网络带宽的要求,同时还增加了网络的稳定性,不会因为某一仿真器的异常终止而导致整个仿真任务的终止。

1990年,这个系统包括了约260个地面装甲车辆模拟器和飞机飞行模拟器,以及通讯网络、指挥所和数据处理设备等,这些设备和人员分布在美国和德国的11个城市。通过这个系统可以训练军事人员和团组,也可对武器系统的性能进行研究和评估。这就是早期的分布交互式仿真系统(DIS——Distributed Interactive Simulation)。分布交互式仿真也称为先进分布仿真,是指以计算机网络为支持,用网络将分布在不同地理位置的不同类型的仿真实体对象联结起来,通过仿真实体之间的实时数据交换构成一个时空一致、大规模、多参与者协同作用的综合性仿真环境,以实现含人平台、非含人平台间的交互以及平台与环境间的交互,其主要特点体现在分布性、交互性、异构性、时空一致性和开放性等五个方面。

(三)高级发展阶段(20世纪90年代至今)

1990年,美国国防高级研究计划局提出了聚集级仿真协议(ALSP——Aggregate Level Simulation Protocol)的概念。所谓聚集级仿真,是指军、师、团、营、连等xx单元级的构造仿真而不是单个实体的仿真。这个协议主要研究聚集级的分布交互式仿真系统的体系结构、标准、和关键技术,用来将现有的多个聚集级作战仿真应用通过局域网或广域网互联。

荷兰1992年完成的毒刺导弹训练器(VST)是虚拟现实技术用于单兵武器模拟设备的代表作,它在头盔内形成一个空间动态立体场景;随操作者的头部动作而相应改变场景,以训练操作者对付敌方飞行器的机动能力和瞄准能力。

1994年,DIS的规模在美军已达到连接15个地方的近10000个实体(武器平台)。

199510月,美国国防部制定了一个建模与仿真主计划(MSMP——Modeling and Simulation Master Plan),这个计划明确了建模与仿真工作的发展目标,介绍和定义了建模与仿真的标准化过程,从而确保此过程的通用性、可重要性、可共享性和互操作性。这一目标代表了美国军方的建模与仿真的发展方向。

美国军方为加速发展大型的分布式xx信息系统C4ISR (Command, Control, Communication,Computers,Intelligence,Surveillance and Reconnaissance)系统,从高层管理机构开始,强调统一认识、统一行动,在规范化的系统框架下加速发展公共支持技术,提出了高层体系结构(HLA——High Lever Architecture)的概念。HLA主要包括建模规则、模型模板等技术规范,并提供运行时的基本支撑环境,用于支持各类仿真器和xxxx互操作的分布式仿真。从此,美国军事仿真办公室将研究重点逐渐从DIS转移到HLA,并将HLA作为分布式虚拟战场环境和其他类似的xx仿真应用开发的基础。

首次应用HLA体系结构的合成战场环境(STOW——Synthetic Threaten Of War)是由美国美国国防部高级研究计划局资助的分布交互仿真研究项目,于199710月成功地举行了大规模军事演习STOW-97。该系统实现了高分辨率合成战场环境下(包括高分辨率的实体模型、高分辨率地形、高逼真度的环境效果和战场现象)的军事训练演习,演习涵盖了两栖作战、扫雷作战、战区导弹防御、空中打击、地面作战、特种作战、情报通信等各军兵种的作战任务。模拟的战场范围为500×750平方公里,由分散在美、英两国的5个仿真站点组成,包括了3700多个仿真平台、8000多个仿真实体对象。

2001年,美空军拨款2000多万美元,专门聘请专家学者、虚拟游戏制作人,协助设计xx虚拟现实模拟训练系统,演练攻击冰天雪地里、山地中及沙漠里的恐怖分子小分队。同时,还能进行直升机营救模拟训练等。

2002年,美国进行了名为Millennium Challenge 2002的联合综合演练实验。这是一个基于C4ISR现场指挥系统与计算机仿真的分布式虚拟战场系统的联合军事演练,共涉及3万个实体,17个不同地区的44个子系统,包括现场实体、虚拟实体、计算机生成兵力等不同类型的演练实体,每天24小时不间断地演练了3个星期。

2006年,美国空军首次完成了全美范围的代号为“虚拟之旗2006的虚拟仿真演习。演习采用联网模拟器建立一个真实的模拟战场,对机组人员、空间和地面操作员进行测试。大约75%的机组人员能够在各自的基地参加演习。

美空军又投入12亿美元研究一种虚拟游戏机大小的新型虚拟仿真飞行战术系统,能随时联接各种情报系统,实施战术训练,并准备为每个飞行中队配发一台。英、法投入近千万美元研制“微软模拟飞行训练系统”,以便更新航空联队使用的三维图像式虚拟现实模拟训练系统。日本、德国也研制成功多维虚拟飞行系统。可以预见,未来虚拟仿真训练系统将趋于小型化、综合化、游戏化。



郑重声明:资讯 【虚拟仿真技术的发展概况】由 发布,版权归原作者及其所在单位,其原创性以及文中陈述文字和内容未经(企业库qiyeku.com)证实,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。若本文有侵犯到您的版权, 请你提供相关证明及申请并与我们联系(qiyeku # qq.com)或【在线投诉】,我们审核后将会尽快处理。
—— 相关资讯 ——