【文章內容簡介】 模擬對抗訓練后，生存的概率可以提高到 90%。 1995 年北約部隊對波黑塞軍進行大規(guī)?？罩写驌羟?，美國就利用計算機技術將高分辨率衛(wèi)星圖像與波黑戰(zhàn)場數字地圖結合生成逼真的戰(zhàn)場模擬環(huán)境，讓飛行 員在這個模擬環(huán)境中實時演練，大大提高了空襲的成功率。 早在 20 世紀 80年代初，美軍就開始將計算機模擬技術引入訓練領域。進入 90年代后，為了全面推廣計算機模擬訓練，美軍成立了專門負責研制、開發(fā)、管理模擬訓練系統(tǒng) (器材 )以及支持美軍模擬訓練的執(zhí)行部門 ——— 美軍國家模擬中心，從而推動了計算機模擬訓練的廣泛開展，引發(fā)了美軍訓練觀念、訓練理論、訓練手段、訓練方式以及訓練內容等一系列深刻變革。美軍于 20 世紀 80年代提出了 “ 分布式模擬 ” 的模擬化訓練新概念，其實質就是將分散于不同地點、相互獨立的模擬系統(tǒng)或模擬器用計算機網絡 聯(lián)接起來，組成高度一體化的模擬網絡系統(tǒng)。在這個模擬網絡系統(tǒng)中，所有網內受訓單位或個人既可單獨進行模擬訓練，又可與其他單位或個人配合進行一體化的協(xié)同模擬訓練。 2020 年 7月美軍舉行的 “ 千年挑戰(zhàn) 2020” 演習中，美軍就啟用了這兩套網絡模擬系統(tǒng)，分散在全美26個指揮中心和訓練基地的各軍兵種指揮人員，在同一戰(zhàn)爭背景、同一戰(zhàn)場態(tài)勢、同一作戰(zhàn)想定下同時同步進行了組織指揮大規(guī)模聯(lián)合作戰(zhàn)的模擬演練。 2020 年 1 月 18 日，在伊拉克戰(zhàn)爭前，日本陸上自衛(wèi)隊北部方面隊和駐日美國陸軍在日本北海道東千歲駐地開始舉行日美陸軍聯(lián)合指揮演 習。這是日美陸軍使用電腦進行的一次模擬演習，日本自衛(wèi)隊約４５００人和美國陸軍約１５００人參加演習。演習持續(xù)到２月１日。這次演習是在假想日本北海道周邊發(fā)生事態(tài)的情況下舉行的，綜合演習應用衛(wèi)星地圖和電腦進行仿真模擬作戰(zhàn)，目的是檢查日美兩軍在實施聯(lián)合作戰(zhàn)時指揮系統(tǒng)和情報傳送等效果，從而提高作戰(zhàn)指揮能力。從１９８１年以來，日美兩國每年交互舉行兩次這種演習。 道爾導彈野戰(zhàn)防空訓練器 ,模擬打擊某國四代戰(zhàn)機 10 虛擬現實（ VR） VR是 20 世紀末發(fā)展起來的一種涉及眾多學科的高新實用技術，又稱 “ 靈境 ” “ 幻境 ” 。它是一種全新的人機交互系統(tǒng)，集成了先進的計算機技術、傳感與測量技術、仿真技術、微電子技術于一體，利用計算機生成虛擬環(huán)境，它能對介入者產生各種感官刺激，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等，給人以身臨其境的感覺，并且人還可以以自然的方式與環(huán)境進行交互，強調了人在虛擬環(huán)境的主導作用。 VR的定義：虛擬現實是利用計算機生成一種模擬環(huán)境（如飛機駕駛艙、操作現場等），通過各種傳感設備使用戶 “ 沉浸 ” 到該環(huán)境中，實現用戶與該環(huán)境直接進行自然交互的技術。 模擬環(huán)境 ―― 是計算機生成的具有表面色彩的立體圖形，它可以是現實世界的真實體現也可以是純粹構想的世界。 傳感設備 ―― 包括立體頭盔、數據手套、數據衣、等裝置和設置于現實環(huán)境中的傳感裝置。 自然交互 ―― 指用日常使用方式對環(huán)境內物體進行操作。 VR的基本特征： 沉浸感（ Immersion）：不和傳統(tǒng)計算機接口技術，使用者使用自然的方式交互，完全沉浸于計算機所營 造的虛擬環(huán)境中。 交互性 (Interaction)：與傳統(tǒng)三維動畫特征的區(qū)別，是使用者不在是被動地接受信息或者是旁觀，而是使用交互輸入設備操縱虛擬物體，改變虛擬世界。 構想（ Imagination）：使用者利用 VR 得到感性和理性的認識，從而深化概念和萌發(fā)新意。 11 虛擬現實與計算機仿真、視景仿真的關系 VR雖是多學科的綜合體，但它是以仿真技術為核心的，所以也可以把它看作一種類型的仿真系統(tǒng)，在仿真中 VR 可以看作三維仿真模型的高級界面。仿真的目的是決策問題，決策分為宏觀決策和微觀決策，目前的 VR系統(tǒng)的應用屬于 微觀決策一類，雖然有些 VR 系統(tǒng)規(guī)模很大，但涉及的卻都是局部決策。 （ 1） 視景仿真是計算機仿真的重要分支，它著重于達到非常逼真的三維仿真效果； （ 2） 視景仿真是 VR 的重要表現形式，使用了很多的 VR技術， VR在某種意義上是視景仿真的延伸，是三維視景的高級階段； （ 3） 視景仿真目前更側重于視覺和聽覺的身臨其境， VR向全方位的身臨其境發(fā)展，有觸覺、嗅覺等其它感官。 VR 是更先進的計算機接口技術。 根據應用范圍看計算機仿真、視景仿真與 VR的關系如圖： 在仿真與 VR之間的關系需要進一步研究，盡管同行之間看法不完全一致，這是各學科綜合交叉的結果，但經過深入科學研究之后就會逐步統(tǒng)一起來，目前首要的任務是把先進技術利用到實際中去。 二、三維視景實時成像理論 三維視景實時成像技術又稱真實感圖像實時生成技術是視景仿真和 VR的基礎，它不僅決定了仿真系統(tǒng)對人的視覺感受，而且決定了客觀世界中的對象本質及其 聯(lián)系在計算機上的體現。 1 三維視景的生成原理 （ 1） 視景生成過程 一個視景仿真系統(tǒng)由三部分組成：視景數據庫、圖像生成器和顯示系統(tǒng)。視景的顯示是由計算機提供的。視景數據庫由 2部分組成，一是直接或間接存儲的圖像數據，二是以向量或參數方式存儲的圖形數據。由于視景是隨時間變化的三維世界的再現，因此，除了三維投影和立體視覺等與光學有關的問題外，還有三維物體運動的實時計算問題。 （ 2） 視景的內部表示 圖形學表示：圖形的最基本表示單位點、線，圖形的最常用單位是多邊形，其它概念還有曲線、曲面。如 點：用直角坐標系 P(x,y,z) 直線：用 2 個頂點坐標 P1P2表示 N 邊形：用有序的 N 個頂點坐標 P1P2?PNP1 表示 圖像表示：二維圖像表示（二維數據矩陣，即位圖表達）；三維圖像表示：包括三維曲線表示（如三維 B 樣條表示），三維曲面表示（如 Coons 孔斯曲面、 Bezier 曲面、 B 樣條有 理曲面等） 視景的高層內部表示：如如何表示三維物體（結構信息和物體間相互聯(lián)