1虚拟技术在海军指挥信息系统中的应用
海军指挥信息系统是一个规模庞大、组成复杂的系统工程，在计算机、测控、网络、多媒体等技术日新月异的今天，如何将这些技术加以有效利用是一个迫切需要解决的问题。本文作者经过研究，认为虚拟技术在海军指挥信息系统建设中大有可为，下文对部分典型应用进行深入探讨。
1.1虚拟战场
海军指挥信息系统具有海、陆、空、天、电、情报等全维监视探测能力，便于指挥员及时获得信息优势和战场感知优势。这些信息种类繁多，表现形式不尽相同，给指挥员根据信息进行实时决策指挥造成一定困难。通过虚拟战场态势显示，辅助指挥员决策，是现代战争中一种可行的方法。随着3S技术(遥感，全球卫星定位系统，地理信息系统，的发展，虚拟战场技术被广泛应用到从战略构思到战术安排的各个环节。借助虚拟现实技术，在计算机上建立GIS与RS的集成系统，实时接收并处理各种战场信息(包括地形、场景、态势、人员、武器装备、电磁及气象环境等)，通过虚拟技术将战场态势直观显示在数字地图上，营造出近似逼真的立体战场环境，使指挥员对战场态势一目了然，完成实时决策指挥。同时，通过对毁伤效果的实时直观显示，指挥员可以对各单位作战效能进行评估，便于制定下一步打击计划。使用虚拟技术构建的虚拟战场，还可以为作战推演、半实兵及实兵演习提供仿真战场环境，也可以为特定训练科目拟构出训练环境。高度逼真的战场环境，缩小了训练与实战的距离，使受训者能够在接近实战的复杂情况中练指挥、练战术，大幅提高训练质量，同时减少装备损耗，节约经费，提高训练效益。美军对虚拟战场技术的应用一直走在世界前列，构建了包括战争综合演练场联合仿真系统等在内的多种虚拟系统并投入使用，用于各军兵种作战指挥训练、战役战术训练、联合作战训练等，成为提高部队战斗力的一种经济、高效的新手段。
1.2虚拟操纵及维修训练
高科技武器的陆续装备，对操作及维修人员的要求日益提高，急需能够熟练操纵及维修的人员，以迅速形成战斗力。目前对装备操纵及维修人员的培训普遍采用实物、实兵、实地的方法，存在着集中培训困难、易受场地限值、易造成人为故障、装备训练损耗大、训练效率低等缺点。借助虚拟技术的3I特性(交互性，沉浸感，构想性，可以为装备训练建立"实装"、"实地"和"实时"的虚拟环境，为训练提供先进的模拟手段，作为对真实装备实际操纵、维修之前的演练（见图1）。通过对虚拟装备的操纵和维修，可以了解并掌握装备操纵与维修的知识和技能，达到近似在实装上训练的效果，具有安全、经济、可控、可重复、无风险、不受场地限制等特点，克服实装训练及单兵训练时间不足的问题。图1虚拟训练及维修技术一直受到各国军方的高度重视。美军构建的分布式坦克训练模拟系统是虚拟技术用于操纵训练的典型代表。美国哈勃望远镜(HST)的虚拟维修训练是虚拟维修的典范。美军虚拟环境下安全维修训练器系统和通用操作系统环境系统已成功用于飞机维修培训。
1.3虚拟教学训练
军事教学训练不仅是理论知识的学习，更重要的是对相关武器装备的直观感受与操作体验。在对各类武器装备结构、性能学习的过程中，教员只进行理论上的讲解和功能上的描述是不够的。由于学员缺乏对武器装备的直观体验，对相关知识的认识往往不深不透，无法掌握正确的使用方法。将虚拟仿真技术用于军事教学训练，为军事教学训练提供了一种新的模式，可以让学员与装备模型之间产生交流、形成互动，只需通过鼠标对画面中的虚拟装备进行移动、旋转、缩放、点击等操作，或者在构建的三维虚拟环境中进行操作，就能完成相关内容的学习，得到真实体验，掌握正确要领（见图2）。还可以使用透明方式将军事装备外层剥落，让学员透视到装备内部结构，透视过程由学员控制，可以对任意一个层进行透视操作，这样即使遇到再复杂的结构，一样可以快速掌握。虚拟技术在军事训练教育中主要有多媒体展示、网络教程和电视教学专题片等多种形式。利用电脑游戏进行战法研究和协同训练，提高官兵"实战"指挥能力在美军中己蔚然成风，美军《战地II》等游戏软件，已成为美军培训转型人才的新平台，广泛应用于海军“卓越特遣部队”等转型培训计划，为培养军人的作战能力发挥了巨大作用。
2虚拟技术应用中尚存的问题
2.1可建模、模型复杂性与可信性
是否现实世界的所有事物都可以模型化?这个问题与模型的可计算性和复杂性有关，也与模型逼近现实的期望程度有关。例如，完全真实的海浪是难以建模的，但简化的概念性海浪模型是可以建立的。问题在于简化以后的模型在多大程度上还可用、可信。因此，可建模、模型复杂性、模型简化与模型可信性的评价等是需要研究的重要理论问题。
2.2复杂逼真虚拟环境的构造与海量数据管理
随着虚拟技术应用的不断深化，对虚拟环境复杂性和逼真性的要求也越来越高，解决这一问题是虚拟技术建模研究重要任务。同时，复杂逼真虚拟环境拥有集中或分布存储的海量数据，这些海量数据的有效调度、检索和维护是具有挑战性的问题。
2.3系统性能和应用结果评价
针对虚拟系统的各种性能，特别是虚拟系统应用的可信度等，建立合理的评价标准，是推动虚拟技术进步和应用推广的重要因素，目前大多数性能难以定量描述。在研究开发虚拟应用系统的同时，也需要开展对虚拟系统应用结果评价方法的研究并开发评价工具。合理的应用指标与结果评价度量方法将有助于更好地开发满足需求的虚拟应用系统。
3结束语
虚拟技术是上世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，在国内外众多领域获得了成功应用，显示出巨大的发展潜力和广阔的应用前景。将虚拟技术用于海军指挥信息系统虚拟战场构建、操纵及维修训练、教学训练等领域，有助于提高作战及军演的指挥决策效率，提高装备操纵及维修水平，确保战斗力的发挥。目前虚拟技术投入实际应用还存在一些问题，随着这些问题的逐渐突破西藏职称，在可以预见的将来，虚拟技术将在我军指挥信息系统中得到更加广泛的应用。
作者：李耀阳 郭涛 刘敬明 单位：海军驻航天一院军事代表室 北京宇航系统工程研究所
