¿Cuál es la importancia, la situación actual y las perspectivas de aplicación de la investigación sobre simulación de campos de batalla?
Resumen: El entorno del campo de batalla es la base espacial de todas las operaciones militares, y la simulación del entorno del campo de batalla es un punto caliente en el campo actual de la simulación de combate militar. Este artículo analiza la composición del entorno del campo de batalla y los contenidos principales de la simulación del entorno del campo de batalla, centrándose en la aplicación y las tecnologías clave de la tecnología de realidad virtual en la simulación de la percepción del entorno del campo de batalla.
Palabras clave: entorno del campo de batalla, simulación del entorno del campo de batalla, realidad virtual
La guerra tiene fuertes características de combate reales, y el arte de mando y las capacidades de combate del comandante deben adquirirse en un entorno de guerra determinado. y mejorar. En tiempos de guerra, esta capacidad se puede acumular mediante la práctica de guerra real, pero esta práctica no es repetible, no se puede probar y su costo es muy alto. Por lo tanto, incluso en tiempos de guerra, el entrenamiento fuera de tiempos de guerra se ha convertido en la clave para la victoria, y el entrenamiento de guía estándar es la práctica de guerra misma. En tiempos de paz, los ejercicios militares son un método de entrenamiento común mediante experimentos en varios estilos de combate, se acumula y mejora la capacidad de controlar las prácticas de guerra. Debido a la falta de pruebas de combate reales, cada estilo de entrenamiento también estipula el estilo de combate futuro.
Desde el surgimiento de la guerra en la historia de la humanidad, la investigación popular sobre el entrenamiento militar ha tenido como objetivo aprender y explorar las leyes de la guerra, y gradualmente formó el tema de investigación especial de la "simulación de combate" en el campo del entrenamiento. . La simulación de combate es una simulación de las leyes esenciales de la guerra, incluidas las leyes de guerra y las leyes de orientación de guerra [1]. Su objetivo principal es crear un entorno de entrenamiento cercano al combate real para que todo tipo de alumnos puedan obtener el entrenamiento que merecen en este. ambiente [2] .
El entorno del campo de batalla es el espacio donde luchan los bandos opuestos. En la simulación de combate moderna, para crear un entorno de entrenamiento cercano al combate real, primero debemos establecer un entorno de campo de batalla digital basado en principios de simulación que satisfaga las necesidades de sujetos de entrenamiento de combate específicos. Esta es la simulación de entorno de campo de batalla. La simulación del entorno del campo de batalla, incluida la realidad virtual consciente del campo de batalla, era una tecnología de simulación muy eficaz a finales de los años noventa. Este artículo se centrará en cómo utilizar la tecnología de realidad virtual para realizar una simulación del entorno del campo de batalla.
1. Descripción general de la simulación del entorno del campo de batalla
1.1 La composición del entorno del campo de batalla
El entorno del campo de batalla se refiere al entorno objetivo en el espacio de combate distinto del personal. y armas y equipo. Desde la perspectiva de los factores objetivos involucrados en la guerra, el entorno del campo de batalla debe incluir el entorno geográfico del campo de batalla, el entorno meteorológico, el entorno electromagnético y el entorno nuclear. Quizás, con la formación de la guerra de información en red, el entorno de red del campo de batalla también se convertirá en una parte importante del entorno del campo de batalla.
El entorno del campo de batalla es multidimensional e interactivo. El significado multidimensional es: ① El entorno del campo de batalla se compone de múltiples entornos objetivos, cada uno con sus propias reglas cambiantes. Los cuatro entornos anteriores pertenecen a diferentes disciplinas (2) La forma espacial de estos entornos objetivos evoluciona con el proceso de batalla. El significado de interactividad es que los entornos antes mencionados interactúan entre sí. El entorno del terreno es el soporte físico de otros entornos y la base para el posicionamiento espacial y la carga de diversa información de combate. Como se muestra en la Figura 1, en el entorno del campo de batalla, el entorno meteorológico y el entorno geográfico interactúan entre sí. El entorno meteorológico tiene características geográficas, como las características meteorológicas tropicales y subtropicales en diferentes ubicaciones geográficas. , como la formación de accidentes geográficos de erosión hídrica y glaciares, los días lluviosos y soleados afectarán la calidad del suelo, lo que afectará la velocidad de marcha y el entorno meteorológico tendrá una gran influencia en la formación del entorno electromagnético; no sólo estipula la distribución de las instalaciones electrónicas, sino que también determina el rango de propagación de las ondas electromagnéticas y el alcance de las interferencias meteorológicas. La formación del entorno nuclear del campo de batalla está relacionada con la ubicación geográfica de las instalaciones nucleares y su entorno circundante. La formación y el desarrollo de áreas de contaminación nuclear están estrechamente relacionados con el entorno geográfico y el entorno meteorológico.
