一种基于增强现实技术的炮兵实弹对抗训练方法研究∗

（陆军炮兵防空兵学院 合肥 230031）

1 引言

炮兵是陆军对地火力突击的主体力量［1］，其具有突出的火力打击效能和高度灵活的机动性，既能独立遂行火力突击任务，也能支援和掩护其他兵种协同作战。对抗训练是两个以上受训者互为对手进行的训练［2］，它能有效检验参训者训练水平，最大限度地提高参训者的实战能力。

随着实战化训练需求不断深入，探索如何开展近似实战的对抗训练，提升炮兵部队实战化能力，已成为炮兵部队演训模式改革的热点问题之一。

2 炮兵对抗训练方法

2.1 模拟对抗训练

模拟对抗训练指运用计算机仿真技术，生成模拟的战场环境和态势，受训人员在统一作战想定背景下使用指挥作业系统，组训人员依托导调控制、作战仿真和裁决评估等训练支持功能组织的对抗性训练［3］。炮兵模拟对抗训练对炮兵作战全过程和各要素进行模拟，具有以下优点：能用运算方式描述评估作战过程，实现科学决策和公正裁决；能依照导演的意图随意设置情况，辅助受训者下定决心；能在屏幕上同时显示敌我态势、诸军兵种运用、人员伤亡和装备损耗情况，以“动态”代替“静态”对抗；能把导演部从繁重的手工作业中解脱出来，训练起来更简便、经济［4］。其缺点是真实体验感差，不能体现炮兵对抗的全部内容且更多的是对参训指挥员的训练。

2.2 实兵对抗训练

实兵对抗训练是在实际地形上进行实兵、实装、实弹战术演习［5］。炮兵实兵对抗训练在真实环境中依据导调进行对抗，其优点主要是通过真实环境设置，为参训者提供亲临战场般的体验，能较好检验实际作战能力和日常训练效果。缺点有：一是训练成本高。在实兵对抗训练中需动用大量人力和物力，组织和保障工作复杂。二是人为因素干扰大。作战效能评估作为实兵对抗演习的重要内容，其目的是准确掌握部队战斗力现状［6］。但在实兵对抗中，导调评估采用人盯人、面对面的人工分析评估方法，人为因素影响大。三是实兵、实装、实弹结合不好。实兵对抗阶段，真实反映了实战中的炮兵指挥、火炮操作和战术运用过程。与实战相比，惟一的区别在于没有实际弹丸射出，无法客观反映弹目交汇及目标毁伤效果［7］。实弹射击阶段，以固定程序组织射击，没有战术背景融合，不能结合好实兵、实装、实弹三个要素。

2.3 实弹对抗训练

炮兵实弹对抗训练是基于实兵对抗训练概念提出的。实兵对抗训练中，考虑到安全因素，将对抗分为实兵对抗阶段和实弹射击阶段。仅是实兵、实装对抗而不是实弹对抗，对抗训练效能的关键指标不能准确评估，缺乏实战对抗氛围，无法满足实战化训练需求。

由此，本文提出一种基于增强现实技术的炮兵实弹对抗训练方法，在确保安全的前提下，实现炮兵部队实战化对抗，将实兵、实装、实弹三者有机结合。

3 基于增强现实技术的炮兵实弹对抗训练方法

3.1 增强现实技术

增强现实是一种将虚拟信息（如计算机生成的文本，图像和三维模型）融入到现实环境且能够实现无缝集成，渲染及交互的技术［8］，目前被广泛接受的定义有两种。一是北卡大学罗纳德·阿祖玛（Ronald T.Azuma）提出的，它将增强现实技术定义为以虚实结合、实时交互、三维注册为特点，利用附加的图片、文字信息对真实世界进行增强的技术［9］。二是由保罗·米尔格拉姆（Paul Milgram）和岸野文郎（Fumio Kishino）提出的，他们将现实环境与虚拟环境分置于一个连续整体两端，靠近现实的一端为增强现实，靠近虚拟的一段为增强虚拟［10］。

增强现实技术可以在虚拟世界中增加实景对象，减少构建虚拟环境的复杂度，也可以在现实世界中用虚拟景象增强用户对现实世界的认知和理解，为用户提供更好的沉浸感和真实性，被广泛应用于娱乐、教育、营销和军事等领域。军事领域中，增强现实技术的应用可以提供更为真实的战场环境，达到实战训练的效果［11］。

3.2 实弹对抗训练的组织实施

对抗训练前，将场地划为实弹射击区与活动区（如图1），对抗双方指观所人员按真实环境作业，对敌目标进行定位，按真实观目、炮目关系确定标尺、方向等射击诸元，下达射击口令。向炮阵地下达射击口令时，导演评估系统将真实射向偏转α度，传递偏转射向信息，使目标坐标偏转至射击区中心点，最终炸点落于己方射击区而不是敌方活动区。

