一種基于增強現(xiàn)實技術(shù)的炮兵實彈對抗訓(xùn)練方法研究?

（陸軍炮兵防空兵學(xué)院 合肥 230031）

1 引言

炮兵是陸軍對地火力突擊的主體力量［1］，其具有突出的火力打擊效能和高度靈活的機動性，既能獨立遂行火力突擊任務(wù)，也能支援和掩護其他兵種協(xié)同作戰(zhàn)。對抗訓(xùn)練是兩個以上受訓(xùn)者互為對手進(jìn)行的訓(xùn)練［2］，它能有效檢驗參訓(xùn)者訓(xùn)練水平，最大限度地提高參訓(xùn)者的實戰(zhàn)能力。

隨著實戰(zhàn)化訓(xùn)練需求不斷深入，探索如何開展近似實戰(zhàn)的對抗訓(xùn)練，提升炮兵部隊實戰(zhàn)化能力，已成為炮兵部隊演訓(xùn)模式改革的熱點問題之一。

2 炮兵對抗訓(xùn)練方法

2.1 模擬對抗訓(xùn)練

模擬對抗訓(xùn)練指運用計算機仿真技術(shù)，生成模擬的戰(zhàn)場環(huán)境和態(tài)勢，受訓(xùn)人員在統(tǒng)一作戰(zhàn)想定背景下使用指揮作業(yè)系統(tǒng)，組訓(xùn)人員依托導(dǎo)調(diào)控制、作戰(zhàn)仿真和裁決評估等訓(xùn)練支持功能組織的對抗性訓(xùn)練［3］。炮兵模擬對抗訓(xùn)練對炮兵作戰(zhàn)全過程和各要素進(jìn)行模擬，具有以下優(yōu)點：能用運算方式描述評估作戰(zhàn)過程，實現(xiàn)科學(xué)決策和公正裁決；能依照導(dǎo)演的意圖隨意設(shè)置情況，輔助受訓(xùn)者下定決心；能在屏幕上同時顯示敵我態(tài)勢、諸軍兵種運用、人員傷亡和裝備損耗情況，以“動態(tài)”代替“靜態(tài)”對抗；能把導(dǎo)演部從繁重的手工作業(yè)中解脫出來，訓(xùn)練起來更簡便、經(jīng)濟［4］。其缺點是真實體驗感差，不能體現(xiàn)炮兵對抗的全部內(nèi)容且更多的是對參訓(xùn)指揮員的訓(xùn)練。

2.2 實兵對抗訓(xùn)練

實兵對抗訓(xùn)練是在實際地形上進(jìn)行實兵、實裝、實彈戰(zhàn)術(shù)演習(xí)［5］。炮兵實兵對抗訓(xùn)練在真實環(huán)境中依據(jù)導(dǎo)調(diào)進(jìn)行對抗，其優(yōu)點主要是通過真實環(huán)境設(shè)置，為參訓(xùn)者提供親臨戰(zhàn)場般的體驗，能較好檢驗實際作戰(zhàn)能力和日常訓(xùn)練效果。缺點有：一是訓(xùn)練成本高。在實兵對抗訓(xùn)練中需動用大量人力和物力，組織和保障工作復(fù)雜。二是人為因素干擾大。作戰(zhàn)效能評估作為實兵對抗演習(xí)的重要內(nèi)容，其目的是準(zhǔn)確掌握部隊?wèi)?zhàn)斗力現(xiàn)狀［6］。但在實兵對抗中，導(dǎo)調(diào)評估采用人盯人、面對面的人工分析評估方法，人為因素影響大。三是實兵、實裝、實彈結(jié)合不好。實兵對抗階段，真實反映了實戰(zhàn)中的炮兵指揮、火炮操作和戰(zhàn)術(shù)運用過程。與實戰(zhàn)相比，惟一的區(qū)別在于沒有實際彈丸射出，無法客觀反映彈目交匯及目標(biāo)毀傷效果［7］。實彈射擊階段，以固定程序組織射擊，沒有戰(zhàn)術(shù)背景融合，不能結(jié)合好實兵、實裝、實彈三個要素。

2.3 實彈對抗訓(xùn)練

炮兵實彈對抗訓(xùn)練是基于實兵對抗訓(xùn)練概念提出的。實兵對抗訓(xùn)練中，考慮到安全因素，將對抗分為實兵對抗階段和實彈射擊階段。僅是實兵、實裝對抗而不是實彈對抗，對抗訓(xùn)練效能的關(guān)鍵指標(biāo)不能準(zhǔn)確評估，缺乏實戰(zhàn)對抗氛圍，無法滿足實戰(zhàn)化訓(xùn)練需求。

由此，本文提出一種基于增強現(xiàn)實技術(shù)的炮兵實彈對抗訓(xùn)練方法，在確保安全的前提下，實現(xiàn)炮兵部隊實戰(zhàn)化對抗，將實兵、實裝、實彈三者有機結(jié)合。

3 基于增強現(xiàn)實技術(shù)的炮兵實彈對抗訓(xùn)練方法

3.1 增強現(xiàn)實技術(shù)