1.2 Simulación y descripción del entorno del campo de batalla
La simulación del entorno del campo de batalla se refiere al uso de tecnología de simulación para describir el entorno del campo de batalla. La simulación es el estudio de un sistema existente o diseñado a través de experimentos sobre un modelo de sistema. La simulación por computadora (también llamada simulación matemática) se refiere al uso de computadoras para realizar experimentos en sistemas reales o sistemas diseñados para lograr el propósito de analizar, investigar y diseñar sistemas [3]. Aquí, un sistema se refiere a un todo orgánico de varios elementos interrelacionados que tienen funciones específicas para lograr un determinado propósito.
La simulación de un sistema involucra tres elementos: sistema, modelo de sistema y computadora. Las actividades básicas relacionadas con estos tres elementos son: establecimiento del modelo, establecimiento del modelo de simulación y experimento de simulación [4] (Figura 2).
Si el entorno del campo de batalla se considera como un sistema espacial del campo de batalla, su función específica es constituir el vehículo espacial y las condiciones físicas del campo de batalla. La relación entre varios entornos en el entorno del campo de batalla constituye el todo orgánico de este. portador espacial. Para utilizar computadoras para simular entornos de campo de batalla, primero debemos digitalizar el entorno de campo de batalla, es decir, establecer un modelo de entorno de campo de batalla, y los mapas digitales son modelos típicos de entorno de campo de batalla. Este modelo es universal, pero a menudo no puede cumplir con algunos requisitos especiales. Por ejemplo, debido a que la simulación de combate moderna todavía utiliza el método de los juegos de guerra, los datos del terreno y el entorno deben procesarse en datos con una resolución determinada y almacenarse en una cuadrícula, y estos datos también cambian dinámicamente a medida que se desarrolla el proceso de combate. Este proceso de procesar el modelo del entorno del campo de batalla en un modelo adecuado para la simulación de combate es el modelado secundario del entorno del campo de batalla (modelado de simulación). El modelo del entorno del campo de batalla después del modelado secundario se puede utilizar para la simulación de combate por computadora. Para garantizar la precisión y confiabilidad de los resultados de la simulación de combate, se requiere que el modelo del entorno del campo de batalla tenga un cierto grado de precisión, lo que requiere probar (verificar) el modelo mediante experimentos de simulación.
Basado en el uso de la simulación del entorno del campo de batalla en la simulación de combate, se puede dividir en dos métodos de descripción: simulación de datos y simulación de percepción. La simulación de datos se utiliza principalmente para simulaciones de confrontación y evaluación de combate. En este momento, los datos del entorno del campo de batalla se proporcionan a la computadora para "comprender" el campo de batalla. El proceso de convertir datos básicos del entorno del campo de batalla en un modelo del entorno del campo de batalla que pueda ser reconocido por las computadoras se denomina "modelado del campo de batalla". La simulación de percepción está dirigida principalmente a operaciones de comando y simulación de entrenamiento, es decir, el entorno del campo de batalla se muestra a través de escenas del campo de batalla, efectos de sonido y otros factores. El comandante percibe el entorno del campo de batalla a través de una determinada interfaz operativa, logrando así el propósito de ayudar en la investigación de campo. , captar la situación y ayudar en la toma de decisiones. El resultado de esta "percepción del campo de batalla" es que el cerebro humano comprende el campo de batalla. La simulación de datos y la simulación de percepción del entorno del campo de batalla se basan en el entorno del campo de batalla digital. En aplicaciones prácticas, estas dos descripciones de simulación se influyen mutuamente. La simulación de datos basada en cambios de modelo se presenta a los estudiantes a través de la percepción, y los estudiantes pueden cambiar los resultados de la simulación de datos mediante la interacción persona-computadora. La Figura 3 muestra la relación entre las dos descripciones de simulación del entorno del campo de batalla. Debido a limitaciones de espacio, este artículo solo analiza el contenido y las tecnologías clave de la simulación de percepción del entorno del campo de batalla.