图1 实弹对抗训练场地设置

该方法需构建战场监视系统、增强现实系统和导演评估系统。

战场监视系统：主要用来实时捕捉实弹射击区炸点信息，解算炸点坐标信息，将炸点坐标与参训人员装备实际坐标进行匹配运算。增强现实系统：主要用来构建数字地图，投影映射坐标信息，在指观所人员视野中将炸点信息与观察景象进行深度融合。导演评估系统：主要用来通联对抗单元，获取实时对抗数据，判定参训人员装备毁伤，制定对抗规则和评估毁伤效能。

导演评估系统根据预先设定毁伤标准和退出机制进行自动裁决评估，直至对抗结束。整个对抗流程（如图2）基本处于无第三方干预情况下实施，导演评估系统仅传递解算后的射击指令、采集对抗训练战技术指标和对抗规则制定等。

图2 基于增强现实技术的炮兵实弹对抗训练流程

3.3 实弹对抗训练特点分析

基于增强现实技术的炮兵实弹对抗训练融合实兵、实装、实弹三个要素，具有三个突出优势。

一是对抗训练紧贴实战。射击目标由假变真，由静转动，训练难度增大。即考察双方进攻能力也考察防御能力，锤炼部队快打快防能力，促进战术养成。全面检验双方实战能力，维修保障等实际问题也将在对抗训练中暴露出来。

二是实兵、实装、实弹结合好。改变实兵对抗阶段和实弹射击阶段分割的局面，将实战对抗贯穿训练全程，迫使双方灵活运用战术。把预有准备射击向仓促条件射击转变，射击评价标准也由靶数、秒数变为以实战毁伤能力和完成作战任务为标准。

三是人为因素干扰小。从依靠导调对抗变为自主对抗，以情况诱导为辅，自主获取敌情信息，自主计划火力，互为条件地开展对抗。

其缺点主要是对抗必须依托于系统建设，需要经济投入和技术支持。其次，训练场地建设要求较高，受场地限制，将不支持大量装备同时对抗。

4 炮兵对抗训练方法对抗性分析

4.1 对抗关系分析

毛泽东曾指出“战争中的攻守、进退、胜败，都是矛盾现象。失去一方，他方就不存在。双方斗争而又联结，组成战争的整体，推动了战争的发展，解决了战争的问题［12］。”这句话揭示了对抗关系的构成是作战的基础，如果双方没有构成对抗关系，就谈不上战争。同样，对抗训练要以对抗关系构成为基础。

模拟对抗训练和实兵对抗训练中，并不构成严格意义的对抗关系，往往以“导”与“演”的关系存在，以施训和受训为主导。双方战术行动，不是围绕敌方展开的，而是以完成导调情况任务为目的。在实弹对抗训练中，双方是严格意义的对抗关系，导演部几乎不加干涉。对抗双方互为对手，互相制约，围绕对抗胜负进行激烈交战和殊死搏斗。

4.2 对抗组织分析

训练准备上，模拟对抗训练和实弹对抗训练依托于对抗训练系统，前者组织更简便快捷，后者对场地和技术保障要求更高。实兵对抗训练保障需求高，准备工作复杂，难度大，费效比低。

训练实施中，实弹对抗训练更能体现对抗中不确定性和复杂性，在较小干预下实现自主对抗。其次，模拟对抗训练和实弹对抗训练，能有效避免安全问题，安全系数比实兵对抗训练高。

训练评估时，模拟对抗训练和实弹对抗训练可通过系统详细分析信息指令、执行时间、实际效果等查找胜负原因，但前者胜负由系统自动评估，后者完全取决于双方对抗结果。实兵对抗胜负难以评估，战技术指标也难以量化，信息化评估手段落后。

4.3 对抗烈度分析

模拟对抗训练依托于模拟系统并没有真实武器装备动用，对抗烈度仅在对抗双方屏幕体现，无法给参训者真实作战沉浸感。实兵对抗训练和实弹对抗训练在真实环境下进行，对抗双方真打实抗，武器装备真拉实打，弹丸真实发射，参训者心理、生理产生急剧变化，声光震动等射击体感要素都得到反映。

其次，模拟对抗训练无法全面检验部队实战能力。实兵对抗训练和实弹对抗训练可以对部队实战能力进行全面检验，包括后勤、保障等有关作战的各方面因素。

5 结语

随着军事科技的不断发展，更多的军事科技将运用于部队实战化训练。论文根据当前炮兵部队演训模式改革的热点，以增强现实技术为研究对象，提出了一种基于增强现实技术的炮兵实弹对抗训练方法。通过比较不同方法的特点和对抗性分析可得，该方法拓展了炮兵部队实战化训练的新思路，同时，对提升炮兵部队实战化训练水平有较好的效果。