融合VR/AR等技术,4GD打造面向城市作战的模拟训练系统

在合成的背景幕下,狙击手观察到一组队友正在前进,然后瞄准他的目标。他静静地通过无线电告诉大家稳住。狙击手开火,第一枪失误,然后第二枪击中了敌人。在海岸安全后,小队继续前进。狙击手在200多英里外的训练舱里观察到了这一切。

这个场景,或至少是它目前的版本,是4GD作出的承诺。这家公司致力于为城市作战构建一种新的训练系统。要兑现这一承诺,意味着广泛应用虚拟现实/增强现实、合成训练环境和生物识别传感器,所有这些都是为了创造一个像使用激光标签一样顺畅、自然的训练系统。

这是一个雄心勃勃的计划。随着军队,如英国和美国的军队,着眼于2020年代、2030年代和2040年代的冲突或战事,他们可能希望训练士兵掌握所有的能力,包含与狙击手和无人机协同,或阅读发送到随身平板电脑的情报。在现实世界进行的大规模训练可以提供实践经验,但实际上,由无人机进行现场监视意味着需要使用昂贵的工具,而且这种训练方式也只能在有限的时间内进行。

虽然无法预测未来战场上可能存在的各种危险,但现在已经可以预测新的现代作战方式大概的轮廓。弗吉尼亚州Quantico海军陆战队基地保存至今的战壕,是美国海军陆战队在美国加入第一次世界大战时挖掘的。在战壕中进行训练,显然无法应对西海岸已知的高科技威胁。

五角大楼预计,城市战场将成为未来几十年战争的重要组成部分,这些战争将会离不开无人侦察机。通过4GD的技术,士兵可以在符合预期的模拟战场进行训练,训练工具和威胁内容会随着时间的推移而演变。

4GD的业务发展总监James Crowley说,4GD由英国皇家海军陆战队退伍军人于2016年创立,“我们认识到城市作战不会发生太大的变化”。

Crowley说:“我们都是相对现代的士兵。然而,无论是在英国还是在国际上,我们都在不活动的、相当无聊、安静的模拟城市环境中接受过训练”,“有些是由海运集装箱制成的,另一些是相当简单的挡风板式设施。我们认识到,在引入技术和提供士兵视角之间存在鸿沟。”

城市模拟训练设施的门槛可能相当低。西点军校学员使用的训练设施之一,是由六块煤渣砌块结构组成的,既没有城市地区的复杂性,也没有比农场更密集的人口。

美国陆军正在积极寻求开发一种包含增强现实和合成现实的训练工具,名为合成训练环境(Synthetic Training Environment)。该计划的承包商尚未确定,尽管已经在测试基于微软HoloLens 2的集成视觉增强系统(Integrated Visual Augmentation System)。以前演示的组件包括头显和安装在步枪上的激光附件。

为了完成更复杂、更贴近现实的训练,4GD最初曾着眼于虚拟现实。

Crowley说:“虚拟现实并不能真正满足近距作战的士兵的需求。”正如Crowley所理解的那样,这些需求是让训练尽可能接近真实体验。这意味着使用与战场相同的装备,从带有模拟弹药的普通步枪,到战斗中随身携带的平板电脑。

“当你使用战况感知设备时,它就在你的胸前,”Crowley说:“你想达到的是可以凭直觉地移动并翻转它……因为你已经在训练中做了一百万次了。”

VR头显在提供沉浸式体验的同时,需要用户通过控制器战斗。它还通过遮住佩戴者的眼睛,阻碍了外围视觉感知。这对于一个正在玩游戏的玩家来说,没有关系。但对于团队训练来说,要相互了解彼此的非语言暗示,消除外围视觉是不可行的。

4GD提供的训练环境,并不是最近几代新兵很熟悉的固定的组合,而是在专用设施内使用模块化和灵活的装置。军队可以一遍又一遍地以相同配置进行训练,也可以将其设置为进阶训练的独特场景。4GD提供了复杂程度不同的五个级别,每个级别都包含更多技术来增强体验,同时支持教官对团队表现进行分析。

可以响应士兵携带的传感器信号的灯光、烟雾、气味和自动化目标,共同构成了逐渐更具沉浸感的体验。训练设施内的大量传感器也会跟踪运动、光线和声音。协助训练的教官可以模拟枪声和爆炸。

这种复杂的虚拟训练的另一个优势是能够将远处的参与者融入其中,例如在本文开头的场景中与小队合作的狙击手。狙击手与其他训练人员相距200多英里。通过将场景投影到环绕屏幕,在狙击手的瞄准镜中,他可以看到并瞄准屏幕上的目标。

