一種基于增強現實技術的炮兵實彈對抗訓練方法研究?

（陸軍炮兵防空兵學院 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，也能支援和掩護其他兵種協同作戰。對抗訓練是兩個以上受訓者互為對手進行的訓練［2］，它能有效檢驗參訓者訓練水平，最大限度地提高參訓者的實戰能力。

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

2 炮兵對抗訓練方法

2.1 模擬對抗訓練

模擬對抗訓練指運用計算機仿真技術，生成模擬的戰場環境和態勢，受訓人員在統一作戰想定背景下使用指揮作業系統，組訓人員依托導調控制、作戰仿真和裁決評估等訓練支持功能組織的對抗性訓練［3］。炮兵模擬對抗訓練對炮兵作戰全過程和各要素進行模擬，具有以下優點：能用運算方式描述評估作戰過程，實現科學決策和公正裁決；能依照導演的意圖隨意設置情況，輔助受訓者下定決心；能在屏幕上同時顯示敵我態勢、諸軍兵種運用、人員傷亡和裝備損耗情況，以“動態”代替“靜態”對抗；能把導演部從繁重的手工作業中解脫出來，訓練起來更簡便、經濟［4］。其缺點是真實體驗感差，不能體現炮兵對抗的全部內容且更多的是對參訓指揮員的訓練。

2.2 實兵對抗訓練

實兵對抗訓練是在實際地形上進行實兵、實裝、實彈戰術演習［5］。炮兵實兵對抗訓練在真實環境中依據導調進行對抗，其優點主要是通過真實環境設置，為參訓者提供親臨戰場般的體驗，能較好檢驗實際作戰能力和日常訓練效果。缺點有：一是訓練成本高。在實兵對抗訓練中需動用大量人力和物力，組織和保障工作復雜。二是人為因素干擾大。作戰效能評估作為實兵對抗演習的重要內容，其目的是準確掌握部隊戰斗力現狀［6］。但在實兵對抗中，導調評估采用人盯人、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、實彈結合不好。實兵對抗階段，真實反映了實戰中的炮兵指揮、火炮操作和戰術運用過程。與實戰相比，惟一的區別在于沒有實際彈丸射出，無法客觀反映彈目交匯及目標毀傷效果［7］。實彈射擊階段，以固定程序組織射擊，沒有戰術背景融合，不能結合好實兵、實裝、實彈三個要素。

2.3 實彈對抗訓練

炮兵實彈對抗訓練是基于實兵對抗訓練概念提出的。實兵對抗訓練中，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，對抗訓練效能的關鍵指標不能準確評估，缺乏實戰對抗氛圍，無法滿足實戰化訓練需求。

由此，本文提出一種基于增強現實技術的炮兵實彈對抗訓練方法，在確保安全的前提下，實現炮兵部隊實戰化對抗，將實兵、實裝、實彈三者有機結合。

3 基于增強現實技術的炮兵實彈對抗訓練方法

3.1 增強現實技術

增強現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）融入到現實環境且能夠實現無縫集成，渲染及交互的技術［8］，目前被廣泛接受的定義有兩種。一是北卡大學羅納德·阿祖瑪（Ronald T.Azuma）提出的，它將增強現實技術定義為以虛實結合、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行增強的技術［9］。二是由保羅·米爾格拉姆（Paul Milgram）和岸野文郎（Fumio Kishino）提出的，他們將現實環境與虛擬環境分置于一個連續整體兩端，靠近現實的一端為增強現實，靠近虛擬的一段為增強虛擬［10］。

增強現實技術可以在虛擬世界中增加實景對象，減少構建虛擬環境的復雜度，也可以在現實世界中用虛擬景象增強用戶對現實世界的認知和理解，為用戶提供更好的沉浸感和真實性，被廣泛應用于娛樂、教育、營銷和軍事等領域。軍事領域中，增強現實技術的應用可以提供更為真實的戰場環境，達到實戰訓練的效果［11］。

3.2 實彈對抗訓練的組織實施

對抗訓練前，將場地劃為實彈射擊區與活動區（如圖1），對抗雙方指觀所人員按真實環境作業，對敵目標進行定位，按真實觀目、炮目關系確定標尺、方向等射擊諸元，下達射擊口令。向炮陣地下達射擊口令時，導演評估系統將真實射向偏轉α度，傳遞偏轉射向信息，使目標坐標偏轉至射擊區中心點，最終炸點落于己方射擊區而不是敵方活動區。

