军事仿真虚拟现实系统制作方案

军事仿真虚拟现实系统制作方案（保密、仅供客户参阅禁止外传）文件状态：[]草稿[√]正式发布[]正在修改文件标识制作新疆联创电子商务有限公司审核电话一．项目概述军事虚拟仿真是从武器装备仿真发展起来的一个研究领域，泛指与军事有关的所有仿真技术、仿真系统或仿真方法。由于它来源于系统仿真领域，所以它只能是系统仿真中的一个应用领域，与工业仿真、能源仿真等相对应。军事仿真可以说是工业界的一个概念，更多地从技术角度强调武器装备的仿真与应用，但近年来也逐步增加了作战仿真的内容。而战争模拟则是军方的概念，更多地从战争、作战的角度进行研究，尽管两者研究的方法和范围有很多相近之处。国外军事仿真以美国最为先进,回顾近二十几年来美国军事仿真大事记,从其国会立法中明白了美国为什么把仿真放在战略位置而倍加重视。根本原因就在于仿真的经济有效性和能够带给高技术工作机会。军费开支总是有限的,基于仿真的采办就能更快、更好、更省地实现武器系统采办。联想到我国军事仿真的发展情况,形势喜人,但要再接再厉,抓住现代军事仿真的主题,发展我国军事仿真技术,让我国军事仿真在科学发展观指导下持续发展,在数字化、科学化、智能化、虚拟化、网络化、集成化和协同化的方向上大踏步地前进!虚拟现实技术是近年来计算机领域研究的一个热点，因此世界各先进国家纷纷投入巨资对其基础技术与应用技术加以研究。而目前铁路系统正在进行的传统模式向高新技术的更新过程，其特点就是高速、高效和安全，显然虚拟现实技术是可以加以利用的技术之一。本文就虚拟现实技术的若干同题作一些基本的探讨。虚拟现实(VirtualReality)是建立在自动控制技术、计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术、传感器技术及人工智能技术基础之上，本质上是一种在系统仿真技术的基础之上发展起来的高级接口技术，但是它与仿真技术有明显的区别。虚拟现实的目的是为人与实际环境之间接的交互提供一种自然的、方便的界面，即所谓的虚拟环境。虚拟环境可以给人一种进入真实环境的效果，人可以与虚拟环境交互，通过改变虚拟环境，进而实现改变实际环境的目的。虚拟现实最低应有以下的特点：a．对于一个人造的环境，人需要有参与的感觉，不能只是此环境的外部观察者；b．虚拟现实依赖于3维立体的、头跟踪的显示，以及手／身体跟踪和双耳声音，虚拟现实是一种有临场感的多传感的体验由此可知，虚拟环境、虚拟世界、微型世界等，都可以认为是虚拟现实的范畴。虚拟环境的信号是来自实际的环境；它可以来自实际环境的数据，也可以如遥控作用中来自传感器对实际环境的实时测量其次人通过感官感知虚拟环境，并与虚拟环境交互；人对虚拟环境的作用有两种：一种是主动的，人操作虚拟环境中对象；另一种是被动的，即人体的测量，头、手跟踪等都属于比例；虚拟环境因人的作用而改变最后，遥控情况，虚拟环境驱动实际工具(如操作手)从而改变了实际环境2虚拟环境的特点与技术组成虚拟环境具有3个特性；自治性。自治性体现的是虚拟现实的“现实性”。它模拟物体依照实际物理规律的行为和对外部的作用依照实际物理规律的反应。这些物理规律可以是机械运动学、动力学、材料学特性等，也可以模拟环境的特性如力特性、流体特性、电子特性等。临场感。临场感体现的是虚拟现实的。虚拟性。它是根据物体几何特性生成虚拟环境中3维图形学模型，并附以听觉、触觉信号}使人在计算机生成的环境中有一种在相应的实际环境中的感觉。交互性。交互性是实时操纵虚拟环境中的对象。它具有两重性：首先它是静态临场感的延伸}只有操纵起来也象真的，操纵者才会有真正的临场感。其次，虚拟环境中对象对操纵的反应体现其自治性，也就是依照实际的物理规律做出反应。在快速原形设计和无纸化工程设计中它包括实时改变设计方案，依据其运行结果实时改变设计参数，评测其运行结果。二．项目分析（一）在新式武器与装备的研制和应用上，军事模拟也可以得到很大的效益。