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電子戰仿真解決方案

日期:2016/10/29

  電子戰是指敵對雙方爭奪電磁頻譜使用和控制權的軍事斗爭,包括電子偵察與反偵察、電子干擾與反干擾、電子欺騙與反欺騙、電子隱身與反隱身、電子摧毀與反摧毀等。由于軍隊電子化程度的迅速提高,電子戰被作為直接用于攻防的作戰手段,形成了“陸、海、空、天、電”多維立體戰。

  電子戰技術是研究利用電子裝備或器材進行電磁斗爭的技術。它涉及雷達對抗、通信對抗、C3I對抗、敵我識別與導航對抗等領域。電子技術的飛速發展,使電子戰由作戰保障一躍成為重要的作戰形式,并正在開啟信息戰的大門。

 

仿真場景

  仿真(Simulation)技術是以控制理論、相似原理、數模與計算技術、信息技術、C3I系統與EW系統技術及其應用領域相關專業技術為基礎,以計算機和多種專用物理效應設備為工具,借助C3I系統與EW系統模型,對真實的或設想的C3I系統與EW系統進行動態試驗研究的一門新興綜合性技術。它又是一種可控制的、無破壞性的耗費極小的并允許多次重復的試驗手段。

  VR技術屬于一種新型計算機人機交互技術,它突破了人機之間信息交互單純數字化的方式,為建立友好的人機界面提供了技術支撐。創造出一種高度逼真的環境,使人仿佛置身于現實場景之中,實現人機環境的和諧結合,進而產生身臨其境的玄妙感覺。

  VR技術可與軍事欺騙相結合,即在戰爭中適時地將虛擬信息(如虛擬的艦隊行動,交互場面及作戰方案等)"注入"敵方指揮控制系統,使敵誤認虛為實,造成敵方混亂。戰場環境主要包括地形,氣候及氣象等方面。利用VR技術產生逼真的戰場環境,將為戰術訓練提供良好的條件。由于戰爭的突發性增強,作戰人員無法預先到達戰場熟悉地形環境。故利用VR技術將未來的戰場環境模擬出來,并讓指戰員進入該環境進行親身體驗,無疑是解決這一問題的有效途徑。為提高戰場環境虛擬現實系統的逼真性,則必須建立相應的戰場環境圖形圖像庫。此種三維圖形圖像庫包括戰場環境模擬過程中的各種戰場目標對象(如飛機、導彈、艦炮等)、作戰場景、作戰背景、電子對抗及作戰雙方人員的圖像。有了三維圖形圖像庫,參與者便可逼真地"進入"戰場。戰場目標對象及作戰場景一般是通過虛擬現實系統中的建模軟件來實現的。作戰背景主要是指天氣變化、雨、霧、雪及夜景等周圍環境背景,這要借助VR的相關技術手段來實現。至于作戰人員的模擬,可采用圖形建模或圖像映射或通過兩者組合來實現。

  分布式虛擬仿真(DIS)技術實際上是一項以網絡為基礎,用局域網、廣域網及遠程通信網將仿真系統、計算機生成兵力及其他設備聯成一整體的技術。隨著現代戰爭發展的需要,軍種間的聯合演習變得極為重要。利用DIS技術可使各軍種間達成體系結構的統一,能實現真正意義上的軍事規模的消減,以質量的提高換取數量的減少。

  采用VR技術,在虛擬的環境下,進行協同作戰演習,可評估工程保障方案的效果,評估作業能力,從而取得近似"實戰"的數據,積累演習經驗。將地理上分散的模擬器通過DIS技術聯網,以使各種軍用模擬器如飛機、導彈、艦艇、地面防御系統的大炮、雷達、導彈等能協同作戰,構成一個規模宏大的軍事演習環境。VR技術將為武器裝備確定需求、設計、制作樣機、批量生產,為艦隊的模擬訓練、戰備,為制定合成作戰條令,為制定應急計劃,為戰后評估及戰史分析等幾乎全部軍事活動提供一種一體化的作戰環境,這將有助于從虛擬武器及戰場順利地過渡到真實武器與戰場,對各種軍事活動的影響將是極為深遠的,有著極為廣泛的軍事應用前景。

