【作战仿真环境专题】通过基于模拟的军事训练做更多事情-美国陆军的下一代虚拟战斗训练涉及14份技术报告-超50万字

文摘   2024-11-21 06:29   贵州  

基于模拟的军事训练在国防组织中越来越受欢迎,因为它提供了提高作战效率同时降低成本的双重好处。SEA 的培训和模拟主管 Ian Cox 告诉我们模拟技术的未来。

基于模拟的军事训练在国防组织中越来越受欢迎,因为它提供了提高作战效率同时降低成本的双重好处。

世界各地的军队都必须跟上设备方面的重大技术进步,并在复杂和动态的环境中行动,包括非传统威胁和信息战的增长。变化的速度如此之快,以至于传统的培训方法不再能够反映新的运营现实。

为了应对这一挑战,复杂的模拟技术正在被随时应用,使海军和其他部队能够调整训练和任务演练的交付,使其与现代复杂的行动更加相关。

一些武装部队还必须使用新技术进行他们不熟悉的行动。例如,许多海军现在正在投资新的反潜战 (ASW) 能力,而之前在该领域的作战经验有限。这带来了一个重大挑战:如何经济高效地向指挥官、操作员和设备维护人员传授一套新的反潜战知识、技能和态度。

尽管全球军事预算通常保持健康,但在训练方面,军队往往被迫“事半功倍”。面对这一挑战,与传统方法相比,基于模拟的培训的应用带来了许多因素,这些因素构成了相当大的商业案例。

课堂模式的局限性

以前,培训课程可能是在课堂环境中围绕物理设备进行的。然而,最近,这些实物资产的可用性已经减少,而将设备专门用于培训的巨大成本意味着这可能不再是一个可行的选择。

同样,军队越来越希望在可以为特定学生量身定制的时间和地点提供培训。它希望优先考虑灵活的、以学生为中心的学习,这可以通过及时的进修培训来帮助减少技能的流失,并在服务人员被部署到运营中时提供培训,例如在船上。学生越能练习和熟悉特定的操作程序,他们技能下降的可能性就越小。

因此,基于模拟的培训势头强劲,因为它是一种经济高效、灵活且可访问的方法,支持分散式培训。此外,它可以为在课堂或现场环境中创建不切实际或不安全的紧急情况或故障场景提供准确的用户内容。它还可以针对特定的学生或技能进行定制,在学生需要更多支持的地方更加关注特定的训练目标。

当这些因素结合起来时,为使用基于模拟的程序培训提供了强有力的商业案例——例如,与使用现场直升机进行培训相比,使用 SEA 的 DECKsim 系统将培训飞行甲板高级船员的成本降低了 50% 以上。

应用游戏及其他领域的技术

近年来,技术已经取得了长足的进步。开发人员采用了极其生动的游戏硬件和软件技术,并将其重新用于提供安全、高效和高保真的沉浸式培训。基于模拟的培训旨在使物理和环境忠实于场景,并在功能上简单明了。

物理保真度可以通过 3D 图像生成/图形、投影系统、虚拟现实 (VR) 耳机和音频系统,将视觉、音频和运动提示相结合来提供。电动和液压运动底座、振动平台和触觉设备也通过向用户施加力、振动或运动来帮助重建运动感。

模拟通过考虑照明效果、天气效果和地形来提供环境保真度。现代图像生成系统通常通过计算机游戏行业开发,能够生成天气效果(如雨、雪、风和雾)的高质量视觉表示。此外,天气可能对活动产生的物理影响(例如减小传感器检测范围)可以在现代仿真系统中复制。

基于模拟的训练还可以使用高分辨率地形数据库,其中包括准确的区域和季节性植被类型,以提高真实感。对于海事应用,还可以采用物理上逼真的海况和水下表示,以确保船舶操作适当。