增強現(xiàn)實是一種將虛擬信息（如計算機生成的文本，圖像和三維模型）融入到現(xiàn)實環(huán)境且能夠?qū)崿F(xiàn)無縫集成，渲染及交互的技術(shù)［8］，目前被廣泛接受的定義有兩種。一是北卡大學(xué)羅納德·阿祖瑪（Ronald T.Azuma）提出的，它將增強現(xiàn)實技術(shù)定義為以虛實結(jié)合、實時交互、三維注冊為特點，利用附加的圖片、文字信息對真實世界進(jìn)行增強的技術(shù)［9］。二是由保羅·米爾格拉姆（Paul Milgram）和岸野文郎（Fumio Kishino）提出的，他們將現(xiàn)實環(huán)境與虛擬環(huán)境分置于一個連續(xù)整體兩端，靠近現(xiàn)實的一端為增強現(xiàn)實，靠近虛擬的一段為增強虛擬［10］。

增強現(xiàn)實技術(shù)可以在虛擬世界中增加實景對象，減少構(gòu)建虛擬環(huán)境的復(fù)雜度，也可以在現(xiàn)實世界中用虛擬景象增強用戶對現(xiàn)實世界的認(rèn)知和理解，為用戶提供更好的沉浸感和真實性，被廣泛應(yīng)用于娛樂、教育、營銷和軍事等領(lǐng)域。軍事領(lǐng)域中，增強現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用可以提供更為真實的戰(zhàn)場環(huán)境，達(dá)到實戰(zhàn)訓(xùn)練的效果［11］。

3.2 實彈對抗訓(xùn)練的組織實施

對抗訓(xùn)練前，將場地劃為實彈射擊區(qū)與活動區(qū)（如圖1），對抗雙方指觀所人員按真實環(huán)境作業(yè)，對敵目標(biāo)進(jìn)行定位，按真實觀目、炮目關(guān)系確定標(biāo)尺、方向等射擊諸元，下達(dá)射擊口令。向炮陣地下達(dá)射擊口令時，導(dǎo)演評估系統(tǒng)將真實射向偏轉(zhuǎn)α度，傳遞偏轉(zhuǎn)射向信息，使目標(biāo)坐標(biāo)偏轉(zhuǎn)至射擊區(qū)中心點，最終炸點落于己方射擊區(qū)而不是敵方活動區(qū)。

圖1 實彈對抗訓(xùn)練場地設(shè)置

該方法需構(gòu)建戰(zhàn)場監(jiān)視系統(tǒng)、增強現(xiàn)實系統(tǒng)和導(dǎo)演評估系統(tǒng)。

戰(zhàn)場監(jiān)視系統(tǒng)：主要用來實時捕捉實彈射擊區(qū)炸點信息，解算炸點坐標(biāo)信息，將炸點坐標(biāo)與參訓(xùn)人員裝備實際坐標(biāo)進(jìn)行匹配運算。增強現(xiàn)實系統(tǒng)：主要用來構(gòu)建數(shù)字地圖，投影映射坐標(biāo)信息，在指觀所人員視野中將炸點信息與觀察景象進(jìn)行深度融合。導(dǎo)演評估系統(tǒng)：主要用來通聯(lián)對抗單元，獲取實時對抗數(shù)據(jù)，判定參訓(xùn)人員裝備毀傷，制定對抗規(guī)則和評估毀傷效能。

導(dǎo)演評估系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定毀傷標(biāo)準(zhǔn)和退出機制進(jìn)行自動裁決評估，直至對抗結(jié)束。整個對抗流程（如圖2）基本處于無第三方干預(yù)情況下實施，導(dǎo)演評估系統(tǒng)僅傳遞解算后的射擊指令、采集對抗訓(xùn)練戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)和對抗規(guī)則制定等。

圖2 基于增強現(xiàn)實技術(shù)的炮兵實彈對抗訓(xùn)練流程

3.3 實彈對抗訓(xùn)練特點分析

基于增強現(xiàn)實技術(shù)的炮兵實彈對抗訓(xùn)練融合實兵、實裝、實彈三個要素，具有三個突出優(yōu)勢。

一是對抗訓(xùn)練緊貼實戰(zhàn)。射擊目標(biāo)由假變真，由靜轉(zhuǎn)動，訓(xùn)練難度增大。即考察雙方進(jìn)攻能力也考察防御能力，錘煉部隊快打快防能力，促進(jìn)戰(zhàn)術(shù)養(yǎng)成。全面檢驗雙方實戰(zhàn)能力，維修保障等實際問題也將在對抗訓(xùn)練中暴露出來。

二是實兵、實裝、實彈結(jié)合好。改變實兵對抗階段和實彈射擊階段分割的局面，將實戰(zhàn)對抗貫穿訓(xùn)練全程，迫使雙方靈活運用戰(zhàn)術(shù)。把預(yù)有準(zhǔn)備射擊向倉促條件射擊轉(zhuǎn)變，射擊評價標(biāo)準(zhǔn)也由靶數(shù)、秒數(shù)變?yōu)橐詫崙?zhàn)毀傷能力和完成作戰(zhàn)任務(wù)為標(biāo)準(zhǔn)。

