空战虚拟战场设计

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出版者:国防工业
作者:黄安祥
出品人:
页数:199
译者:
出版时间:2007-4
价格:25.00元
装帧:
isbn号码:9787118049725
丛书系列:
图书标签:
  • 航空
  • 军事
  • 空战
  • 虚拟战场
  • 设计
  • 军事科技
  • 仿真系统
  • 飞行器
  • 战术模拟
  • 作战训练
  • 数字建模
  • 游戏设计
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具体描述

随着计算机科学和新军事革命的飞速发展,虚拟战场技术已渗入到作战指挥、推演、训练等战争领域的各个方面,并且在这些领域中起着重要的作用。在各种虚拟战场环境设计中,空战虚拟战场环境具有地域范围大、地形精度高、纹理要求细、目标精度准确、特殊效果多、电磁环境信号多、实时性强等特点,是所有虚拟战场环境比较难构建的。 虚拟战场环境主要由视觉、气象、音响语音和电磁环境等构成。本书针对目前空战虚拟战场环境设计的重点,以空战虚拟战场环境的工程设计过程为主线,对顶层设计、视景环境显示技术(包括多通道信息融合技术)、复杂场景的实时生成技术、自然场景的建模技术和电磁环境仿真技术等进行了较全面的论述。这些技术多数也适用于其它战场环境的构建。 本书的编写注重理论与实践的结合,具有较强的工程背景。对从事虚拟战场设计、开发与应用的广大工程技术人员和科研人员具有重要的参考价值,同时也适合高等院校有关专业研究生阅读。