比如，在美国国防部测绘局在1995年8月到9月北约对波黑进行大规模空袭期间，曾在意大利的空军基地建立一个作战模拟设施，利用侦察卫星拍摄的高分辨率图像与测绘据提供的波黑地区的数字地图相结合，通过作战模拟所产生的灵境环境，模拟战斗机在波黑地区上空的飞行。经过这个仿真环境的训练，极大地提高了实战的成功率和飞行员的适应性。又比如在巡航导弹防御第一论证阶段，通过演示来探索对付超视距巡航导弹的作战能力。美军的中央司令部、空军、国防部、高级研究计划局等单位参加了这一计划的作战模拟。美国陆军在推出著名的“爱国者”导弹的时候也大量采用了仿真和建模的方法，其结果大大提高了这种导弹在实战中的可靠性。（二）军事模拟也能够应用在作战训练与人才培养等方面。这些方面的应用主要体现在以下几个方面：首先是彻底检查部队的训练战略，更新传统的训练观念；培养单兵或小范围作战编组的作战技能。这些仿真系统的准确性和逼真性得到了很大的提高,图像的仿真程度也已经与实物、实景相差无几。特别是训练仿真系统具有在危险小、消耗低的条件下训练出较强作战技能部队的特点,因此受到世界各国军队的极大重视。通过在模拟实验室里进行训练,部队可无须进行实际操作就能理解现代战争的概念和流程,士兵在战前就可确切知道他要完成什么样的任务,从而提高完成任务的能力和增强完成任务的信心。而且,分散在各地的部队无须集中就能通过模拟器材一起训练。从排到营的机械化分队可演练协同作战,攻击机可演练从不同基地起飞执行同一任务,舰只可演练相互间的配合和策应,特种作战部队可反复演练预定作战任务中的每个细节。此外,仿真模拟演练可在一定程度上代替大规模实兵演习,节省大笔经费。其次是研讨发展趋势。另外还有在过去成功的作战模拟系统的基础上，继续向一体化的、联合作战的模拟系统发展；更多的包含作战模拟设施的作战演习。以检查部队的训练为例，现代化的科学技术已经允许军队以一种过去完全想象不到的方式来培训战术、战役和战略军官了。在部队训练方面,模拟仿真技术同样大有用武之地。目前,外军的虚拟现实训练技术已发展到相当水平。到上世纪80年代末,美国陆军训练士兵还是采用野战训练和模拟训练两种方法。野战训练的主要问题是燃料、弹药消耗大,场地、安全都有困难,组织大规模演习费时又费力,模拟训练所用的模拟器可能比它所模拟的真实装备还要贵。为了解决部队训练问题,美国国防部高级研究计划局1983年开始实施模拟器联网计划,把分散在各地的训练器用计算机联成网络,形成分布式交互仿真,实现异地联通与互操作。(三)作战仿真模拟一般而言,作战模拟可分为实地军事演习、现场实验、沙盘作业、图上作业、战争对策、计算机模拟等几种类型。采用虚拟现实技术不仅为研究战争提供了科学的方法,使研究的进程更加逼真、更加接近于实战,实现作战过程的仿真模拟,而且使研究的结果更加可信,从而有利于提高指挥艺术和作战技能。计算机作战模拟是把对抗的全过程结构组成和大部分规定事先编人计算机程序,然后用计算机语言描述战斗过程,并用计算机进行处理的一种新型模拟方法。通过计算机作战模拟,不仅可以在严谨的科学基础上对新的作战理论原则、作战行动规则进行多方位的论证,并通过模拟对抗,计算各军、兵种部队的攻防作战能力,经过比较挑出最佳作战方案,而且可以使指挥员置于陆、海、空、天、电五维全方位的作战空间,从而摆脱二维空间的思维枷锁,使指挥艺术得到更充分的发挥,事实上,“沙漠盾牌”作战计划的蓝本就是出自“内部观察90”的计算机模拟演习。采用计算机进行作战仿真模拟,无须调动一兵一车就可以上演出一幕幕威武雄壮的战争活剧,因此备受各国军队的青睐。目前,美国国防大学已为军官开设了军事政治课程以及联合与合成作战模拟课程。美三军主要作战中心每年都要接待各类高级指挥和参谋人员进行作战模拟训练。为了统一建模方法和统一数据格式,美陆军部推行了作战模型改进计划,设想在一个统一的管理机构下建立一个具有层次结构的陆军作战模拟系列,将陆军各兵种的作战模型全部纳入这个体系中,以培养适应未来战争需要的陆军军官,而俄军条令也规定,团以上作战计划的制订必须经过计算机模拟鉴定。