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实时虚拟建设性(LVC)训练:过去和现在
 
作者:Andre Demers   译者:Anna
235 次浏览     评价:  
 2020-11-9 
 
编辑推荐:
文章主要介绍了LVC训练的现场训练、虚拟培训、建设性培训等相关几个部分。
来自于PRESAGIS,由火龙果软件Anna译、推荐。

在军事训练的世界中,全世界的国防组织越来越多地采用实时虚拟构造(LVC)训练计划中的训练环境。它是尖端技术,可以节省资金,并突破传统训练的界限。那么什么是LVC训练呢?

每个字母表示受训人员在接受训练时所经历的环境类型。下面是一个简单的总结:

  • 实时训练:使用真实或训练武器在真实飞机或车辆中进行的训练。视觉效果、敌对力量和通讯都是真实的。 示例:飞行员在真实的飞机上,与其他飞行员在真实的飞机上进行编队训练。
  • 虚拟的:受训者是在虚拟环境中训练的真人。模拟了环境,车辆,飞机和武器。图像是计算机生成的。 示例:飞行员进行编队训练。每一个编队中的飞行员都是他们自己模拟器里的一个实际飞行员。
  • 建设性的:建设性的通常与虚拟训练相结合,Constructive增加了计算机生成兵力(CGF)的元素,以控制实体、敌对部队、盟友等。它们可以理解为人工智能控制(AI)的化身或交通工具。示例:飞行员在模拟器上进行编队训练,机翼人员由计算机控制。

每一个指定都不是相互排斥的,可以相互结合,通过分层任务或复杂性来加强训练。在上面的构造性示例中,虚拟训练和构造性训练混合在一起,因为方程中有一个人类飞行员与计算机控制的飞行员进行交互。

我们将在后面讨论嵌入式训练,它以创新的方式将实时,虚拟和建设性的方法结合在一起,以达到非常复杂的训练水平。

LVC训练的好处显而易见:

  • 减少人员和设备、燃料和弹药的迁移成本
  • 提高安全性
  • 在任何类型的环境中,无论白天还是黑夜,都可以灵活地产生多种场景。

使用更多种类的玩家进行更大规模的演习,例如使用车辆和武器对立的部队,,而这些都是在实战训练中无法获得的。

当然,没有什么可以替代实时训练,但是技术正在帮助缩小差距。

让我们仔细看

虚拟训练:在此示例中,所有飞机都通过地面模拟器进行驾驶。

现场训练

真实的平台,真实的设备,真实的车辆,真实的士兵,真实的……好吧,您明白了。

在实时训练中,人有能力获取现实生活中发生的信息(例如位置,高度,速度等),并将其与现实情况联系起来。

纯实时训练没有虚拟组件。因此,例如,如果飞行员正在驾驶飞机,则所有通信和视觉效果都是真实的,就像飞机的高度和速度一样。

虚拟训练

这种训练使用模拟(部分或全部)来创建一个虚拟的训练环境。基于地面的飞行模拟器,车辆模拟器,武器模拟器,传感器模拟器和徒步士兵虚拟现实训练器都是常见的虚拟训练类型。

虚拟训练的严格要求是“人在环”。也就是说,人必须做出决定来驱动或控制模拟的一个,多个或所有方面。典型的例子是飞行模拟器。虽然控制装置或驾驶舱可能是真实的,但视图,控制装置,移动和环境都是虚拟的,但是飞行员的决定控制了虚拟飞机及其组件。

在虚拟训练中,如果另一个飞行器或飞机参与了训练,例如在格斗中,则人也控制对手。

但是,通常将实时训练与虚拟元素,建设性元素或两者结合在一起。但是,在提出这些组合之前,让我们开始进行建设性训练。

虚拟+构造训练:本例中的飞机是通过地面模拟器进行驾驶的。与地形/世界表示一样,敌对部队由计算机生成

建设性训练

当士兵,车辆,飞机,轮船,通讯或任何实体被被计算机控制并自行决策时,您需要接受建设性的培训。与纯粹的虚拟训练相反,建设性培训包含人“脱离循环”,决策是由人工智能做出的,或者遵循特定的原则。不涉及人类的纯建设性训练的一个例子是用于分析的战斗模拟。在这种情况下,在这种情况下,人类唯一的角色就是按下“play”。

