數位化的「戰爭之神」：火砲前進觀測 (FO) 與間接火力模擬技術解密

在現代聯合兵種作戰中，火砲被稱為「戰爭之神」，而導引這股毀滅力量的眼睛，就是前進觀測官（Forward Observer, FO）與聯合終端攻擊管制員（JTAC），他們必須在極度高壓的戰場環境下，精確判讀地形、計算座標，並修正彈著點。

傳統的實彈演習受限於高昂的彈藥成本、場地安全性以及環境法規，極難頻繁進行，此外在真實演習中很難模擬「大量敵軍反擊」或「複雜城鎮戰」的情境，因此基於高擬真影像產生（IG）與戰術環境模擬（Tactical Environment Simulation）的數位訓練系統，已成為各國強化間接火力支援能力的核心手段，本文將從技術視角，解析如何構建一個符合物理法則的數位火力戰場。

前進觀測 (FO) 模擬是什麼？為何技術門檻極高？

前進觀測模擬系統（Forward Observer Training Simulator）重點在訓練士兵掌握「呼叫火力」的標準作業程序（CFF, Call For Fire），這聽起來像是簡單的視覺模擬，但從工程角度來看，它對「地形精確度（Terrain Correlation）」與「空間態勢感知（Spatial Situational Awareness）」的要求，甚至高於一般的飛行模擬。

如果模擬器中的一座山丘比真實地圖上的低了 10 公尺，或者虛擬的煙霧消散速度不符合當下風速，學員計算出的修正量就會完全錯誤，導致訓練產生「負遷移（Negative Training）」— 即在虛擬世界學到的錯誤經驗，反而在實戰中釀成災難。

核心原理深入解析：構建精確的打擊迴圈

一個專業級的 FO 模擬架構，通常由三個核心技術層面支撐：

高精度地理空間資料庫 (Geospatial Database)

對於觀測官而言，地圖與現地景觀的一致性是生命線。

• 視線分析（Line of Sight, LOS）：
  系統必須即時運算觀測位置與目標之間的通視性，MANTIS 等高階影像產生軟體利用多核心 CPU 進行背景任務處理（Background Mission Functions Processing），確保在地圖上被遮擋的目標，在視覺上也絕對不可見。
• CDB 標準格式：
  為了確保「地圖」與「畫面」的絕對同步，現代系統支援 OGC CDB (Common Database) 格式，允許直接載入未經長時間編譯的原始地形數據，確保所有模擬節點使用同一份「真實」資料。

動態戰術環境與 CGF (Computer Generated Forces)

單純的靶場射擊不足以應對現代戰爭，系統需要整合電腦產生兵力（CGF），創造戰術情境。

• 半自動兵力（Semi-Automated Forces）：
  透過如 FIVE (Forces In Virtual Environment) 這樣的戰術引擎，教官可以在戰場上部署具有行為邏輯的敵軍單位（如坦克縱隊、防空飛彈車），這些單位不僅是 3D 模型，更具備偵測範圍與交戰規則，能模擬敵軍的移動與反擊，進行複雜的兵棋推演（War Gaming）。
• 模型庫支援：
  為了訓練敵我識別（IFF），系統需內建龐大的模型庫（如 Facets Library），包含各國現役的 T-90 坦克、2S19 自走砲或防空系統，且需具備正確的紅外線熱特徵。

環境物理與特效渲染

觀測官的一項核心技能是透過「彈著觀測」來修正射擊參數。

• 粒子特效物理：
  模擬器必須真實呈現不同彈種（高爆彈、煙霧彈、照明彈）在不同地表（沙地、泥地、雪地）上的爆炸效果，例如，利用粒子系統模擬煙霧隨風飄散的軌跡，這直接影響觀測官對「修正量」的判斷。
• 日夜與天候： 支援動態調整時間（Time-of-Day）與天氣（雨、霧、雪），在夜間作戰模擬中，系統需透過感測器模擬技術（如 ViXsen），精確呈現夜視鏡（NVG）或熱顯像儀中的戰場，包括物體的熱交叉（Thermal Crossover）現象。

精密打擊迴圈技術架構圖 (Precision Strike Loop Architecture Diagram)