1.3 Contenido principal de la simulación de percepción del entorno del campo de batalla
El propósito de la simulación de percepción es entrenar completamente las habilidades de comando y toma de decisiones de los participantes mostrando visualmente el entorno del campo de batalla. Su contenido incluye la simulación de canales visuales, auditivos, táctiles y otros canales sensoriales en el entorno del campo de batalla. La simulación visual, también conocida como "visualización del campo de batalla", es una forma principal de simulación perceptiva, que utiliza elementos tridimensionales, tridimensionales o bidimensionales en el entorno del campo de batalla, como terreno, objetos) y elementos invisibles (como electromagnéticos). campos y campos de corrientes de marea). La simulación auditiva se refiere a simular los sonidos (efectos de sonido, volumen, fonemas) de cada unidad de combate en el campo de batalla para crear una atmósfera de campo de batalla. La simulación táctil se refiere a la realización de la comunicación entre las personas y el medio ambiente mediante el funcionamiento de equipos de interacción persona-computadora. Es un medio importante para que los alumnos tengan una sensación de presencia. Esta tecnología que consigue una sensación de presencia simulando canales multisensoriales es la tecnología de realidad virtual. En comparación con la forma tradicional de entender el campo de batalla a través de mapas, zonas de pruebas físicas o materiales de video, en un sistema de este tipo, los participantes pasan de ser espectadores a participantes y pueden explorar activamente en un entorno realista, lo que mejora enormemente la conciencia del campo de batalla.
2. Realidad virtual y simulación de percepción del entorno del campo de batalla
2.1 Aplicación del entorno del campo de batalla virtual en la simulación de percepción
El término realidad virtual (VR) Nace a finales del año En la década de 1980, se refiere a un entorno generado por computadora con una sensación de presencia [5][6]. La tecnología para realizar este entorno se llama tecnología de realidad virtual. El sector militar es el financiador y primer usuario de esta tecnología, principalmente para entrenamiento militar.
En 1988, la NASA y el Departamento de Defensa de los EE. UU. desarrollaron conjuntamente la Vista de la estación de trabajo del entorno de interfaz virtual (Virtual Interface Environment Workstation), que consta de una computadora HP-9000, un par de guantes de datos, una pantalla LCD para el casco y un sistema de reconocimiento de voz. . Los usuarios pueden ver imágenes estereoscópicas, escuchar sonidos tridimensionales, dar órdenes verbales y estirar la mano para agarrar objetos virtuales generados por computadora. Desde entonces, la tecnología de realidad virtual y sus productos se han desarrollado rápidamente y han formado una industria. Según un informe especial de Jane's Information Group [8], en el año 2000 habrá más de 800 empresas dedicadas a la producción de productos de realidad virtual relacionados con la simulación de entrenamiento, y su mercado crecerá de 40 mil millones de dólares en 2000 a 650 dólares. millones en 2010. mil millones de dólares.