圖1 實彈對抗訓練場地設置

該方法需構建戰場監視系統、增強現實系統和導演評估系統。

戰場監視系統：主要用來實時捕捉實彈射擊區炸點信息，解算炸點坐標信息，將炸點坐標與參訓人員裝備實際坐標進行匹配運算。增強現實系統：主要用來構建數字地圖，投影映射坐標信息，在指觀所人員視野中將炸點信息與觀察景象進行深度融合。導演評估系統：主要用來通聯對抗單元，獲取實時對抗數據，判定參訓人員裝備毀傷，制定對抗規則和評估毀傷效能。

導演評估系統根據預先設定毀傷標準和退出機制進行自動裁決評估，直至對抗結束。整個對抗流程（如圖2）基本處于無第三方干預情況下實施，導演評估系統僅傳遞解算后的射擊指令、采集對抗訓練戰技術指標和對抗規則制定等。

圖2 基于增強現實技術的炮兵實彈對抗訓練流程

3.3 實彈對抗訓練特點分析

基于增強現實技術的炮兵實彈對抗訓練融合實兵、實裝、實彈三個要素，具有三個突出優勢。

一是對抗訓練緊貼實戰。射擊目標由假變真，由靜轉動，訓練難度增大。即考察雙方進攻能力也考察防御能力，錘煉部隊快打快防能力，促進戰術養成。全面檢驗雙方實戰能力，維修保障等實際問題也將在對抗訓練中暴露出來。

二是實兵、實裝、實彈結合好。改變實兵對抗階段和實彈射擊階段分割的局面，將實戰對抗貫穿訓練全程，迫使雙方靈活運用戰術。把預有準備射擊向倉促條件射擊轉變，射擊評價標準也由靶數、秒數變為以實戰毀傷能力和完成作戰任務為標準。

三是人為因素干擾小。從依靠導調對抗變為自主對抗，以情況誘導為輔，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建設，需要經濟投入和技術支持。其次，訓練場地建設要求較高，受場地限制，將不支持大量裝備同時對抗。

4 炮兵對抗訓練方法對抗性分析

4.1 對抗關系分析

毛澤東曾指出“戰爭中的攻守、進退、勝敗，都是矛盾現象。失去一方，他方就不存在。雙方斗爭而又聯結，組成戰爭的整體，推動了戰爭的發展，解決了戰爭的問題［12］。”這句話揭示了對抗關系的構成是作戰的基礎，如果雙方沒有構成對抗關系，就談不上戰爭。同樣，對抗訓練要以對抗關系構成為基礎。

模擬對抗訓練和實兵對抗訓練中，并不構成嚴格意義的對抗關系，往往以“導”與“演”的關系存在，以施訓和受訓為主導。雙方戰術行動，不是圍繞敵方展開的，而是以完成導調情況任務為目的。在實彈對抗訓練中，雙方是嚴格意義的對抗關系，導演部幾乎不加干涉。對抗雙方互為對手，互相制約，圍繞對抗勝負進行激烈交戰和殊死搏斗。

4.2 對抗組織分析

訓練準備上，模擬對抗訓練和實彈對抗訓練依托于對抗訓練系統，前者組織更簡便快捷，后者對場地和技術保障要求更高。實兵對抗訓練保障需求高，準備工作復雜，難度大，費效比低。

訓練實施中，實彈對抗訓練更能體現對抗中不確定性和復雜性，在較小干預下實現自主對抗。其次，模擬對抗訓練和實彈對抗訓練，能有效避免安全問題，安全系數比實兵對抗訓練高。

訓練評估時，模擬對抗訓練和實彈對抗訓練可通過系統詳細分析信息指令、執行時間、實際效果等查找勝負原因，但前者勝負由系統自動評估，后者完全取決于雙方對抗結果。實兵對抗勝負難以評估，戰技術指標也難以量化，信息化評估手段落后。

4.3 對抗烈度分析

模擬對抗訓練依托于模擬系統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，無法給參訓者真實作戰沉浸感。實兵對抗訓練和實彈對抗訓練在真實環境下進行，對抗雙方真打實抗，武器裝備真拉實打，彈丸真實發射，參訓者心理、生理產生急劇變化，聲光震動等射擊體感要素都得到反映。

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

5 結語

隨著軍事科技的不斷發展，更多的軍事科技將運用于部隊實戰化訓練。論文根據當前炮兵部隊演訓模式改革的熱點，以增強現實技術為研究對象，提出了一種基于增強現實技術的炮兵實彈對抗訓練方法。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化訓練的新思路，同時，對提升炮兵部隊實戰化訓練水平有較好的效果。