《空战虚拟战场设计》 导语: 在瞬息万变的现代战场中,空域作为至关重要的战略空间,其复杂性与动态性对军事决策者和战术规划者提出了前所未有的挑战。《空战虚拟战场设计》一书,将带您深入探究如何构建一个逼真、高效且功能强大的空战虚拟仿真环境,以此为基础,进行空战战术的研究、飞行员的训练以及新式空战装备的效能评估。本书并非直接呈现空战的宏大叙事,而是聚焦于其背后至关重要的“战场设计”这一核心环节,揭示构建数字孪生空域的科学方法与艺术。 第一章:虚拟战场基石——概念与理论框架 本章将首先确立虚拟空战战场的设计理念。我们将追溯军事仿真技术的发展脉络,阐释为何虚拟战场对于现代空军作战的意义日益凸显。在此基础上,本书将详细介绍构建一个成功虚拟战场所需的核心理论框架,包括但不限于: 仿真精度与真实性权衡: 讨论如何根据不同的应用目的(如战术推演、飞行员训练、装备研发)来决定虚拟战场的仿真精度,并在复杂性和计算资源之间找到最佳平衡点。 系统架构与模块化设计: 介绍虚拟空战平台通常采用的系统架构,强调模块化设计对于系统可扩展性、可维护性以及集成新要素的重要性。我们将深入探讨各个功能模块(如环境建模、单元建模、任务生成、结果分析等)的职责与相互关系。 建模与仿真的基本原理: 回顾离散事件仿真、连续仿真等基础仿真理论,并分析其在空战仿真中的适用性。我们将详细阐述如何将复杂的物理现象、人为行为和环境因素转化为可计算的模型。 第二章:环境要素的精细刻画——地理、气象与电磁 一个逼真的虚拟战场,离不开对真实世界环境要素的精确还原。《空战虚拟战场设计》将深入剖析如何构建高度仿真的物理环境: 地理信息系统(GIS)与地形建模: 探讨如何利用GIS数据生成高精度三维地形模型,包括地貌、植被、地标建筑等。我们将详细介绍DEM(数字高程模型)、DSM(数字表面模型)等数据的处理与应用,以及如何通过纹理贴图、光照模型等技术提升地形的视觉真实感。 气象条件仿真: 复杂多变的气象条件是影响空战的关键因素。本章将详述如何仿真不同类型的大气现象,如能见度(雾、霾)、风(风速、风向、阵风)、降水(雨、雪、冰雹)、云层(高度、密度、类型)、温度、气压以及对飞机性能(如升力、阻力、发动机推力)的影响。我们将重点关注如何模拟气象变化的时间序列和空间分布。 电磁环境建模: 在现代空战中,电磁频谱的争夺已成为核心要素。本章将深入研究如何构建逼真的电磁环境,包括: 雷达系统仿真: 模拟不同类型雷达(搜索雷达、火控雷达、预警雷达)的探测范围、波束宽度、扫描模式、脉冲重复频率(PRF)、脉冲宽度(PW)等参数,以及其对目标的探测能力和分辨率。 电子对抗(ECM)与电子防护(ESM)仿真: 模拟干扰、欺骗、电子侦察等电子战技术,以及我方电子防护措施如何应对。我们将讨论如何量化电子战的效果,如雷达损伤、信息误判等。 通信系统仿真: 模拟无线电通信、数据链等通信系统的覆盖范围、带宽、抗干扰能力,以及信息传输的延迟和丢失。 第三章:作战单元的精准塑形——飞机、武器与传感器 空战的主体是飞机、武器和传感器。《空战虚拟战场设计》将重点阐述如何对这些作战单元进行精确的建模与仿真: 飞机动力学建模: 详细介绍飞机气动性能的建模方法,包括升力线、阻力曲线、俯仰力矩、滚转力矩等的数学描述,以及如何根据飞机姿态、速度、高度、迎角等参数计算飞机的受力情况。我们将探讨不同飞行控制律(如增稳、增推)对飞机操控性的影响。 飞机性能模拟: 仿真飞机的发动机推力、燃油消耗、武器挂载能力、最大速度、爬升率、机动性能(如过载限制、转弯半径)等关键性能参数,并考虑这些参数在不同环境条件下的变化。 武器系统建模: 模拟导弹、炸弹、机炮等各种武器的发射特性、飞行弹道、命中概率、杀伤效能等。我们将深入分析导弹的制导方式(如主动雷达、红外、惯性)、引信类型、战斗部杀伤半径,以及炸弹的投掷方式与散布规律。 传感器建模: 模拟雷达、红外探测器、光学传感器、电子侦察设备等传感器的工作原理、探测距离、识别能力、抗干扰能力,以及如何将探测信息转化为战场态势感知。我们将重点研究目标可见性模型,即目标在不同传感器下的可探测性。 第四章:任务生成与态势推演 虚拟战场的设计最终服务于任务的完成与态势的推演。《空战虚拟战场设计》将阐述如何构建动态、富有挑战性的任务以及如何进行态势的仿真与分析: 任务与场景设计: 介绍如何根据特定的训练或研究目标,设计出具有代表性的空战任务,如空对空作战、空对地攻击、空中侦察、空中加油、编队协同等。我们将讨论如何设定任务目标、起始条件、敌我兵力配置、战场空间限制等。 人工智能(AI)与智能体行为: 探讨如何为敌我双方的空中平台、地面防空单位设计智能行为。我们将介绍路径规划、目标搜索、交战决策、规避机动、电子战策略等 AI 算法在虚拟战场中的应用,以模拟出逼真的对手行为。 态势感知与战场管理: 模拟战场信息的生成、传递、融合与显示。我们将讨论如何在虚拟环境中模拟通信中断、信息延迟、虚假信息干扰等情况,以及如何实现战场态势的动态更新和态势图的绘制。 仿真结果分析与评估: 介绍如何对仿真结果进行量化分析,提取关键指标,如命中率、生存率、任务完成率、损失比等,并根据这些指标对空战战术、训练效果、装备性能进行评估。 第五章:技术挑战与发展趋势 本书的最后一部分将展望虚拟空战战场设计的未来,并探讨当前面临的技术挑战: 高性能计算与并行仿真: 随着战场要素的增多和模型复杂度的提升,对计算资源的需求也日益增长。我们将讨论如何利用 GPU 计算、分布式计算等技术提升仿真效率。 数据驱动的建模与仿真: 探讨如何利用真实的战场数据、飞行数据、传感器数据来驱动和优化虚拟战场的模型,提高其逼真度。 虚拟现实(VR)与增强现实(AR)技术整合: 展望 VR/AR 技术在飞行员训练、态势感知等方面的应用前景,以及如何将其与现有虚拟战场平台相结合。 标准化与互操作性: 讨论建立统一的仿真标准和数据接口,以促进不同仿真系统之间的互操作和信息共享。 结语: 《空战虚拟战场设计》旨在为读者提供一个系统、全面、深入的视角,理解虚拟空战战场是如何被构筑的。本书的技术性内容旨在勾勒出构建数字空域的科学逻辑与工程方法,而非提供具体的战术指导。通过对本书内容的学习,读者将能够更深刻地认识到,在真实硝烟升腾之前,无数精密的计算与严谨的设计,已为我们预演了未来空战的每一个可能的场景。

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读后感

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用户评价

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这本书在“战场设计”这个概念的阐释上,给了我全新的认知。我原本以为“战场设计”只是简单地绘制地图、设定地理环境。然而,《空战虚拟战场设计》却让我明白,一个成功的虚拟战场,其核心在于如何模拟真实世界中影响空战的各种复杂因素。书中详细探讨了天气系统对飞行视距、武器精度乃至飞机性能的影响,比如低云层如何限制光学制导武器的使用,高空强风如何影响导弹的弹道。更让我印象深刻的是,作者还引入了“电磁频谱对抗”这一概念,并将其巧妙地融入到虚拟战场的构建中。了解到电子战设备如何在战场上扮演“隐形”或“干扰”的角色,以及如何设计出能体现这些特性的虚拟环境,这让我对空战的理解又上了一个层次。

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这本书对“技术实现”的探讨也给我留下了深刻印象。虽然我不是技术开发者,但作者以一种通俗易懂的方式解释了如何将理论上的空战场景转化为可执行的虚拟代码。例如,书中关于“传感器模型”和“武器模拟”的章节,详细介绍了如何模拟雷达的探测范围、导弹的制导方式以及不同武器的杀伤力。这些技术层面的解释,让我得以窥探虚拟战场背后复杂的计算和逻辑,也让我对那些精良的空战游戏产生了更加敬佩的情感。这种跨领域的知识融合,正是这本书的独特之处。