建设性培训背后的想法是消除角色扮演。过去,培训师会在受训人员那里花费数小时与时间,以控制情景,响应和对手。通过引入建设性训练,可以最大程度地减少培训师的作用,并且可以在无需人工干预的情况下,使用Presagis STAGE等计算机生成的力量(CGF)软件在仿真器上创建和运行情景和学说。

CGF软件为创建需要多个实体的战术模拟提供了基础。在最高级别,CGF不仅允许用户导入3D地形格式以允许地形交互,还可以向仿真添加平台,其中包括:

  • 特定兴趣领域
  • 任务编辑功能
  • 为平台配备传感器,武器,通讯和对策。
  • 每个模拟模型的保真度各不相同

CGF软件的用途非常广泛,可以通过以下方式进行部署:

  • 作为一个威胁制造者,
  • 与其他自定义行为脚本或AI软件配合使用,
  • 作为自定义行为和车辆动力学的测试环境,
  • 嵌入另一个仿真中,

  • 或者,作为模拟应用程序的前端,例如教员/操作员(IOS)站。

通过建设性的训练,CGF能够使实体动画化,并创建移动它们的行为——无论是简单的设置、庞大的人群还是复杂的多领域作战场景。一个有建设性的训练系统通常包含一个决策树,它决定了哪个实体去哪里,什么时候去。在训练模拟中将几个CGF放在一起以控制训练的不同方面并不罕见。例如,一个CGF可以控制数百名地面部队,而另一个CGF则可以驾驶飞机和另一艘海军舰艇。当所有CGF启动并开始控制它们的各个实体时,该数据将以透明方式推送到模拟器,这样受训者就不知道网络上的各个CGF部门。

把所有的组件都汇集起来

当LVC的所有组件一起使用时,虚拟模拟将看到建设性训练的所有部分,无论是视觉信息还是无线电信息,就像实时训练将在其模拟传感器中看到目标和事件一样。

连接LVC组件的关键是使用标准网络协议进行仿真。通过使用分布式交互仿真(DIS)和高层体系结构(HLA)等标准,LVC的每个组件可以共享其状态、位置、动作,并计算其他实体对每个参与实体的影响。

这些协议的核心是数据所有权和通用环境的定义。数据所有权将定义哪个组件决定训练的状态。从简单地公布一个实体的位置到决定武器爆炸对邻近多个实体的影响或传感器的检测,确定所有权可以实现一致的训练和公平的战斗。

地形的通用合成表示也有助于公平竞赛。通过使每个训练系统共享具有相同地形轮廓,建筑物位置,形状等的地形表示,这样的表示可以实现连贯的训练。如OGC CDB,促进了异构训练系统之间地形数据的共享。

Presagis产品在创建LVC训练方面具有不可估量的价值。

Creator和Terra Vista携手合作来创建站点,建筑物和地形,这样用户就可以在vegaprime可视化软件的帮助下生成身临其境的合成训练环境。除了创建地形外,Terra Vista还有助于创建相关的地形。CGF和虚拟教练之间缺乏相关的地形是LVC练习失败或违反公平战斗的最常见原因之一。Terra Vista让用户找到将数据库发布为不同格式以确保相关性的最佳方法。

FlightSIM和HeliSIM使用户可以为固定翼飞机和旋翼飞机创建高保真虚拟飞行模型,而Ondulus系列则使用基于物理的渲染模拟(实时,虚拟和建设性的)雷达,红外和夜视传感器。此外,无人机工艺利用虚拟和建设性的所有这些技术,为无人机操作员提供高保真,高性能的模拟器。

