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浅析仿真在军事应用中实现的支撑技术

作者：王群辉张跃军史建波日期：2016-01-14 15:07 来源：未知

【文章摘要】
本文就军事应用中的仿真实现进行了分析，对军事仿真中系统建模、软硬实现、实景仿真、交互控制、虚拟现实等支撑技术进行了探讨。
【关键词】
仿真；建模理念；人机交互
仿真技术是一门综合技术，具有多个领域的技术相互融合的性质，现代科学为它装备复杂的技术设施。良好的仿真技术环境推动了军事战略、战术和指挥控制手段的变革，在作战模拟、仿真训练等军事应用中已经具有了不可替代的地步。仿真训练系统，就是综合运用虚拟现实技术，在视觉、听觉、触觉等方面为受训者生成一个极为逼真的未来战争虚拟环境，使受训者最大限度地得到近似实战化的训练。军事应用中对仿真技术发展的这种需求，及仿真训练系统的可实现性，源于有关支撑技术的发展。
1 确定合适的建模理念、手段和方法
由于仿真是基于模型，甚至是基于虚拟模型的试验科学：它通过构造系统模型，在模型上做试验，对试验结果进行分析，取得和真实事件相同的效果，因而具有安全经济可控、便于观测、无破坏性、可多次重复等显著的优点。仿真技术的这些优点就是仿真具有强大生命力之所在。仿真技术的发展源于军事需求，过去直到今天的军事需求都是仿真技术发展的主要推动力，能否构建合理的系统模型并检验其正确性是“基于模型试验”的仿真技术赖以生存的基础。随着仿真在军事应用范围中的不断拓宽，近年来建模与验模理论、方法的研究成果不断发展，包括连续系统、离散事件系统及各类分布系统的建模理念与方法的成果，VVA技术（即系统模型的校核，仿真模型的难以及仿真结果的认可技术）成果，以及人工智能技术成果等。这就需要我们在仿真建模中选择正确的、合理的建模技术，以便于实现我们仿真系统，这是我仿真系统实现的基础。
2 选择合格的开发硬件、软件和算法
国家和平离不开军事应用，仿真因其安全可行、经济实惠、可靠有效等方面的特点应用在军事的各个方面，如武器系统的设计生产，检验定型和实战推演、训练模拟中都有其存在的价值。但要达到仿真效能的实现，就要选择适格的数学算法、软件程序和硬件设施。
能否实现、达到何种精度、需要什么样的效率，是不是正确表达所要仿真的事物，及实现的便捷性和自动化程度是仿真设计中要综合考校的。仿真技术是对数据计算、处理并高度整合、融合的过程，这都要受制于仿真设计的硬件、软件和算法。要达到所要实现的仿真效果就是在考虑现存仿真计算机系统软硬件的处理速度、网络通讯、存储容量等硬件方面的实现能力下，并根据应用范围中仿真需要实现的精确性、便捷性、效率性、可靠性等，通过不同的事件如串、并行，离散、连续等不同情况下选择不同的算法，当然还可利用人工智能等来优化算法。
3 模拟合理的系统情境、样式和操作
利用VR仿真技术，进行形象思维和抽象思维结合，可以充分提升军事应用中的效能。如战斗员可以在虚拟的战场上体验真实的战争环境和氛围；技术员可以在模拟的武器装备上进行训练操作，增强操作水平；指挥员还可在与虚拟的N维战场中去动态的模拟、推演、观察战场变化，推敲作战计划、制定作战方案。
如何建立实物仿真？模拟合理的系统情境、样式和操作，这就需要模拟实际的物理设备和装置，根据我们所要仿真的环境，通过各种设施、模拟器（如转台、负载模拟器、射频红外目标模拟器、压力模拟器等）、计算机技术（如多媒体技术、信息机术等）等来设计运动系统、飞行系统、视景系统、音响系统等仿真环境系统，来产生和实际相同或相似的声音、光线、力学和运动等物理效果，令使用着在仿真系统中能通过回路操作感觉到身临其境的感受。
4 设计合情的人机交互、虚拟和现实
人机交互是指利用人——机接口技术，让使用者在仿真回路中，通过输入、反馈和控制等人机交互技术，对仿真环境进行感知和操纵。合乎情理的人机交互能使操作者在真实和虚拟结合的交互中，没有产生虚假或尽量少的不真实的感受。这就需要用到计算机技术（如人文科学技术、机电技术等）、传感技术、人工智能技术等，来模拟真实的感觉，如具有视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等不同感知的逼真世界。
仿真是基于模型的试验，利用计算机仿真技术进行仿真与VR技术（虚拟现实）具有相似的地方，都是通过数学、物理等建模手段来产生和真实相仿的环境，来实验或训练，其区别是VR（虚拟与现实）增加了计算机生成的虚拟环境。虚拟与现实技术为复杂的训练仿真提供了新手段，尤其是在人参与的系统中，如生物、医学、军事训练等仿真系统中，对思维、推理、模演等方面的发展增加了新的手段。
5 结论
仿真技术的发展源于军事需求，又推动了军事应用，过去直到今天军事需求都是仿真技术发展的主要推动途径。军事领域需求的广泛性和多样性又为仿真技术的展提供了更多的支撑技术。仿真系统的开发、设计、制作和实现的过程中的每一个环节（选择模型、硬件、软件、算法、情境、交互、VR等）都要具有其实现的支撑技术。军事应用中仿真训练系统的实现，离不开现有条件下的技术支撑，一个好仿真系统就要考虑正确的模型、合理的成本、真实的环境、优异的交互、良好的VR等方面实现的支撑技术。
【参考文献】
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[2] Tozour Paul. Building an AI Diagnostic Toolset. AI Game Programming Wisdom. Charles River Media，2002
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