虛擬與真實的交融

隨著現(xiàn)代高新科學技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)在世界各國的軍事領(lǐng)域中得到了廣泛應用，使軍事訓練的內(nèi)容、方式、體制以及時空范疇發(fā)生了根本性的變革。以計算機為主體的數(shù)字化模擬技術(shù)已經(jīng)在作戰(zhàn)指揮、軍事訓練、戰(zhàn)法研究等方面取得了革命性的成果，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生的輕武器射擊模擬訓練系統(tǒng)以其特有的科學性、經(jīng)濟性、真實性和安全性等諸多優(yōu)勢，引起世界各國軍警的高度重視，被視為信息時代提高軍警日常訓練的自動化程度和射擊訓練技巧的有效途徑。

優(yōu)點與不足并存

射擊模擬訓練是一種物理模擬技術(shù)的應用，主要是通過建立各種模型來模擬各類作戰(zhàn)行動及其效果，例如：模擬實車、實彈或?qū)崙?zhàn)環(huán)境，培養(yǎng)單兵、單車或小范圍作戰(zhàn)編組的作戰(zhàn)技能，使他們在真正走向?qū)嵄鴮崗椦萘暻熬鸵丫邆湎喈數(shù)摹皯?zhàn)斗力”，甚至可以通過模擬訓練熟悉尚未裝備的武器系統(tǒng)，為未來戰(zhàn)爭作好準備。

六大優(yōu)點

訓練費用大大減少 利用計算機模擬仿真來實施對不同人員的訓練，可改善射擊訓練條件，大大提高射擊訓練效果，更主要的是可以減少對武器裝備的損耗以及彈藥的消耗，節(jié)省大量的訓練費用。1993年，美陸軍利用模擬訓練的方式進行了“露易斯安娜演習”，為制定下一代武器及人員編制計劃提供了有效的論證數(shù)據(jù)，僅此一項就節(jié)約經(jīng)費20億美元，成效之大可見一斑。

訓練時間和空間大大縮減 模擬訓練比實際訓練更容易組織，縮減了組織程序，可以大量縮短訓練時間。此外，實際訓練中的大空間占有現(xiàn)象在模擬訓練中也不復存在，尤其是射擊訓練，不再受射程等問題的限制，還可以擴展各種武器系統(tǒng)的應用范圍。

戰(zhàn)斗場面更具真實感 由于與虛擬現(xiàn)實技術(shù)有關(guān)的眼球跟蹤技術(shù)、高分辨率圖像生成與顯示技術(shù)、快速成像技術(shù)、高度真實感的聲音處測技術(shù)、通過接觸產(chǎn)生的人體肌肉反饋技術(shù)以及高速計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬的立體空間更加逼真、完善，使參訓人員越來越近似于置身于真實的戰(zhàn)場環(huán)境。例如，在訓練中完全可以實現(xiàn)真人影像對抗射擊，既實現(xiàn)了戰(zhàn)術(shù)與技術(shù)應用的真實性，又消除了實際武器系統(tǒng)對參訓人員可能造成的傷亡。

交互能力大大增強 仿真系統(tǒng)的交互是指通過計算機傳輸系統(tǒng)將通信手段與射擊仿真技術(shù)相結(jié)合，形成一個在時間和空間上相互耦合的虛擬實戰(zhàn)環(huán)境，使地域上分散在不同地點的新武器系統(tǒng)、作戰(zhàn)單位或個人，能夠同時在一個綜合仿真環(huán)境下進行模擬作戰(zhàn)，并互相交流射擊感受，可更好地提高參訓人員的射擊水平和臨戰(zhàn)應變能力。

訓練安全性大大提高 在模擬訓練中的參訓人員可能會“戰(zhàn)敗”、“受傷流血”，甚至“死亡”，但絕不是真正的流血和死亡，而是對戰(zhàn)場環(huán)境的一種模擬。正像一位軍事訓練專家說的那樣：今天“死”在模擬戰(zhàn)場上，為的是明天在真正的戰(zhàn)場上好好地活著。

對環(huán)境的污染和破壞得以避免 環(huán)境保護已愈來愈受到世界各國的重視，而每次真槍實彈的演習對環(huán)境的污染和破壞都非常嚴重，這在模擬訓練中則是完全可以避免的。