当前,计算机模拟正在被越来越多国家的军队视为作战计划制订的必要环节。(四)指挥决策仿真模拟虚拟现实技术运用于指挥决策模拟,主要是辅助指挥员进行决策和指挥作战。指挥员不仅能够在虚拟的战场上空飞行,视察传感设备对敌方兵力部署等敌情、战情的感知情况,而且还能看见位于敌方观察点的部队,通过多方位的观察,可以进一步了解敌人当前的意图,更清楚地展现我方智能搜索设备的盲区(如雷达盲区)、电台配置的具体细节、通信节点部署的实际地理环境特点等。此外,运用建立在网络基础上的分布式虚拟现实系统,还可以建立诸军兵种合成指挥系统。在战争决策模拟中,利用大规模并行处理机的建模和模拟仿真技术,可以精确地再现战区作战态势,逼真地模拟战场环境,并精确地预见未来战术、战略上的发展态势,从而能够为指挥决策提供尽可能接近实际的战场情况,使指挥员能够正确地指挥作战和进行战略决策。(五)信息网络虚拟(欺骗)战信息网络虚拟(欺骗)战是以计算机成像、电子显示、话音识别和合成、传感等技术为基础实施的信息欺骗。它通过信息网络某一节点,把己方计算机与对方联网,或战前通过各种途径将虚拟现实技术植入敌方的指挥控制信息系统中,把己方的虚拟信息即假情报、假决心、假部署传输给敌方,迷惑敌人,诱敌判断失误向敌指挥官和士兵发布敌方军官假命令,使敌听命是从,改变敌方指挥官的作战意图,使敌军事行动陷入混乱。这种战法能使敌方在三维声像环境中,看到酷似实物的立体交战图像,使敌方产生错觉,增大了欺骗的真实性。由于虚拟现实技术在军事上能把接受者投放到一种逼真的、为作战而设置的现实中,可以模拟未来战场各种复杂情况,从而使敌改变决心和部署。1994年4月,随着美军第一支数字化部队的建立,美军就开始着手运用虚拟现实技术进行模拟对抗性演习,并专门成立了虚拟现实技术欺骗战研究小组,由其具体负责技术研制和试验。此外，仿真和建模方法也可以应用在核武器使用上，应用在信息作战中去。综上所述，利用军事建模与仿真技术来开发新技术，并努力使其转化为经济上能够承受的、决定性的军事能力，正是当前国际上质量建军的重要方向之一。军事仿真包括武器技术仿真、武器系统仿真以及作战仿真等,已经在军队训练、武器装备研制、作战指挥和规划计划等方面发挥重要作用,成为国防领域的一项关键技术。1.本项目技术展示，分为两个主要部分：片头动画与电子沙盘作战虚拟现实系统。2.片头采用动画技术进行引入主题，并对乌鲁木齐XX部队进行介绍。3.电子沙盘作战系统采用虚拟现实技术进行开发，相对应的生成该平台相对应的电子沙盘作战虚拟现实系统。4.采用渲染技术对模型进行烘焙，增加阴影效果，能够很大程度的提高场景的真实感，是场景具有更高的仿真度，通过对于物体的阴影明暗信息的烘焙处理，使得场景的阴影过度更加柔和，细节更加丰富，同时用应此技术还能够很大程度的提高场景的运行效率。5.采用分步式调度技术对场景进行分割、调度，以保证观赏的流畅性。即只将用户当前关心的及当前所在位置周围的场景部分下载并加载到用户浏览器，对于看不到的部分则不下载。用户可通过锚点超链接技术有目的性的、快速的到达用户所关心的区域或查看相应的产品部分。这样就将整个项目划分成了若干小模块，加载时也是加载部分小模块，避免了一次性加载一个庞大场景所造成下载速度慢、场景运行不流畅的情况，使得场景能够高效准确的完整呈现。三．项目执行（见项目执行示意图）项目执行示意图立项项目讨论项目规划项目分工确定工期建模任务编程设计导航面版设计宣传图片制作测试讨论验证一阶段系统集成提交用户方案售后服务二阶段完善工程整理归档四．项目清单工作项目制作人员1.资料收集与制作准备（1）相关资料收集分析（2）资料最优化处理（3）资料编码存储（4）绘图（3D曲线）10人2.模型制作（1）3D美术风格规划（2）各类模型分析（3）制作单体模型（4）制作模型材质（5）放置灯光（6）制作烘焙贴图（7）整合分析导出20人3.2D美术设计（1）界面设计（2）网页美工设计（3）选单设计、制作10人4.3D虚拟现实设计（1）导入测试（2）给建筑加