Los productos de realidad virtual se utilizan ampliamente en el campo de la simulación de combate, principalmente en la simulación del entorno del campo de batalla. El propósito de utilizar tecnología de realidad virtual para realizar la simulación del entorno del campo de batalla es formar un entorno de campo de batalla virtual multidimensional, perceptible, medible y realista, mejorando así la eficiencia cognitiva de los participantes en el entorno del campo de batalla. Se utiliza principalmente para confrontación simulada, orientación y monitoreo, operación de equipos, capacitación de personal, etc. El entorno del campo de batalla virtual puede proporcionar un entorno simulado para deducciones de combate por computadora, ejercicios militares semirreales y ejercicios militares reales, y también puede construir un entorno de entrenamiento típico para sujetos de entrenamiento específicos (que no existe en la realidad). Con la ayuda del entorno virtual del campo de batalla se puede entrenar la capacidad de mando y toma de decisiones del comandante, la capacidad profesional del personal y la capacidad operativa de los operadores del equipo. Por ejemplo, SIMNET, un sistema de simulación de entrenamiento de tanques distribuido basado en red desarrollado por el ejército estadounidense desde 1984, integra en el sistema 10 entornos de combate regionales en Estados Unidos y Europa. En 1990, 200 vehículos blindados podían participar en ejercicios de simulación interactivos bajo un mando unificado en lugares remotos. Cada simulador utiliza un tanque de batalla principal estadounidense M1 como unidad para proporcionar información precisa sobre el relieve del terreno, vegetación, carreteras, edificios, puentes, etc. en el área de combate. Los petroleros pueden ver el entorno del campo de batalla e imágenes generadas por computadora de otros vehículos de combate en el simulador en tiempo real. En 1991, para implementar el plan "E. 73" para la Campaña del Golfo, Estados Unidos proporcionó un sistema de simulación del entorno del campo de batalla para el tanque de batalla principal M1A1. Utilizaba tres pantallas grandes para mostrar a los combatientes el entorno desértico de Irak y lo realizaba. Investigación inmersiva en el campo de batalla, sentando las bases clave para la victoria final. El entrenador de misiles (VST) "Stinger" completado por los Países Bajos en 1992 es una obra maestra de la tecnología de realidad virtual aplicada a equipos de simulación de armas individuales, formando una escena tridimensional dinámica espacial en el casco. Los movimientos de la cabeza del operador se utilizan para cambiar de escena, entrenando así la maniobrabilidad del operador y su capacidad de apuntar contra aviones enemigos. Los discos VCD preparados de antemano proporcionan los efectos de sonido correspondientes en diversos entornos de combate [9]. 1997, ¿Lockheed? Martin Vought ha desarrollado un sistema de ejercicios prácticos TOPSCENE (Tactical Operational Reality) para la Oficina del Programa de Sistemas de Entrenamiento de Aviación Naval de EE. UU. Este equipo es una aplicación integral de resultados de topografía y cartografía militar y tecnología de realidad virtual. Se utiliza ampliamente en la Armada, la Infantería de Marina, el Ejército y la Fuerza Aérea y ha sido equipado con más de 100 equipos. El sistema utiliza la estación de trabajo de gráficos SGI (con la configuración más alta ONYX2 y cuatro CPU R1000) para procesar datos de imágenes. Con una configuración alta, puede producir 30 imágenes del campo de batalla de alta resolución con detalles realistas por segundo. El sistema puede simular varios elementos del terreno y diferentes condiciones meteorológicas, y también puede utilizar dispositivos de visión nocturna, pantallas infrarrojas o efectos de visualización de radar de apertura sintética para simular el proceso de batalla nocturna.
2.2 Componentes básicos del sistema de entorno de campo de batalla virtual
El sistema de entorno de campo de batalla virtual consta de un sistema de software, un sistema de base de datos y un sistema de hardware. Su sistema de software incluye principalmente software de modelado del entorno del campo de batalla, software de generación y procesamiento de texturas de escenas, software de generación de imágenes estéreo, software de control de operaciones y observación, software de análisis y aplicación SIG, etc. El sistema de base de datos incluye principalmente una base de datos de mapas del campo de batalla, una base de datos de modelos ambientales tridimensionales, una base de datos de armas y equipos, una base de datos de imágenes de texturas ambientales, una base de datos de temas de aplicaciones, etc. El sistema de hardware incluye principalmente computadoras, sistemas de procesamiento audiovisual, sistemas de percepción (dispositivos de visualización, dispositivos de observación estereoscópica, dispositivos de control hombre-máquina), etc.
Según los requisitos de aplicación del entorno del campo de batalla virtual, las tres partes anteriores tienen diferentes combinaciones, formando así diferentes sistemas de aplicación.