三點不足

隨著時代的進步，科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，仿真技術(shù)越來越完善，模擬效果也越來越逼真。但盡管如此，模擬訓練仍不能作為唯一的訓練方式，因為有許多事物目前還難以或根本無法模擬。例如人的靈感，敵方指揮官隨機的作戰(zhàn)思想等；同時，模擬系統(tǒng)產(chǎn)生的視覺運動信號和人的感覺之間存在差異，新手還易引起“頭痛、惡心、嘔吐、眩暈”等病癥；另外，目前模擬訓練技術(shù)只能對直瞄武器系統(tǒng)的戰(zhàn)場效果復制，尚不能完全復制間瞄火力以及手榴彈、榴彈發(fā)射器等武器的戰(zhàn)場效果。因此，實況訓練仍然是射擊訓練的基礎(chǔ)。

兩種模擬訓練方式比照

射擊仿真訓練主要有以下兩種方式。

二維影像模擬仿真訓練

信息戰(zhàn)時代，數(shù)字化戰(zhàn)場上的士兵必須具有快速反應、收集地形信息、適應各種作戰(zhàn)環(huán)境的作戰(zhàn)技能，而激光模擬仿真系統(tǒng)為數(shù)字化士兵提供了這個條件。激光射擊模擬仿真系統(tǒng)是一種利用激光具有亮度高、方向性好、顏色單純的特性，再輔以電子設(shè)備的模擬裝備。從表面上看，它類似于電子游戲，并且由于其與真實情況十分相近，因而可以使士兵完全沉浸其中，機動靈活地去處理戰(zhàn)場上出現(xiàn)的各種情況。通過訓練，可以大大提高士兵的作戰(zhàn)技巧。

如國產(chǎn)的MX系列影像模擬射擊訓練系統(tǒng)是一套基于微計算機技術(shù)，綜合運用激光、圖像識別、數(shù)據(jù)處理等技術(shù)的靈活機動的多媒體模擬訓練系統(tǒng)，可訓練學員在無傷亡的情況下熟練使用小口徑武器。學員們在該系統(tǒng)的多種仿真環(huán)境下進行反復訓練后，可提高自身反應速度、提高射擊準確率，并且訓練正確的使用武器的方法。

該系列系統(tǒng)中的MX－3、MX－4和MX－5型是專為公安機關(guān)警察及武裝部隊進行射擊訓練開發(fā)的新一代專業(yè)智能模擬演練系統(tǒng)。其具有激光射擊模擬訓練和實彈射擊雙重訓練功能，其中激光射擊模擬訓練的目的是使受訓者獲得接近實彈射擊的訓練效果，而實彈射擊訓練的目的是使得受訓者在突發(fā)事件的環(huán)境下體驗實彈射擊的膽魄。其激光射擊模擬可以逼真地模擬實彈射擊的彈著點及聲效，而且還能將“彈道”顯示、中靶環(huán)數(shù)和成績統(tǒng)計自動生成檔案，永久保存，需要時還可隨時調(diào)出查詢、打印，從曲線圖查看分析訓練成績、彈著點分布圖等等。該系統(tǒng)還可以使用多種靶型，包括真人模擬靶，都可以對命中情況進行識別，徹底擺脫了“投影式”或“屏顯式”射擊模擬系統(tǒng)環(huán)境仿真度不高、投資大的問題，使訓練更接近真實。經(jīng)測試證明：即使是從沒有打過槍的人，經(jīng)過在該系統(tǒng)上訓練一段時間后，射擊水平也會大大提高，而同樣的效果如果完全用實彈來練習，所耗費的人力物力難以想象。

MX訓練系統(tǒng)主要由以下幾個分系統(tǒng)(子系統(tǒng))構(gòu)成：總控臺；計算機處理、數(shù)據(jù)存儲及成績統(tǒng)計子系統(tǒng)；圖形／圖像子系統(tǒng)；圖像識別子系統(tǒng)；仿真音響子系統(tǒng)；激光模擬武器以及激光／實彈射擊屏。

當進行激光模擬射擊時，由總控臺主計算機將射擊訓練科目的影像和聲音信號傳送給圖形(圖像)子系統(tǒng)和仿真音響子系統(tǒng)，投放到激光射擊屏上，此時參訓人員可以根據(jù)畫面自行判斷是否射擊，如需射擊，即可扣動扳機。激光模擬武器發(fā)射出激光，在激光射擊屏上呈現(xiàn)光斑。此時圖像識別子系統(tǒng)(攝像投影一體機)采集光斑，由圖像識別軟件進行解算、計算出光斑的坐標，再將此數(shù)據(jù)傳輸給主計算機，判別彈著點是否在有效區(qū)域，從而判斷是否擊中目標，如果擊中，計算機會發(fā)出指令，被擊中的人員影像或標靶會做出相應的被擊中的動作和聲響，訓練成績可在屏幕上實時顯示，也可由打印機打印出來。

