军事领域的多媒体技术应用
二次世界大战以后,人类在高新技术领域取得的一系列重大突破和进展中,最引人注目的
是信息技术的发展。联接世界各地的高速度、大容量、多媒体、自动化的信息网络,极大地
提高了信息传输能力,在促进未来世界经济和社会生活发生深刻变革的同时,在军事领域内正
引发一场新的革命。
80年代以来,世界各地爆发了一系列高技术下的局部战争。海湾战争是用旧方式进行的
一场新武器装备战争,它是信息时代高技术战争的雏形。总结海湾战争的经验可以看出,以微
电子技术为基础,以计算机为核心,包括激光、传感器、多媒体、人工智能等新技术在内的现
代信息技术是当代影响战争和军队发展的各种新技术中具有关键性作用的高技术,是未来"对
武器装备水平以及军事力量结构的发展起第一位推动作用的技术",是这次军事革命的核心和
基础。因此,高技术战争从某种意义上说就是信息技术的战争。
随着军事技术革命的不断深入,部队的组织指挥机构已经从面向武器系统进行组织的战
斗集体转变成为面向信息系统进行组织的战斗集体。所有这一切必然提出非常严格的信息要
求,如何切实有效地收集、掌握、处理、传送和表现诸如战场环境、敌我友三方兵力编成、
武器性能、指挥员特点等纷繁复杂的信息资料,则成为未来信息高技术战争要突出解决的关
键问题。而迅速崛起的多媒体技术,由于其自身的特点,在解决上述问题中表现出不可替代的
作用,以致于随着多媒体应用的普及,在军事领域内也相应地掀起一个多媒体技术应用的热潮
。
一、多媒体技术在军事领域中的应用
历史上,许多新技术一出现便首先在军事领域中得到应用,多媒体技术也不例外。
目前,多媒体技术在军事领域中的应用主要有以下几方面:
1.作战指挥与作战模拟
这方面的典型应用有作战指挥自动化(C3I)系统。该系统在情报侦察、网络信息通信、
信息处理、电子地图、电子沙盘、战场态势显示、作战方案选优、战果评估等方面均大量采
用了多媒体技术。其它如多媒体作战对抗模拟系统、多媒体作战指挥远程会议系统、虚拟战
场环境等也都大量采用了多媒体技术。
2.军事信息管理系统
多媒体技术主要用于军事信息查询以及在军事情报信息的采集、存储、处理、传送、检
索过程中表现出的多媒体化,即分布式多媒体数据库的应用。这方面的典型应用有多媒体装
备信息管理系统、多媒体后勤支援系统、多媒体情报信息管理系统等。
3.军事教育与训练
在这方面,多媒体技术应用的实例最多。如军事院校自行研制了大量的军事基础课和专
业课的多媒体教学课件。为了节省使用实际武器装备的费用,各军兵种均研制了武器装备操
作使用的多媒体仿真模拟系统,以及武器装备维护、保养等多媒体指导与训练系统。
4.武器装备的研制、生产及应用
在武器装备研制生产过程中,由于采用了多媒体数据和模型可视化技术,使武器的研制与
生产周期大大缩短,产品质量得到提高,差错率大大降低。在战斗机驾驶员座舱中,由于采用
了多媒体综合控制,有效地减小了驾驶员的紧张心理,提高了作战反应能力。
5.军事娱乐与游戏
随着多媒体技术的发展,许多高档的军事型电子游戏光盘软件纷纷出现。操纵各种战斗
机的空战、驾驭舰艇的海上大战、反空袭的地空大战、两军对峙的坦克大战等,栩栩如生的
画面、绘声绘色的场景使人们在消闲中学到了现代军事技术和知识。
近年来,虚拟现实技术的出现将多媒体的应用提到了一个新的更高的境界。
从多媒体技术在军事领域中的应用模式来看,大致有三种情况:一是终端用户方式的应用
二是开发式应用模式;三是为面向军事应用而进行的开发方法与开发工具的研究。
当前,军事系统各部门、各专业都把多媒体技术的应用作为本部门学习和应用高新技术