En lo que respecta a las aplicaciones militares, el entorno del campo de batalla virtual tiene principalmente dos modos de aplicación: uso compartido entre varias personas e inmersión de soldado individual. En consecuencia, el sistema de entorno de campo de batalla virtual consta de dos tipos: uso compartido entre varias personas e inmersión de soldado individual. Las principales diferencias son cómo se muestran y ven las imágenes estereoscópicas y cómo se controla la escena.
(1) Varias personas * * *disfrutan. En el comando de combate y en la mayoría de los entrenamientos de simulación de combate, los comandantes y el estado mayor a menudo necesitan discutir planes de combate y evaluar los efectos del combate en el mismo entorno del campo de batalla. Para satisfacer las necesidades de varias personas, la mayoría de los sistemas de entornos de campo de batalla virtuales actuales logran el disfrute visual a través de pantallas de proyección de pantalla grande y gafas estereoscópicas (cristal líquido o luz polarizada), y controlan los puntos de vista a través de dispositivos de entrada como joysticks, ratones y teclados. . Su ventaja es que los usuarios (de varias a docenas) en el mismo espacio pueden observar la misma escena al mismo tiempo y el hardware del sistema es económico. Su desventaja es que la operación de la escena solo puede ser completada por una persona. Cuando la imagen proyectada en pantalla grande no puede ocupar el campo de visión del observador, la sensación de presencia se debilitará.
(2) Inmersión de soldado individual. En la aplicación del entrenamiento técnico y táctico de operación de armas y equipos de soldados individuales, es necesario enfatizar la relación entre el alumno, las armas y equipos y su entorno. Por lo tanto, HMD se utiliza a menudo como dispositivo para visualización estereoscópica, observación estereoscópica y seguimiento de la posición de la cabeza, y utiliza guantes de datos o rastreadores de postura para completar las operaciones de posicionamiento y selección. El uso de estos dispositivos puede dar a los alumnos una fuerte sensación de presencia y lograr buenos resultados de entrenamiento. Sin embargo, su equipamiento es muy caro y difícil de promocionar y utilizar. Además, debido a que el equipo de detección no es muy preciso, las computadoras tienen una potencia de cálculo limitada para escenarios de grandes volúmenes de datos, lo que a menudo provoca reacciones patológicas en los sentidos.
3. Varias tecnologías clave para construir un entorno de campo de batalla virtual.
Como sistema de realidad virtual, generalmente se cree que debe tener tres características básicas: interacción, inmersión e imaginación [10]. Sin embargo, según la situación de uso real, la encarnación de estas "3I". " También se enfatizan las características. En lo que respecta al * * * sistema de entorno de campo de batalla virtual, la clave es reflejar la interactividad; para el sistema de entorno de campo de batalla virtual inmersivo, la atención se centra en sus características inmersivas (accesibilidad, sin importar qué tipo de aplicación sea); indispensable.
3.1 Tecnologías clave para lograr la "interacción"
Las características interactivas se refieren a la capacidad del sistema para responder a la interacción persona-computadora. El estándar para medir esta capacidad es la actualización del procesamiento del sistema y. Velocidad de imágenes del entorno de visualización (cuadros/segundo). Cuanto mayor sea la frecuencia de actualización, más rápido responderá el sistema a las interacciones. Cuando la respuesta interactiva llega al tiempo real, se muestra intuitivamente que la escena cambia de forma continua y fluida con el proceso de interacción. Cuando hay un retraso significativo en la respuesta interactiva, aparecerá visualmente como estancamiento y cambios nerviosos en la escena. Obviamente, los factores que afectan las capacidades de interacción no son solo el rendimiento del hardware del sistema en el procesamiento y visualización de datos de la escena, sino también el volumen de datos de la escena y el software de control interactivo. Por lo tanto, al construir un sistema de entorno de campo de batalla virtual, se deben considerar plenamente el rendimiento del equipo y las capacidades reales del equipo del usuario, y la clave para el desarrollo del sistema de software radica en la organización y gestión de los datos de la escena.