根据特定情况定制模拟

每当为军队开发基于模拟的训练时,都应评估应用程序的物理、环境和功能要求。培训要求将确定是否需要以空间和视觉上准确的方式表示设备,或者程序是否在白天、夜间或不同的天气条件下进行。

此外,可能需要高度准确地表示特定的操作功能——所有这些元素都被纳入培训系统的设计中。

模拟系统对于难度高(即涉及大量复杂程序步骤或交互)、重要性高(例如,涉及任务或安全关键设备或操作)或不经常进行的培训场景特别有效,这意味着技能随时间推移而消失的风险增加。

从这个角度来看,许多部队正在应用复杂的模拟技术来增强他们的训练实施也就不足为奇了。它是一种有效的培训解决方案,可以减少对物理硬件的依赖,并以更低的成本提供更灵活的方法。它可以通过 Web 技术提供,并支持以学生为中心的学习。

此外,程序训练系统的灵活性使学生能够熟练掌握更广泛的紧急和危险场景,而这些场景在真实条件下训练是不切实际或危险的。我们相信,模拟训练的使用将越来越成为军事人员训练的核心,并且随着技术的不断发展,模拟与现实之间的保真度差距将继续缩小。

IVAS 计划于 2021 财年准备就绪,还将允许士兵在进行实况行动之前在合成训练场景中进行训练,例如任务排练。

Buhl 表示,Raytheon 使用虚拟现实耳机是因为它“提供了陆军可以利用的即时能力”,但该系统将适应与 IVAS 一起使用的增强现实耳机。

“所有这些都是......能够装在鹈鹕箱中并带到世界任何地方,“Buhl 说。“它还支持云,因此,如果您确实想与另一个位置的士兵、合成模拟器中的坦克或直升机进行联网训练演习,您可以完成所有这些工作。”

DSE 拥有最先进的技术,允许学生可视化和构建他们的产品模型。

战斗模拟实验室为教师和学员提供了研究广泛的跨学科系统性问题的机会,并应用模拟软件在课堂和研究中可视化和测试项目。

步兵战士模拟 (IWARS):IWARS 是一种建设性的、基于代理的部队对部队战斗模拟,专注于单个和小单位的下马战斗人员及其设备,用于评估一系列任务、环境和威胁中的作战效率。

联合冲突和战术模拟 (JCATS):一种建设性的模拟模型,旨在处理大规模演习,能够处理大量内部和外部实体,包括其设备。JCATS 提供构建系统和通过批量运行模拟练习验证分析输出的功能。该模型提供了 After Action Review Tool 的良好来源。


一个半自动力 (OneSAF):OneSAF 是下一代实体级模拟,支持计算机生成力 (CGF) 和半自动力 (SAF) 应用程序。这使它能够支持广泛的美国陆军旅及以下的建设性模拟和虚拟模拟器。OneSAF 目前正在由 SE Core 计划集成,作为航空联合武器战术训练器 (AVCATT)、近战战术训练器 (CCTT) 和通用炮兵架构 (CGA) 等虚拟教练机的替代 SAF,并将作为美国陆军模拟器后续现代化活动的基础。OneSAF 的构建是为了代表模块化和未来的部队,并在当代作战环境中提供各种军事行动的实体、单位和行为。


VBS2:是一个基于游戏的商用现成培训平台,结合了高保真虚拟环境、场景和任务编辑器、AAR 和强大的开发套件。士兵在共享的沉浸式第一人称环境中移动,支持骑乘和下马操作。该系统提供地面和空中车辆、小型武器和车载武器、通信以及当代作战环境中的互动敌对力量,包括简易爆炸装置。战争战士通过练习现有和发展中的战术、技术和程序来学习预测和应对战术情况。培训师和领导者使用 VBS2 来演练战术任务,并使用模拟中集成的易于使用的创作工具对培训课程进行 AAR。