三是人為因素干擾小。從依靠導(dǎo)調(diào)對抗變?yōu)樽灾鲗?，以情況誘導(dǎo)為輔，自主獲取敵情信息，自主計劃火力，互為條件地開展對抗。

其缺點主要是對抗必須依托于系統(tǒng)建設(shè)，需要經(jīng)濟投入和技術(shù)支持。其次，訓(xùn)練場地建設(shè)要求較高，受場地限制，將不支持大量裝備同時對抗。

4 炮兵對抗訓(xùn)練方法對抗性分析

4.1 對抗關(guān)系分析

毛澤東曾指出“戰(zhàn)爭中的攻守、進(jìn)退、勝敗，都是矛盾現(xiàn)象。失去一方，他方就不存在。雙方斗爭而又聯(lián)結(jié)，組成戰(zhàn)爭的整體，推動了戰(zhàn)爭的發(fā)展，解決了戰(zhàn)爭的問題［12］?！边@句話揭示了對抗關(guān)系的構(gòu)成是作戰(zhàn)的基礎(chǔ)，如果雙方?jīng)]有構(gòu)成對抗關(guān)系，就談不上戰(zhàn)爭。同樣，對抗訓(xùn)練要以對抗關(guān)系構(gòu)成為基礎(chǔ)。

模擬對抗訓(xùn)練和實兵對抗訓(xùn)練中，并不構(gòu)成嚴(yán)格意義的對抗關(guān)系，往往以“導(dǎo)”與“演”的關(guān)系存在，以施訓(xùn)和受訓(xùn)為主導(dǎo)。雙方戰(zhàn)術(shù)行動，不是圍繞敵方展開的，而是以完成導(dǎo)調(diào)情況任務(wù)為目的。在實彈對抗訓(xùn)練中，雙方是嚴(yán)格意義的對抗關(guān)系，導(dǎo)演部幾乎不加干涉。對抗雙方互為對手，互相制約，圍繞對抗勝負(fù)進(jìn)行激烈交戰(zhàn)和殊死搏斗。

4.2 對抗組織分析

訓(xùn)練準(zhǔn)備上，模擬對抗訓(xùn)練和實彈對抗訓(xùn)練依托于對抗訓(xùn)練系統(tǒng)，前者組織更簡便快捷，后者對場地和技術(shù)保障要求更高。實兵對抗訓(xùn)練保障需求高，準(zhǔn)備工作復(fù)雜，難度大，費效比低。

訓(xùn)練實施中，實彈對抗訓(xùn)練更能體現(xiàn)對抗中不確定性和復(fù)雜性，在較小干預(yù)下實現(xiàn)自主對抗。其次，模擬對抗訓(xùn)練和實彈對抗訓(xùn)練，能有效避免安全問題，安全系數(shù)比實兵對抗訓(xùn)練高。

訓(xùn)練評估時，模擬對抗訓(xùn)練和實彈對抗訓(xùn)練可通過系統(tǒng)詳細(xì)分析信息指令、執(zhí)行時間、實際效果等查找勝負(fù)原因，但前者勝負(fù)由系統(tǒng)自動評估，后者完全取決于雙方對抗結(jié)果。實兵對抗勝負(fù)難以評估，戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)也難以量化，信息化評估手段落后。

4.3 對抗烈度分析

模擬對抗訓(xùn)練依托于模擬系統(tǒng)并沒有真實武器裝備動用，對抗烈度僅在對抗雙方屏幕體現(xiàn)，無法給參訓(xùn)者真實作戰(zhàn)沉浸感。實兵對抗訓(xùn)練和實彈對抗訓(xùn)練在真實環(huán)境下進(jìn)行，對抗雙方真打?qū)嵖?，武器裝備真拉實打，彈丸真實發(fā)射，參訓(xùn)者心理、生理產(chǎn)生急劇變化，聲光震動等射擊體感要素都得到反映。

其次，模擬對抗訓(xùn)練無法全面檢驗部隊實戰(zhàn)能力。實兵對抗訓(xùn)練和實彈對抗訓(xùn)練可以對部隊實戰(zhàn)能力進(jìn)行全面檢驗，包括后勤、保障等有關(guān)作戰(zhàn)的各方面因素。

5 結(jié)語

隨著軍事科技的不斷發(fā)展，更多的軍事科技將運用于部隊實戰(zhàn)化訓(xùn)練。論文根據(jù)當(dāng)前炮兵部隊演訓(xùn)模式改革的熱點，以增強現(xiàn)實技術(shù)為研究對象，提出了一種基于增強現(xiàn)實技術(shù)的炮兵實彈對抗訓(xùn)練方法。通過比較不同方法的特點和對抗性分析可得，該方法拓展了炮兵部隊實戰(zhàn)化訓(xùn)練的新思路，同時，對提升炮兵部隊實戰(zhàn)化訓(xùn)練水平有較好的效果。