En las aplicaciones de simulación del entorno del campo de batalla, los datos de la escena involucrados en el procesamiento de visualización incluyen modelos de terreno tridimensionales, modelos de características tridimensionales y texturas superficiales de las características del terreno (si se considera la composición del entorno integral del campo de batalla, También debe incluir modelos de armas y equipos y su textura, efectos especiales de fuegos artificiales, efectos de sonido y otros datos), la cantidad de datos es muy grande. Para lograr una visualización interactiva en tiempo real de grandes cantidades de datos, es necesario resolver los problemas de organización y gestión de los datos de la escena. La idea es minimizar los datos de la escena involucrados en el procesamiento en tiempo real y al mismo tiempo garantizar los detalles de la visualización de la escena, asegurando así la eficiencia de la respuesta interactiva. La práctica demuestra que organizar y programar los datos de la escena de acuerdo con las leyes de la cognición visual humana es un método eficaz. La regla es: cuando se mira un objeto objetivo desde un ángulo fijo, cuanto más cerca está del centro de visión, más clara es la imagen en la retina, y cuanto más lejos está, más borrosa es cuando se observa un objeto objetivo; Desde diferentes distancias de visualización, cuanto más cerca esté del objeto, más pequeños serán los detalles del objeto que verá. Siguiendo las reglas anteriores, la organización y programación de los datos de la escena en realidad se reduce a la organización de los detalles de la escena y la programación de los datos en todos los niveles relacionados con los puntos de vista [11].
(1) Organización de los detalles de la escena: los detalles de la escena incluyen detalles del modelo de escena y detalles de la textura de la escena.
Los detalles del modelo de escena se refieren a los detalles expresados por la forma física de la escena, y los detalles de la textura de la escena se refieren a los detalles expresados por la imagen de la superficie de la escena. El nivel más alto de detalle en un modelo de escena depende de la fuente de datos del modelo. Para las aplicaciones de simulación del entorno del campo de batalla que utilizan datos de mapas vectoriales como fuente de datos principal, la escala original del mapa digital determina el detalle más alto descrito por el modelo de escena, es decir, cuanto mayor es la escala, más ricos son los detalles. El mayor detalle de la textura de una escena depende de la fuente de datos de la imagen de la textura. Al simular la textura del suelo utilizando un mapa de datos como fuente de datos, el mayor detalle de la textura también está relacionado con la escala del mapa digital. Es decir, cuanto mayor es la escala, más detallada es la clasificación de las características del suelo y más rica. los detalles del terreno que la imagen simulada puede describir. Cuando se utilizan imágenes de sensores remotos como texturas de superficies, la resolución de la imagen determina cuánto detalle pueden mostrar los elementos de la superficie.
Para lograr el efecto de expresión de la escena con detalles más ricos cuanto más cerca esté el punto de vista. Los modelos de escena y los datos de textura deben dividirse en múltiples niveles de detalle y organizarse en orden de detalle.
(2) Programación de datos jerárquicos relacionados con puntos de vista: en la misma escena, según el principio de contornos periféricos detallados del centro visual, programar modelos y datos de textura de diferentes detalles también reduce la cantidad de paisaje. datos involucrados en los cálculos. Una manera eficiente de mantener la interactividad y el impacto visual.
Cabe señalar que los detalles de la textura pueden compensar visualmente la falta de detalles del modelo, es decir, superponer texturas más detalladas en el esqueleto del modelo aproximado, lo que mejora la eficiencia de la interacción sin reducir el efecto de visualización. .
3.2 Tecnologías clave para lograr la "inmersión"
La función inmersiva significa que los efectos audiovisuales del sistema pueden hacer que los alumnos se sientan como si estuvieran en un entorno virtual. Para la mayoría de las aplicaciones, crear un efecto visual tridimensional es la clave para lograr la "inmersión". Es decir, según el principio de la visión estéreo binocular humana, con la ayuda de ciertos equipos, el observador tendrá un impacto fisiológico en la escena. siendo observado. Fuerte sensación tridimensional. Debido a que en el sistema de realidad virtual la escena es generada por una computadora (no filmada en el sitio), para lograr el efecto estereoscópico es necesario procesar varios aspectos como la generación, visualización y observación de imágenes, por lo que esta tecnología también es denominada tecnología de "visión estereoscópica artificial"[5][12].