的主要标志之一,而且这种应用的成果也最直接、最明显。在这种情况下,我们特别要注意应
用系统的开发策略与总体规划的研究,避免盲目性。这样才能使多媒体设备和资金合理投入
,所研制的系统具有开放性、升级性,其标准化、通用化程度高,互联性强。多媒体应用系统
是一个资金与技术投入均较高的工作,各单位主管部门均要统筹安排,充分发挥多媒体开发平
台和开发工具的效益,避免重复投资和资源浪费。
二、典型的军事多媒体应用系统
1.美军作战仿真网络SIMNET
该系统是一个分布式广域网多媒体仿真系统。这个系统将分布在美国和德国11个城市的
设备和人员用计算机网络联接成一个大的系统,如图1所示。该系统包括了约260个地面装甲
车辆仿真器和飞机飞行模拟器,以及通信网络、指挥所和数据处理设备等。通过这个系统可
以训练多兵种多层次的军事人员和团组,也可对武器系统的性能进行研究和评估。之后又在
SIMNET的基础上发展了DIS(分布式交互仿真)技术,范围扩展到包括陆、海、空各军兵种武器
平台综合仿真环境,实现了体系对抗仿真。
系统在分布交互仿真、网络接口与通信、仿真客体的表现形式和数据传输、火力与兵力
的计算生成等方面大量采用了多媒体技术与虚拟现实技术。使"作战"参与者可以看到在地面
行进的坦克和装甲车,在空中飞行的直升机、歼击机和导弹,在水面和水下游弋的舰艇;可以
看到坦克行进时后面扬起的尘土和被击中时燃烧的浓烟;可以听到飞机或坦克的隆隆声由远
而近,并能从声音辨别出目标的方向和速度。参与者可以用自己驾驭的武器瞄准、射击上述
目标,也可以驾驭操纵各种仿真装备。总之,在作战或实战演习中的各种能被人感知的信息均
被系统以多媒体综合处理与表现形式再现出来,形成了一个逼真的战场环境。
2.飞行模拟器(Flight Simulator)
现代军用飞机是多种高技术集于一身的武器装备,其高性能的动力装置、精确的导航系
统及复杂的电子系统要求飞行员必须具备精湛的驾驶技术。由于在真实飞机上训练驾驶员耗
资大,又受到空域场地的限制,多年来人们都采用飞行模拟器来训练飞行员。在实现飞行模拟
器的种种技术中,多媒体与虚拟现实技术占有重要而不可缺少的地位。
一般飞行模拟器由下列四部分组成:
(1)座舱系统
具有和真实飞机(所仿真的飞机)一样的布局。主要包括:
·仪表显示系统 实时显示飞机的各种飞行参数和机载系统的运行状态。
·操纵负荷子系统 给飞行员提供操纵杆、舵时的负荷力的感觉,与在真飞机上一样,随
着飞行速度、飞行高度、舵偏角大小的变化而变化。
·音响子系统 给飞行员提供如发动机噪音、气流噪音、轮胎滚动的隆隆声等各种音响
效果。
(2)视景系统
为飞行员提供座舱外的前视景象,包括机场跑道、田野、建筑物、灯光、河流、道路、
地形地貌等。还能模拟天气的能见度、雨、雪、云等气象条件以及昼夜景象、空中及地面的
活动目标的图像,使飞行员有身临其境的感觉。
(3)运动系统
为飞行员提供了动感。通常采用六自由度伺服液压系统将整个座舱托起,模拟飞机飞行
中的各种姿态。
@@50D19000.GIF;图1 SIMNET作战仿真系统网络@@
(4)计算机系统
是飞行模拟器的核心,其模拟训练软件具有对多媒体信息进行综合、实时交互、控制、
表现等多种处理的功能,是一个典型的高档多媒体计算机系统。图2是飞行模拟器的原理框图
。
@@50D19001.GIF;图2 飞行模拟器原理示意图@@
飞行模拟器是最早,也是最全面地运用多媒体技术的典型系统之一。由于其巨大的经济
和军事效益而得到了迅速发展。目前我国有关单位也已研制了多种型号飞机的飞行模拟器。