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《空战虚拟战场设计》在“战术推演”方面的深度也令我惊叹。它不仅仅是描绘空战的场面,更是引导读者思考“如何赢得空战”。书中通过对不同战术场景的模拟和分析,展示了诸如“能量优势”、“态势感知”等关键战术概念在虚拟战场设计中的体现。例如,如何设计能够反映“近距格斗”和“超视距作战”这两种不同作战模式的战场参数,以及如何通过地形、高低空设置来引导或限制玩家选择不同的战术。这些内容让我深刻理解了,即使是虚拟的战场,其设计也必须遵循一定的逻辑和规则,才能有效地支撑战术的运用和发展。

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《空战虚拟战场设计》最让我称道的一点是,它能够将宏观的战略意图与微观的战术执行巧妙地结合起来。书中在讨论某个战术设计时,往往会将其置于更大的战略背景下进行分析,例如某个特定空域的设计,如何服务于整体的战略目标。这种“战略眼光”下的战术设计,让我明白了虚拟战场并非孤立的存在,而是服务于更宏大军事目标的工具。它引导读者思考,如何在虚拟环境中最大程度地模拟和体现战略决策对战术执行的影响。

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总而言之,《空战虚拟战场设计》这本书带给我的是一种全方位的震撼。它不仅满足了我对空战的求知欲,更让我领略到了“设计”这一行为所蕴含的智慧与艺术。从天气到电磁,从AI到历史,作者以一种令人惊叹的宏观视野和精微入至的细节呈现,构建了一个关于虚拟空战世界的全景图。阅读这本书的过程,就像是在经历一次由浅入深的空战战场设计之旅,每一次翻页都伴随着新的发现和思考,让我受益匪浅。

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书中关于“历史与未来”的视角,也为我带来了许多启发。它并没有局限于当代的空战技术,而是追溯了空战发展的历史脉络,并展望了未来可能出现的新的作战模式和技术。通过对比不同时代空战对战场设计提出的不同需求,我能够更深刻地理解“适应性”在虚拟战场设计中的重要性。例如,早期空战更侧重于地勤支援和陆空协同,而现代空战则更加强调体系化作战和网络中心战。这种历史的纵深感,让这本书的内容更加丰富和有价值。

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作为一名对游戏开发稍有了解的普通读者,我对《空战虚拟战场设计》中关于“交互性”的论述尤为感兴趣。书中并没有停留在静态的战场描述,而是深入探讨了如何通过设计让虚拟战场“活”起来。比如,如何设计出能够实时响应玩家操作的AI僚机和敌机,它们需要具备一定程度的自主性,能够根据战场态势做出智能判断,而不是简单的固定程序。书中还提到了“动态事件系统”的设计,例如突然出现的敌方空中加油机、或是己方地面部队发出的紧急支援请求,这些都能够打破战场的单调性,增加玩家的沉浸感和决策的难度。这种对细节的极致追求,让这本书的价值远超一本简单的军事科普读物。

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我一直以来都是个军事题材的爱好者,尤其是那些关于现代空战的描绘,总能让我热血沸腾。最近机缘巧合,我读到了一本名为《空战虚拟战场设计》的书,这本书给我带来了许多意想不到的惊喜。首先,它并没有像我预期的那样,仅仅是堆砌一堆晦涩难懂的军事术语和参数。相反,作者以一种非常易于理解的方式,将复杂的空战场景进行了拆解和重构。在阅读过程中,我仿佛置身于一个精心构建的虚拟世界,每一个细节都经过了细致的打磨。例如,关于战斗机在不同高度和速度下的机动性表现,书中并没有简单地给出数据,而是通过生动的语言描述了飞行员在进行能量机动、躲避导弹时的种种考量,以及由此产生的对虚拟战场环境提出的具体要求。这种叙述方式让我这个非专业人士也能深刻体会到其中的奥妙。

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对于喜爱空战模拟的玩家而言,《空战虚拟战场设计》无疑是一本宝藏。它不仅能帮助我们理解为什么某些虚拟战场会让人觉得“真实”或“有趣”,更能启发我们去思考自己理想中的空战场景应该是什么样的。书中对“情景模拟”的强调,比如模拟特种作战、搜救任务,或是大规模空袭,让我看到了虚拟战场设计的无限可能性。这些多样化的设计目标,促使设计者必须从不同的角度去审视和构建战场,以满足不同玩家的需求和体验。

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《空战虚拟战场设计》在“复盘与优化”方面的论述,让这本书的实用性得到了极大的提升。它并非一次性的知识灌输,而是鼓励读者思考如何通过复盘来不断改进战场的设计。书中提到了“数据分析”在虚拟战场评估中的作用,例如通过收集玩家在模拟战斗中的行为数据,来找出战场设计上的不足之处,并进行针对性的调整。这种持续优化的理念,让我意识到一个优秀的虚拟战场是一个不断迭代和完善的过程,而非一成不变的静态模型。

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