(1) Generación de imágenes estereoscópicas. De acuerdo con la disparidad horizontal de la visión estereoscópica fisiológica, se generan imágenes de escena con los ojos izquierdo y derecho como puntos de vista para la misma escena, es decir, se forma un par de imágenes. El paralaje del par de imágenes es el único factor responsable del efecto estereoscópico fisiológico y determina el efecto de profundidad de la escena. Consulte la referencia [12] para conocer los tipos de paralaje y sus efectos visuales correspondientes.
(2) Visualización y observación de imágenes estereoscópicas. El modo de visualización está estrechamente relacionado con el modo de observación y el modo a elegir depende de los requisitos de la aplicación real. En el contenido anterior, se describen dos modos de visualización y observación en aplicaciones de simulación de entornos de campo de batalla. Estos dos métodos también son la corriente principal en el mercado, pero ambos métodos requieren colocar algunos dispositivos de observación en la cabeza del observador y el efecto de observación no es ideal (por ejemplo, las gafas LCD aumentarán el parpadeo, reducirán el brillo de la escena y la resolución de la pantalla LCD del casco). La tasa es baja, los cascos CRT tienen desviaciones, etc.), por lo que muchos usuarios prefieren elegir la visualización estereoscópica, es decir, ver el video de la escena monocular generado por computadora directamente en el monitor o pantalla de proyección, y seguir la luz, la sombra y forma de la escena como pistas. Recientemente, Dresden 3D Co., Ltd. de Alemania lanzó una pantalla LCD tridimensional que permite a los observadores ver imágenes tridimensionales sin necesidad de utilizar ningún equipo de observación. El monitor está equipado con una cámara de seguimiento ocular que captura la posición de los ojos del observador para controlar una máscara óptica instalada frente a la pantalla LCD para mover las imágenes del ojo izquierdo y derecho respectivamente. Evidentemente, este monitor no es apto para que lo disfrute mucha gente.
En la aplicación de la simulación del entorno del campo de batalla, los sonidos ambientales son principalmente los sonidos emitidos por las armas y equipos durante el combate, como el rugido de los motores, los disparos de artillería, la explosión de municiones, etc. Estos sonidos se caracterizan por su posición espacial precisa y efectos de sonido. La información de posicionamiento del sonido se puede entregar al usuario a través del sistema de sonido mediante software (como Direct 3D) que puede describir sonidos espaciales. Los sonidos ruidosos del campo de batalla pueden crear una atmósfera realista en el campo de batalla.
3.3 Varios aspectos de la "imaginación"
Tomar la "imaginación" como una característica básica de los sistemas de realidad virtual ilustra la importancia de la capacidad de pensar creativamente en imágenes para construir sistemas de realidad virtual. . La excelente creatividad no sólo puede conmocionar los corazones de la audiencia, sino también guiarlos para lograr el propósito de la exploración. Para la creación de un entorno de campo de batalla virtual, esta imaginación se refleja en la concepción de la interfaz hombre-máquina, la concepción de la expresión de la escena y si se proporciona un medio para recrear el entorno del campo de batalla.
(1) El concepto de interfaz persona-computadora. "Lo más difícil de la realidad virtual es convencer al usuario de la información". La comprensión de Gates del nivel más alto del entorno virtual [13]. Para que el usuario "entre" en el escenario generado por el sistema y esté convencido de ello, se necesita una buena interfaz hombre-ordenador. La interfaz tradicional hombre-computadora permite a los usuarios observar y operar el software de la aplicación a través de una "ventana". En un entorno virtual, dicha ventana bloquearía al usuario como espectador, incapaz de "entrar" al entorno como participante. Por lo tanto, cómo diseñar una interfaz de interacción persona-computadora que se ajuste a las características del entorno virtual se ha convertido en el foco de la imaginación.
