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美军模拟训练中使用的图像生成技术

  每一个模拟器项目都建立在训练需求评估基础之上,训练需求评估试图使训练真实性满足实际训练。Presagis公司的图像生成器为用户提供了开放、高性能、可承受的、功能可以拓展的图像生成系统,用其开发的高保真模拟器可以作为实装训练演习的有益补充。

  • 波音北美企业认证。

  由图像生成器作支撑的模拟训练并不能完全代替实装训练;然而,阿古塔说,正如过去战争证明的那样,它是非常强大的补充,挽救了作战人员的生命,使作战人员提前对战场上的情况做好了准备。

  仿真的费用与效用

  逼真度的提高使得一些训练课程从实装转移到模拟器上。“从我们的观点讲,重点是提高作战人员的熟练程度,并确保作战人员的安全,但是财政紧缩的环境中负面影响很大,因为实装对于油料需求很大。节省油料直接来自于模拟训练,而间接来自于实装训练,实装训练可以在不必耗费时间、油料的情况下直接将重点放在提高熟练程度上,因为部分训练课程已是模拟训练,”卡斯特罗说。

  越来越多采用市场现有的图像生成解决方案,例如Lyra图像生成器与Vega Prime,可以降低装备采购费用与寿命周期保障费用。此外,赫维说这些解决方案使用户不受其他资源调度的约束。Presagis公司解决方案的优点是多用户或者多地区的互操作性。在不同位置与其他人的协同操作能力使得多个实体作为一个组织进行交互的任务演习成为可能。

  Presagis公司可以提供随时可用的图像生成解决方案,支持开发数据与通信标准,提供具有高保真仿真引擎的沉浸式可视化技术。“我们的产品与技术服务为训练人员提供了与环境与任务交互的解决方案,也可以使他们熟悉直升机系统的真实硬件控制,”赫维说,“通过将受训者放在一个真实视觉与仿真的环境中,我们的解决方案为演习任务提供了有效的方式,并为行动做好了准备,以补充驾驶员接受的实装训练。” 知远/剑南山

  •根据车辆的运动动态改变地形。

  Presagis公司的图像生成器用于快速地交付高性能飞行模拟器,包括低海拔低速的直升机,以及高海拔高速喷气式飞机。Presagis公司提供了一种方便使用的图像生成系统以及专家服务帮助,以减少部署高逼真度视觉系统的复杂度与费用,同时确保飞行模拟器的成功交付。

  “通过运用市场上现有的软件来提供真实视觉效果,我们的图像生成器极大地减少了训练系统部署费用,”纪尧姆•赫维(Guillaume Hervé, Presagis的经理)说,“实装训练的高费用,包括车辆维护费用与油料费用,以及在真实演习中运用联合部队的复杂性仅仅是军队广泛应用模拟训练的部分原因。”

  •增加生命体的行为,增加相貌与特殊习惯的种类。

  爱荷华空军国民卫队分布式训练作战中心(Distributed Training Operations Center , DTOC)在网络演习中也使用了虚拟现实场景生成器。MetaVR公司的技术也用于皮奥里亚空军国民卫队的联合终端攻击控制员训练。在训练中,MetaVR公司的阿富汗地形以实时视频的形式传输到远程操作图像增强接收器手持视频显示装置上。模拟的威胁与来自无人机摄像头的视频流由分布式训练作战中心提供。

  在陆军训练系统中,图像生成器创建了训练人员周围环境的图像。根据仿真的具体情况,例如飞机的机动、地面车辆机动与训练者的行动,模拟器的计算机向图像生成器发送指令。

  一直以来用户渴望的图像生成器的改进包括:增加地形数据库内容与噪声;快速更新地形数据库中的小区域;根据训练者动作与场景动态改变地形与特征;根据武器、天气、命中目标材料产生真实的命中效果;增加可以同时出现的实体、生物、光、特效的数量;改进气象条件的仿真,尤其是动态阴影。