除了教室和学员使用外,我们的实验室还为我们的客户(包括美国陆军 PEO STRI)的项目提供服务。以下是我们的学员和教职员工参与的一些项目列表。

  • XM25:我们实验室目前有一个 XM25 模型,它在仿真模型中使用了 IWARS 和 VBS2。

  • 合作参与(ORCEN /美国陆军 PEO STRI 项目:该项目的想法是在 Apache(长弓)中安装视频源,允许飞行员通过 UAS 的摄像机进行态势感知。使 Apache 飞行员在执行合作交战任务时能够更好地进行地对空通信。本项目使用的仿真模型是 VBS2。

  • 合作参与(ORCEN /美国陆军 PEO STRI 项目:该项目的想法是在 Apache(长弓)中安装视频源,允许飞行员通过 UAS 的摄像机进行态势感知。使 Apache 飞行员在执行合作交战任务时能够更好地进行地对空通信。本项目使用的仿真模型是 VBS2。

  • 大本营开发(密苏里州伦纳德伍德堡/ORCEN 项目) 该项目旨在将仿真模型集成到他们的学生课程中,以帮助学生在匆忙的大本营 (FOB) 中实现 600 人大本营的潜在增长。本项目使用的仿真模型是 VBS2。

Bohemia Interactive Simulations (BISim) 已通过 Cole Engineering Service Inc. (CESI) 分包,为美国陆军提供下一代集体训练技术的重要组成部分。

CESI 最近获得了培训模拟软件/培训管理工具 (TSS/TMT) 合同,并计划将 BISim 的所有三个主要产品(VBS4、VBS Blue IG 和 VBS World Server)用作整体 TSS/TMT 解决方案的一部分。

美国陆军的综合训练环境 (STE) 由 TSS/TMT 提供中央软件功能,将允许部队和领导者在世界任何地方进行逼真的、多梯队和多域联合武器机动和任务指挥、实时、集体训练。TSS/TMT 还将实时、虚拟和建设性功能融合到一个易于使用的界面中。

军事领导人和教官将能够设置复杂的虚拟战斗,与数千个人工智能 (AI) 驱动的盟友协调,并以逼真的 AI 行为和战区范围与人工智能或教官控制的对手作战。

士兵将能够多次重复这些训练任务,面对新的挑战,这将帮助他们更好地为现场训练做准备并提高他们的作战准备能力。

地形数据将从 STE 的 One World Terrain 数据中提取,士兵将通过基于 PC 的士兵站或 STE 的可重构虚拟集体训练器进行交互。

STE 将促进快速设置、全面的行动后练习审查和智能导师功能,以实现更真实、更有针对性并最终更具影响力的训练和任务演练。

交付的系统将成为军事界最先进、最全面的训练能力,体现了美国陆军 STE 跨职能团队的雄心勃勃的愿景,并结合了包括 CESI 和 BISim 在内的许多尖端军事公司的人才和软件。

BISim 易于使用的全地球虚拟和建设性 VBS 仿真功能将与 TSS/TMT 紧密集成。BISim 的 World Server 技术将用于陆军的 TSS/TMT,将 OWT 格式摄取到 TSS/TMT 环境中,使士兵能够在世界任何地方的逼真虚拟地形上进行训练和演练。

BISim 的高性能 3D 全地球图像生成器 (IG) VBS Blue IG 已经为 RVCT 提供高保真视觉效果,BISim IG 的使用将通过 TSS/TMT 扩展到 STE。

BISim 的 VBS Blue IG 产品已用于支持 STE 的 RVCT 空中和地面工作,BISim 的世界服务器技术是陆军 One World Terrain 项目中使用的支持云的 STE 世界服务器中间件的核心。

BISim 首席执行官 Arthur Alexion 表示:“BISim 已投资数千万美元对我们的技术进行升级和模块化,以满足 STE 类型的要求,VBS4 已经支持陆军的所有 Games for Training 功能,代表了 100 多种美国陆军特定的训练用途。

涉及的技术文件如下,已上传知识星球:

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