(2) La idea de descripción de la escena. De hecho, se refiere al diseño de escenarios virtuales. Si la apariencia del entorno del campo de batalla virtual es realista o no depende principalmente del diseño de la apariencia de la escena. Cuando se utilizan datos de mapas vectoriales para generar la textura de la superficie de una escena, la idea de descripción de la escena implica el diseño del método de representación de cada elemento (usando símbolos geométricos o imágenes simuladas), el diseño del efecto de ruido en el suelo y la superficie de cada elemento, el diseño de tablas de colores para diferentes tipos de accidentes geográficos, el diseño de métodos de representación para armas y equipos y otras unidades de combate en el entorno del campo de batalla, así como el diseño de métodos de representación para intenciones y situaciones de combate.
(3) Proporcionar herramientas para hacer realidad las ideas. En diferentes aplicaciones militares, los usuarios tienen diferentes requisitos para el desempeño de entornos de campo de batalla virtuales. Por ejemplo, en el entrenamiento de simulación de vuelo, los estudiantes esperan utilizar imágenes aéreas como texturas de superficie, lo que puede hacer que la escena se acerque visualmente al entorno del terreno real. Para el entrenamiento de comando de combate, los estudiantes prefieren expresar información confidencial en el mapa en la escena (representación simbólica) para el análisis y la toma de decisiones, lo que requiere múltiples métodos de expresión para los usuarios del sistema. Además, para el aprendizaje táctico, los usuarios a veces necesitan crear un entorno de campo de batalla típico, lo que también requiere proporcionarles herramientas para hacer realidad sus ideas.
4. Ejemplos de aplicaciones
Desde 1995, el Laboratorio de Ingeniería de Simulación Ambiental del Campo de Batalla de la Escuela de Topografía y Cartografía de la Universidad de Ingeniería de la Información del Ejército Popular de Liberación ha realizado muchas tareas. Trabajo de investigación sobre el tema del entorno del campo de batalla virtual y logros alcanzados representados por el "Sistema de simulación del entorno del terreno". Este sistema es un sistema práctico que utiliza tecnología de realidad virtual para realizar una simulación del entorno del campo de batalla con el apoyo de una base de datos de mapeo y topografía militar. Simula principalmente el entorno del terreno del área de combate y puede proporcionar mapas electrónicos 2D, paisajes tridimensionales e información geográfica de diversos terrenos para todos los niveles (tácticas, campañas, estrategias) y etapas (formulación de planes, simulación de enfrentamiento, evaluación de resultados). de simulación de combate.
El sistema ha poseído inicialmente las características básicas de la realidad virtual ("accesibilidad" e "interactividad"), y ha solucionado las siguientes cuestiones técnicas clave en el proceso de desarrollo:
1. Resuelva los problemas de modelado tridimensional rápido, simplificación de modelos e interacción en tiempo real del entorno del terreno en un entorno de microcomputadora.
2. Desarrolló hardware de interfaz con gafas estereoscópicas LCD, lo que le permite utilizar gafas estereoscópicas de bajo precio para lograr un efecto estereoscópico de "nivel básico" en un entorno de computadora y estación de trabajo.
3. Resolver los problemas de interfaz entre el modelo del terreno y otro software 3D comercial, así como la colocación de armas técnicas y tácticas en el entorno del terreno 3D (Figura 5).
En la actualidad, este sistema ha sido ampliamente utilizado en la construcción de toda la economía militar y nacional. Por ejemplo, el sistema se ha utilizado para simular el proceso de inundación en el área del embalse de las Tres Gargantas para la Oficina de Inmigración de las Tres Gargantas (Figura 6).
5. Conclusión
La simulación del entorno del campo de batalla es una tecnología de alta tecnología producida para satisfacer las necesidades de la construcción del campo de batalla digital, y sus campos de aplicación son muy amplios. Este artículo solo comienza desde el campo de aplicación de la simulación de combate y analiza la aplicación de la tecnología de realidad virtual en la simulación de percepción del entorno del campo de batalla. De hecho, esta tecnología también se ha utilizado en muchos aspectos militares, como el mando de combate, las pruebas de armas, las negociaciones diplomáticas y la predicción de desastres.
A medida que la tecnología de realidad virtual madure y se vuelva práctica, creemos que en un futuro cercano se convertirá en un medio técnico importante para mejorar la efectividad del combate militar.