  阿古塔列举了这些需求与理想的能力:

  为了增强训练环境,多种可以增强虚拟环境真实性的需求与技术将包含在陆军模拟和训练器材计划执行办公室的采购计划中。这些需求与理想的能力正在集成到系统中。

  图像生成器使作战人员产生如同置身真实地理环境的沉浸感,而不必远离军事基地。图像生成器对于演习与训练非常关键,它可以使作战人员计划任务,测试计划,对计划进行修改,以确保任务的成功,提前熟悉作战环境。

  使用仿真来训练战斗人员的效费比是非常高的。“使用直升机模拟器的费用约为每小时2500美元。UH-60直升机的训练费用约为每小时7000美元,CH-47直升机的训练费用每小时7400美元。对于地面车辆来说同样很省钱,”阿古塔说,“一辆坦克行驶100公里的平均总费用(车辆费用、零件、维修、油料)大约是75000美元。使用坦克模拟器费用会大大降低。随着油料价格不断上涨,使用模拟器节省的费用还会增加。”

  模拟训练为美国陆军提供了全天24小时可用的训练装备,与真实装备比起来费用低得多,不会造成环境污染,可以训练实装训练中比较危险的课目。

  • 美国 P-3C反潜机图像生成器的更新升级;

  GenesisRTX最近获得的项目与认证包括以下:

  构造训练主要用于培养高层次作战人员的战术、战略决策能力。实装训练是使用真正的军用装备的训练。实装训练中包括模拟训练已经很常见了。例如,阿古塔说飞机驾驶员与地面人员使用模拟器来训练近距离空中支援。另外一个例子是射击场训练,其中包括训练人员在真实的建筑群,用真枪向虚拟目标射击。图像生成器负责生成虚拟目标。

  “GenesisRTX的价格更加便宜,极大地增加了场景内容与逼真度,并且减少了数据传输与数据更新的时间,”格多文说。

  •小溪、河流与湖泊中的波纹与光的反射。

  • 弗拉斯卡TruVision图像生成器;

  MetaVR公司的虚拟现实场景生成器

  图像生成器使作战人员在不离开基地的情况下产生如同置身真实地理环境的沉浸感。Aechelon 技术公司、 Diamond Visionics公司、MetaVR公司与Presagis公司是提供图像生成器与训练解决方案的4家公司。

  •在政府接受测试之前对图像生成软件与图像卡进行升级换代。

  从生命周期支持的角度,大多数图像生成器都会作为模拟器的一部分,而不会作为一个单独的系统存在。根据模拟器的复杂度,某模拟器的图像生成器通常使用两年前的技术。对于计算机图形工业来说,两年前的技术对于某些关键的部件来说就该淘汰了。“所以应该在接受模拟器之前升级更新图像生成器。同样,现在需要不必改造的、市场现有的解决方案,包括软件与硬件,”阿古塔说,“利用尽量不影响整体模拟器设计的、价格便宜的计算机图像处理技术是非常必要的。”

  Aechelon 技术公司的观点

  训练可以划分为3类:模拟训练、构造训练与实装训练。图像生成器主要用在模拟训练中,很少用在构造训练与实装训练中。模拟训练使单个士兵与指挥官通过与模拟器所模拟的环境进行交互来探测、识别、获取目标。嵌入式训练与游戏通常也属于模拟训练。构造训练包括训练环境的抽象表示,并不需要真实世界的视觉信息。

  卡斯特罗说,Aechelon 技术公司的图像生成器用于多种模拟器材中,例如,固定翼攻击飞机、P-8A反潜机多传感器侦察系统、T-45“鹰”式教练机模拟训练器、高级无人机地面站模拟训练器、AH-1W攻击直升机模拟训练器、CH-47F货物运输机模拟训练器。其他的应用包括空中机枪手训练器,以及特种作战方面的应用。

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