關鍵技術細節：訓後回顧 (AAR) 的數據化

在數位訓練中，"射擊" 只是過程，"檢討" 才是目的，高階模擬系統配備了強大的 AAR (After Action Review) 模組。

• 2D/3D 同步回放：
  教官可以隨時暫停、快轉或重播演習過程。系統能同步顯示 2D 戰術地圖與 3D 戰場視角，讓學員清楚看到自己的觀測位置與實際落彈點的偏差。
• 數據分析：
  系統記錄所有的通訊指令、座標數據與時間戳記。這使得教官能分析學員的「反應時間」與「修正準確率」，將訓練成效量化。

應用場景與市場潛力

聯合火力觀測 (Joint Fires Observer)

訓練地面部隊如何與空中支援（CAS）協同，透過與飛行模擬器的連線（HLA/DIS 協定），地面的 FO 學員可以引導虛擬的 F-16 或阿帕契直升機進行打擊，演練複雜的「地對空」通話程序。

砲兵指揮與射擊指揮所 (FDC) 整合

模擬器不僅訓練前線觀測員，還可與後端的射擊指揮模擬器整合，透過模擬真實的數位通訊鏈路，演練從「發現目標」到「火砲發射」的完整指揮鏈。

特殊彈種與危險效應評估

模擬白磷彈、雷射導引砲彈等昂貴或具爭議性武器的使用時機與效果，讓學員在無風險環境下熟悉這些高價值資產的特性。

聯合火力生態系架構圖 (Integrated Joint Fires Ecosystem Architecture)

間接火力模擬技術的價值，在於它將「數學計算」轉化為「直觀經驗」，透過高精度的合成環境與物理運算，新一代的模擬器讓觀測官得以在虛擬的群山與城市中，累積成千上萬次的校射經驗，這不僅大幅降低了訓練成本，更確保了當真實的戰爭來臨時，每一發呼叫的火力都能精準地落在敵人的頭上，而非友軍身旁。

Q3D 解決方案介紹

針對地面火力支援與觀測訓練，Quantum3D 提供了從軟體核心到完整系統的解決方案：

• 砲兵前線觀測員訓練模擬器 (AFOS)：
  這是專為砲兵觀測與密接支援設計的模擬訓練系統，它結合了高解析度地形與物理特效，讓學員能練習目標識別、座標測定與射擊修正程序，系統支援多種天候與日夜環境，是提升 FO 戰備能力的理想工具。

Quantum3D 砲兵前線觀測員訓練模擬器（AFOS）為前線觀測員與火力指揮中心提供沉浸式 3D 戰場模擬訓練，涵蓋目標偵測、火力請求與彈道模擬，並支援 NATO 砲兵技術。

• FIVE 戰術環境模擬與軍事訓練系統 (Forces In Virtual Environment)：
  作為戰術模擬的核心大腦，FIVE 能為 AFOS 提供逼真的戰場環境，它支援電腦產生兵力（CGF/SAF），允許教官設定敵軍的戰術邏輯與移動路徑，進行以網路中心戰（Network-Centric Operation）為基礎的聯合演習。

FIVE（Forces In Virtual Environment）戰術環境模擬系統提供逼真的戰術環境模擬，適用於戰術訓練、戰爭推演、決策支援與電子戰演習。

• Facets® 即時高擬真3D 模型庫 (Ground & Missile)
  Quantum3D 擁有完整的地面載具與飛彈模型庫，包含 T-72/T-90 坦克、各类自走砲與防空飛彈系統。這些模型經過優化，支援紅外線特徵模擬，確保觀測官在熱顯像儀訓練中能獲得正確的視覺回饋。

Quantum3D 提供 Facets 即時 3D 模型庫，內含 900+ 獨特模型，涵蓋 51 種類別，支援多種細節層級（LOD）與業界標準格式。適用於視覺/模擬應用，兼顧擬真效果與即時效能。

• MANTIS® 即時場景視覺模擬顯示引擎
  作為視覺運算引擎，MANTIS 提供了符合物理法則的爆炸煙霧、動態雲層與多光譜感測器模擬（ViXsen），確保觀測官看到的每一幕都具有戰術參考價值。

MANTIS 為 Quantum3D 研發的即時影像產生軟體，支援 CDB、感測器模擬、環境特效、飛行與車輛模擬等應用，提供高擬真 3D 圖形，適用於訓練與模擬市場。