将所有内容整合在一起是STAGE –在创建逼真的场景中必不可少的工具。STAGE允许用户创建具有自然特征和车辆行为的动态环境,可以通过复杂的交互,通信和逼真的参与进一步增强这种环境。STAGE可用于控制:

  • 铰接零件
  • 大气层
  • 对策
  • 防御能力
  • 详细的建筑
  • 起爆
  • 编队
  • 热力系统
  • 敌我识别
  • 影响等级
  • 激光指示器
  • 无线电
  • 传感器
  • 特区
  • 物资和武器的影响水平

混合实战+虚拟+建设性训练:在这个例子中,一个真实的飞机加入一个通过地面模拟器驾驶的虚拟飞机。与地形/世界表示一样,敌对部队由计算机生成

嵌入式训练

与传统的LVC训练不同,嵌入式训练将虚拟和构造性组件引入到活动组件中。

Presagis目前正在使用一些产品,如STAGE、Ondulus IR和Ondulus Radar,将虚拟和构造组件引入到实际环境中,即与飞行员一起在飞机上。

STAGE是建设性训练的一个组成部分,目前已用于嵌入式训练和常规LVC训练中,以模拟板载控件,传感器,在仿真和控制实体之间协调虚拟元素。例如,如果一组(真实)飞机在编队飞行并向目标开火,STAGE会创建模拟的对应物,以刺激(虚拟)HUD,(虚拟)传感器,(虚拟)武器射击以及随后的伤害计算以及控制虚拟的友善和对手。

飞机上使用了Ondulus IR和Ondulus Radar来精确替换真正价值数百万美元的设备,以确保飞行员能够使用高保真雷达和IR传感器进行训练。这是让飞行员管理(在机上)环境,威胁,IFF并解释雷达图像,扫描或操作他们将在真实战斗机中面对的仪器,同时以较低的成本进行训练的一种极具成本效益的方法(训练)飞机。

嵌入式训练的示例:真实的现场飞机配备了将产生并控制反作用力的软件和硬件。

LVC训练 嵌入式训练
A)带电部件,例如,乘坐战斗机飞行的飞行员。B)一个虚拟组件,一个设施中的地面模拟器中的飞行员,C)和一个指导其他飞机(通过CGF),友方和敌人的教练站 A)带电部件,例如,在战斗机中飞行的飞行员。B)在飞机上虚拟化目标,武器,雷达和HUD符号。C)场景和对手也一起在虚拟显示器附近提供目标,敌人或友军。
优点:您可以安全地尝试新事物,新程序,新学说。非致命的。 优点:您可以安全地尝试新事物,新程序,新学说。非致命的。

尽管嵌入式训练已经存在了10到15年,但随着此类训练的收益和机会增加以及相关成本的降低,对嵌入式训练的需求正在稳步上升。

计算机变得越来越小,功能越来越强大,它们的占用空间不再需要机翼下的专用吊舱来实现。如上所述,用逼真的模拟器代替昂贵的设备是一个很大的好处。

在操作方面,与常规模拟器相比,嵌入式训练能够实现更高水平的真实感。对于飞机而言,飞行员除了经历冲突的挑战外,还将体验实际飞行中的所有物理严酷条件。对手,目标,传感器,武器和HUD的显示和读数都是虚拟的,但是对身体的物理需求是真实的,可以作为教练做好准备的极好指标。

展望未来,Presagis正在探索创新方法来增强嵌入式训练。使用增强现实技术,可以通过将虚拟元素添加到飞行员正在体验的真实视觉效果中来进一步增强嵌入式训练。因此,虚拟元素(如友军,敌方或目标)将与现实融合在一起,因此在窗口外是可见的。

来的另一项发展是在中队或编队中进行嵌入式训练,以便所有飞行员都能共享相同的场景和相同的虚拟和构造元素,以便训练协调性、交战规则等。

总结

从在实况车辆中进行嵌入式训练,到合成环境中的模拟大规模交战,使用LVC训练所能取得的成就是无止境的。无论天气,位置或情况如何,全球顶级的国防组织都依靠LVC进行培训,以确保备战。

 

   
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