3.多媒体导弹仿真训练系统
该系统是一套基于多媒体技术的导弹训练仿真系统。它充分体现了多媒体技术的集成性
和交互性,使操作手摆脱了第一代训练仿真器单调乏味、以字符文本为主的交互方式,代之以
生动逼真的实弹仿真操作控制台和操作训练环境,使训练人员能以更直观生动、方便的方式
完成教学训练任务。该系统由三部分组成:
(1)操作模拟子系统
采用触摸屏模拟实际操作面板。模拟面板上显示了实际操作面板的各种开关、按钮与扳
键等操作部件和系统的各种仪表、指示灯等反应体部件的图像。操作手根据操作规程(系统
可以语音形式提示)对导弹系统操作时(触摸有关操作部件的图像),相应的系统状态反应就在
反应体图像中显示出来。
(2)环境仿真子系统
逼真地显示或再现了实际操作现场的场景及各种音响效果。
(3)导弹原理与结构子系统
以多媒体形式供教员和指挥员对部队战士进行基础知识训练,是交互式课件系统。
整个系统不仅能真实再现训练场景及操作面板的外观布局,在操作训练中正确模拟各种
操作口令和控制面板上的各类响应及显示现象,还具有对错误操作系统的提示(语音及文字方
式)及评定训练成绩的功能。系统研制中采用了面向对象的设计方法,所研制的系统软硬件稍
加修改即可用于其它以操作面板为主的训练器材中。
4.军队院校多媒体网络教学系统
随着军事信息高速公路建设突飞猛进的发展,军事训练和院校教育手段的现代化也加快
了步伐。采用多媒体技术和网络技术,适应现代教育思想、教育理论和教育模式的"军队院校
多媒体网络教学系统",最近在空军工程学院研制成功,并投入运行。图3是系统网络结构图。
@@50D19002.GIF;图3 系统结构图@@
系统采用交换式以太网、多级树状星型拓扑结构,由三部分组成:
(1)控制台子系统 是整个系统的指挥调度部件,教师用其控制课堂的教学活动,系统的大
部分功能都是通过它来完成的。
(2)教师机子系统 是系统的主体用户——教师操作的部件,主要完成用于教学演示课件
的运行,以及诸如实物投影仪、电子白板等工具的运行。
(3)学生机子系统 是系统的客体用户——学生操作的部件,主要完成教学信息的接收及
电子举手功能等。
该系统从全面培养人才素质入手,设计并实现了网络教学平台、网上常用操作、课件管
理等三个方面的系统功能。系统通过网络将传统机房或电脑教室的微机、各专业教室的电化
教学设备联成一个整体,从而实现了各种软件教学资源共享,尤其是各种教学课件的多媒体信
息能通过网络传输实现共享,从而实现了教学中的教师与学生、学生与学生之间的交流。使
整个教学过程生动、直观、形象,提高了教学质量。网络与全军和国家教育科研网联网后可
进行远程多媒体教学。系统在多媒体信息综合处理、实时传输、控制及表现等方面克服了一
些技术难点,达到了实时性的要求。
三、展望
在军事领域中,多媒体技术的应用已从武器模拟仿真领域发展到作战指挥、军事信息工
程、教育训练、武器装备革新直至办公自动化等各个方面,应用前景日益广阔。但是,我们也
应看到,多媒体技术还是一门新兴技术,无论在其基础理论技术还是开发方法和工具平台等方
面都还处于逐步发展完善之中,也还有许多难题需要攻关解决。当然,目前距离多媒体技术的
最终目标——多维信息处理的"人性化"(或适人化)还相差甚远。随着越来越多的军事技术人
员投身于多媒体技术的理论研究和实际应用中来,可以预计,在不远的将来,多媒体技术在军
事领域中的应用水平必将迈上一个新的台阶,多媒体必将为新军事革命的发展做出更大的贡
献。
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