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电子战仿真解决方案

日期:2016/10/29

  电子战是指敌对双方争夺电磁频谱使用和控制权的军事斗争,包括电子侦察与反侦察、电子干扰与反干扰、电子欺骗与反欺骗、电子隐身与反隐身、电子摧毁与反摧毁等。由于军队电子化程度的迅速提高,电子战被作为直接用于攻防的作战手段,形成了“陆、海、空、天、电”多维立体战。

  电子战技术是研究利用电子装备或器材进行电磁斗争的技术。它涉及雷达对抗、通信对抗、C3I对抗、敌我识别与导航对抗等领域。电子技术的飞速发展,使电子战由作战保障一跃成为重要的作战形式,并正在开启信息战的大门。

 

仿真场景

  仿真(Simulation)技术是以控制理论、相似原理、数模与计算技术、信息技术、C3I系统与EW系统技术及其应用领域相关专业技术为基础,以计算机和多种专用物理效应设备为工具,借助C3I系统与EW系统模型,对真实的或设想的C3I系统与EW系统进行动态试验研究的一门新兴综合性技术。它又是一种可控制的、无破坏性的耗费极小的并允许多次重复的试验手段。

  VR技术属于一种新型计算机人机交互技术,它突破了人机之间信息交互单纯数字化的方式,为建立友好的人机界面提供了技术支撑。创造出一种高度逼真的环境,使人仿佛置身于现实场景之中,实现人机环境的和谐结合,进而产生身临其境的玄妙感觉。

  VR技术可与军事欺骗相结合,即在战争中适时地将虚拟信息(如虚拟的舰队行动,交互场面及作战方案等)"注入"敌方指挥控制系统,使敌误认虚为实,造成敌方混乱。战场环境主要包括地形,气候及气象等方面。利用VR技术产生逼真的战场环境,将为战术训练提供良好的条件。由于战争的突发性增强,作战人员无法预先到达战场熟悉地形环境。故利用VR技术将未来的战场环境模拟出来,并让指战员进入该环境进行亲身体验,无疑是解决这一问题的有效途径。为提高战场环境虚拟现实系统的逼真性,则必须建立相应的战场环境图形图像库。此种三维图形图像库包括战场环境模拟过程中的各种战场目标对象(如飞机、导弹、舰炮等)、作战场景、作战背景、电子对抗及作战双方人员的图像。有了三维图形图像库,参与者便可逼真地"进入"战场。战场目标对象及作战场景一般是通过虚拟现实系统中的建模软件来实现的。作战背景主要是指天气变化、雨、雾、雪及夜景等周围环境背景,这要借助VR的相关技术手段来实现。至于作战人员的模拟,可采用图形建模或图像映射或通过两者组合来实现。

  分布式虚拟仿真(DIS)技术实际上是一项以网络为基础,用局域网、广域网及远程通信网将仿真系统、计算机生成兵力及其他设备联成一整体的技术。随着现代战争发展的需要,军种间的联合演习变得极为重要。利用DIS技术可使各军种间达成体系结构的统一,能实现真正意义上的军事规模的消减,以质量的提高换取数量的减少。

  采用VR技术,在虚拟的环境下,进行协同作战演习,可评估工程保障方案的效果,评估作业能力,从而取得近似"实战"的数据,积累演习经验。将地理上分散的模拟器通过DIS技术联网,以使各种军用模拟器如飞机、导弹、舰艇、地面防御系统的大炮、雷达、导弹等能协同作战,构成一个规模宏大的军事演习环境。VR技术将为武器装备确定需求、设计、制作样机、批量生产,为舰队的模拟训练、战备,为制定合成作战条令,为制定应急计划,为战后评估及战史分析等几乎全部军事活动提供一种一体化的作战环境,这将有助于从虚拟武器及战场顺利地过渡到真实武器与战场,对各种军事活动的影响将是极为深远的,有着极为广泛的军事应用前景。

 

通信效果服务器

  复杂电磁环境通信效果服务器是一个实时半实物仿真系统,能够与虚拟兵力、物理实装和实装模拟器等其它仿真和模拟系统实现互联互通互操作,对基于有线、微波、短波、超短波、卫星、数据链、通信控制器、战术互联网控制器、交换机、路由器等通信装备进行收发的、经过地形、气象、民用、军用复杂电磁环境传输的态势、指控、文电、话音、图像、视频等各类战术业务的传输效果进行仿真,从而提供贴近真实的复杂电磁环境下的战场通信效果,使得用户能够在短时间内以较高精度、较低成本来构建军、师、旅、团、营、连、排、班、单兵等各级梯队规模的战术通信环境,为信息化条件下的装备研制、武器测试、军队训练、红蓝对抗等能力需求提供一个实时半实物仿真系统。

  复杂电磁环境通信效果服务器基于美国SNT公司为美军开发的EXata半实物仿真引擎,具有实装接口、模拟器接口、HLA接口、人在环路接口、软件在环接口等外部接口和其它子系统相连。如图1所示。

  

图1 复杂电磁环境通信效果服务器的外部接口

 

HLA接口

  高层体系架构(HLA)是美国防部资助下研发的软件接口规范,其目的在于两个或多个软件程序(通常是模拟软件)进行互操作。如复杂电磁环境通信效果服务器集成了HLA接口。用户可以将复杂电磁环境通信效果服务器和其它也具有HLA接口的软件程序进行交互,但是一般需要开发者进行相应的定制化修改。

  CGF等其它联邦成员可以向复杂电磁环境通信效果服务器发送HLA交互来激活复杂电磁环境通信效果服务器内部的通信建模,复杂电磁环境通信效果服务器将实时返回通信的结果。用户还可以在HLA交互以外自定义复杂电磁环境通信效果服务器内部的通信流量建模而不影响外部联邦交互。

  图2所示为基于同一种运行时架构(MAK RTI)的CGF软件VR-Forces和复杂电磁环境通信效果服务器之间在同一作战想定情况下的图形用户界面。

  复杂电磁环境通信效果服务器将复杂电磁环境下的信息共享与传输效果引入了虚拟兵力对抗演习训练系统中,为传统的基于CGF的作战效能评估提供了更加真实和准确的手段,这在信息化战争时代具有非常重大的意义。

  

图2 复杂电磁环境通信效果服务器和CGF之间通过RTI HLA交互最新的信息更新

 

VR_Forces与外部通信效果服务器配置

  默认情况下,VR-Forces被配置为只是使用简单的、内在的通信效果模型,这种模型允许所有的信息被传递到他们的接受者。使用外在的通信效果模型服务器,我们必须:

  ① 为任何将通过通信效果服务器传递信心的实体类型启用无线电发射器发射

  ② 设置外界通讯效果模型作为VR-Forces可用的通讯模型

  ③ 配置外界通讯效果模型

  ④ 启用无线电广播发射机发布

  ⑤ 启用外界通信效果模型

  ⑥ 配置外界通信效果模型

 

VR-Forces与Qualnet 同用

  若想与Qualnet一同使用VR-Forces,必须配置VR-Forces,以便使用外界通讯效果服务器(在2.VR-Forces的配置中有详细讲述)。请注意以下几点要求:

  Qualnet只支持特别的网路配置,请参考Qualnet的详细的帮助文档,如果使用的是MÄK RTI,需要运行rtiexec.需要创建与VR-Forces情景匹配的Qualnet情景,Qualnet情景被Qualnet作为通讯 效果 服务器来使用。可以手动来完成这个操作,或者可以使用Qualnet HLA Extractor tool来完成。

所属类别: 战场环境

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