 

通信效果服務器

  復雜電磁環境通信效果服務器是一個實時半實物仿真系統,能夠與虛擬兵力、物理實裝和實裝模擬器等其它仿真和模擬系統實現互聯互通互操作,對基于有線、微波、短波、超短波、衛星、數據鏈、通信控制器、戰術互聯網控制器、交換機、路由器等通信裝備進行收發的、經過地形、氣象、民用、軍用復雜電磁環境傳輸的態勢、指控、文電、話音、圖像、視頻等各類戰術業務的傳輸效果進行仿真,從而提供貼近真實的復雜電磁環境下的戰場通信效果,使得用戶能夠在短時間內以較高精度、較低成本來構建軍、師、旅、團、營、連、排、班、單兵等各級梯隊規模的戰術通信環境,為信息化條件下的裝備研制、武器測試、軍隊訓練、紅藍對抗等能力需求提供一個實時半實物仿真系統。

  復雜電磁環境通信效果服務器基于美國SNT公司為美軍開發的EXata半實物仿真引擎,具有實裝接口、模擬器接口、HLA接口、人在環路接口、軟件在環接口等外部接口和其它子系統相連。如圖1所示。

  

圖1 復雜電磁環境通信效果服務器的外部接口

 

HLA接口

  高層體系架構(HLA)是美國防部資助下研發的軟件接口規范,其目的在于兩個或多個軟件程序(通常是模擬軟件)進行互操作。如復雜電磁環境通信效果服務器集成了HLA接口。用戶可以將復雜電磁環境通信效果服務器和其它也具有HLA接口的軟件程序進行交互,但是一般需要開發者進行相應的定制化修改。

  CGF等其它聯邦成員可以向復雜電磁環境通信效果服務器發送HLA交互來激活復雜電磁環境通信效果服務器內部的通信建模,復雜電磁環境通信效果服務器將實時返回通信的結果。用戶還可以在HLA交互以外自定義復雜電磁環境通信效果服務器內部的通信流量建模而不影響外部聯邦交互。

  圖2所示為基于同一種運行時架構(MAK RTI)的CGF軟件VR-Forces和復雜電磁環境通信效果服務器之間在同一作戰想定情況下的圖形用戶界面。

  復雜電磁環境通信效果服務器將復雜電磁環境下的信息共享與傳輸效果引入了虛擬兵力對抗演習訓練系統中,為傳統的基于CGF的作戰效能評估提供了更加真實和準確的手段,這在信息化戰爭時代具有非常重大的意義。

  

圖2 復雜電磁環境通信效果服務器和CGF之間通過RTI HLA交互最新的信息更新

 

VR_Forces與外部通信效果服務器配置

  默認情況下,VR-Forces被配置為只是使用簡單的、內在的通信效果模型,這種模型允許所有的信息被傳遞到他們的接受者。使用外在的通信效果模型服務器,我們必須:

  ① 為任何將通過通信效果服務器傳遞信心的實體類型啟用無線電發射器發射

  ② 設置外界通訊效果模型作為VR-Forces可用的通訊模型

  ③ 配置外界通訊效果模型

  ④ 啟用無線電廣播發射機發布

  ⑤ 啟用外界通信效果模型

  ⑥ 配置外界通信效果模型

 

VR-Forces與Qualnet 同用

  若想與Qualnet一同使用VR-Forces,必須配置VR-Forces,以便使用外界通訊效果服務器(在2.VR-Forces的配置中有詳細講述)。請注意以下幾點要求:

  Qualnet只支持特別的網路配置,請參考Qualnet的詳細的幫助文檔,如果使用的是MÄK RTI,需要運行rtiexec.需要創建與VR-Forces情景匹配的Qualnet情景,Qualnet情景被Qualnet作為通訊 效果 服務器來使用。可以手動來完成這個操作,或者可以使用Qualnet HLA Extractor tool來完成。

所屬類別: 綜合環境場景仿真

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