利用系統(tǒng)實彈射擊時，射擊屏采用中空密閉的雙層軟橡膠屏，彈頭進入后，產(chǎn)生壓力波，屏幕上方的超聲波定位采集器接收壓力波，根據(jù)聲波傳到探頭的時間差，計算彈頭在空間位置的坐標，并將數(shù)據(jù)傳回總控臺主計算機，進而判別是否有效。

MX－5型反恐訓練模擬系統(tǒng)是根據(jù)新時期訓練要求，從實戰(zhàn)出發(fā)而開發(fā)的新型模擬訓練系統(tǒng)，該系統(tǒng)在MX－3和MX－4的基礎(chǔ)上新增了許多擴展功能及互動訓練功能，用戶可以自行編輯科目、制定考核標準、可以自己拍攝、編輯實景訓練科目。實彈彈著點識別采用紅外熱成像器件，靈敏、準確、直觀、可靠。

三維虛擬現(xiàn)實模擬訓練

虛擬現(xiàn)實技術(shù)亦稱虛擬環(huán)境技術(shù)、靈境技術(shù)，也有人稱其為電像技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是綜合當今計算機、圖像生成、立體影像技術(shù)及音響、顯示、信息合成、傳感器、軟件工程技術(shù)及心理學、生理學等多領(lǐng)域的最新成就，實現(xiàn)虛擬實在感觀的技術(shù)。其技術(shù)核心就是“沉浸、交互、想像”，也就是說，虛擬現(xiàn)實能使人身臨其境(沉浸)，能和人充分互動(交互)，可通過引導給人想像的空間(想像)。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行訓練，訓練者不是被動地去觀察計算機圖表或與實際景物有一定差距的圖像，而是在一個虛擬的、但又十分逼真的三維世界中，在視覺、聽覺、觸覺等人類全部感覺的作用下，猶如身臨其境般地全身心投入到真實的訓練中。

虛擬現(xiàn)實模擬系統(tǒng)是一個由人和機器組成的閉合系統(tǒng)，其中人是虛擬環(huán)境的用戶，即虛擬環(huán)境的接受者與作用者，用自身的視覺、聽覺、觸覺與行為動作去作用于虛擬環(huán)境及其中的虛擬對象。機器部分主要是生成與交換虛擬環(huán)境景象的超高速處理設(shè)備，以及人與計算機輸入輸出信息的接口設(shè)備，又稱交互設(shè)備，包括頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)服、現(xiàn)實引擎幾大部分。受訓人員穿戴上數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)服和頭盔顯示器，手持武器造型的操作裝備，開啟主機，面前呈現(xiàn)出槍林彈雨的兩軍交戰(zhàn)的3D場景，時而是遼闊地帶的遠程狙擊，時而是狹路相逢的街頭廝殺。自己幻化為其中一員，在密布全身的傳感器的作用下，可以做出各種動作，如據(jù)槍、瞄準、射擊，可以完全真實地向“戰(zhàn)場”上的敵人射擊，也可利用有利地形來遮蔽自己，宛如身臨其境。

例如EST2000射擊模擬訓練系統(tǒng)是國內(nèi)代理的美國ECC公司的產(chǎn)品之一，可以用來訓練輕武器射擊技術(shù)、班組戰(zhàn)術(shù)以及高級單兵技術(shù)。利用該產(chǎn)品只需通過分析槍械反饋的傳感信息，教練員就可以比實彈射擊更容易診斷出射擊者存在的問題。EST2000系統(tǒng)有30個以上高保真的友方和敵方的目標，14種截然不同的3D地形，同時可以模仿不同的氣候條件和特殊效果，如下雨、刮風、下雪、閃光、爆炸等。其包含多個子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)既可單獨運作，又可通過網(wǎng)絡聯(lián)在一起進行小單位戰(zhàn)術(shù)訓練。操作系統(tǒng)開放性的設(shè)計，可以使用戶根據(jù)要求升級自己的系統(tǒng)；場景的編輯及射擊與否的自動設(shè)置能力，使用戶可以根據(jù)自身需求靈活地開發(fā)訓練場景。

未來發(fā)展趨勢

隨著計算機和現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展以及在訓練上的廣泛應用，模擬訓練系統(tǒng)呈現(xiàn)出由單人、單武器的模擬訓練向多人網(wǎng)絡仿真訓練的方向發(fā)展的趨勢。

目前，我軍仿真技術(shù)在這方面已取得了顯著成果，自行研制的氣候環(huán)境模擬仿真實驗技術(shù)已步入世界先進行列，但與美國等發(fā)達國家相比仍存在一些差距，所以仍需加大研究力度，以適應未來射擊模擬訓練的需要。

編輯 鄭雙雁