这个目标则是4GD训练设施中的移动单元,位于一个房间内。如果小队开门或从窗户开枪,狙击手能远程看到。

Crowley解释说:“当目标被击中时,它真的会倒下,与此同时,借助虚拟现实进行观察的狙击手会看到正在倒下的目标的化身,同时看到小队进入那个房间。”

在没有合成环境的战斗演习中,想要与狙击手一起训练,需要部队在同一地点进行训练,并需要与现实世界相同的大面积的训练场地。而通过在训练设施中使用合成的房间和虚拟现实技术,进行训练的单位可以与身处其他地方的狙击手一起训练,同时还能学习呼叫狙击手支援、等待狙击手开枪,以及清理房间等动作。

常规训练之所以非常昂贵,是因为还要用到无人机等其他设备。4GD可以模拟这些设备,并将视频发送到士兵在训练中配备的平板电脑。

对于日常工作需要查看无人机监视视频的部队来说,每次他们进行训练时,随身携带的无人机拍到的监视视频,可以让他们熟悉在战场上会看到的信息类型。从设计上讲,这是一种让战场上现代和专业的内容变得常规和熟悉的方法。

4GD的全套训练设施于2021年1月首次亮相。目前,还没有部队采用它。该技术演示是英国国防部正在进行的陆军作战实验(Army Warfighting Experiment)的一部分。虽然该公司已经出售了其系统的不同组成部分,但4GD仍然希望能在不久的将来出售全套训练设施。

“我们希望将城市战术训练变成像去健身房一样容易,”Crowley说。

最初发布于2021年12月1日

原文链接:

https://www.military.com/daily-news/2021/10/29/training-future-of-combat-try-augmented-reality-headsets-and-biometric-sensors.html

美国陆军正在为虚拟现实训练建立真实城市的3D数据库

美国陆军负责现代化的部门正在建立一个新的数据库,其中包含卫星图像以及来自世界各地的城市和关键地形的3D模型,这些模型有朝一日可能会用于支持士兵们的虚拟训练。

这项名为One World Terrain(OWT)的工作是美国陆军全面现代化工作的一部分,旨在创造比专门建造的训练设施更加真实的合成训练环境。

“One World Terrain基本上就是合成训练环境的数据库,”Dylan Morelle中校在近日的美国陆军未来司令部媒体活动中表示。

美国陆军官员正在与私营企业合作,以确保OWT能囊括来自商业机构、学术机构和政府机构的测绘、卫星图像和无人机拍摄数据,以便领导和士兵们能够在需要时访问它,来自美国陆军未来司令部旗下合成训练环境跨职能团队的Morelle说道。

Morelle说:“我们希望能够拥有这些信息的知识库,并能够将其提供给作战人员。”

Morelle以波士顿的三维模型为例,通过鼠标点击,展示了指挥官或小型作战单位领导如何规划城市内的路线并标记已知的敌人位置。他说,这项技术还可以显示“敌人可以看到或看不到的地方”。

OWT旨在与美国陆军的可重新配置虚拟集体训练模拟器(Reconfigurable Virtual Collective Trainer,简称RVCT)合作,后者将包括航空平台和地面平台,以及步兵集体机动训练和其他模拟枪械和任务排练能力的模拟器,Morelle说。

“它已通过一次用户评估,并正在被告知要求,”Morelle说道。并且他还补充说,美国陆军在今年6月与地理空间情报数据和软件公司Vricon签订了原型合同,根据Vricon官网的信息,该合同价值高达9470万美元。

“到2021年第四季度,该项目将可以为美国陆军提供初步的作战能力,”Morelle说。并且美国陆军希望在2023年达到全面的作战能力。

OWT还将被设计用于美国陆军的集成视觉增强系统(Integrated Visual Augmentation System,简称IVAS),这是一个由微软开发的系统,使用增强现实技术为单个士兵创建综合训练环境,目前还仍然是一个护目镜形式的原型。该系统同样被设计用于在战斗中使用,因为它可以将使用者的武器瞄准十字线投射到战术眼镜中。

美国陆军官员表示,最终版本的IVAS计划于2021年第四季度完成。

Morrel说,负责OWT项目的官员希望利用人工智能和机器学习技术,将建筑物的蓝图转换为可供使用IVAS训练的士兵使用的真实房间模型。

“也许这是我们了解那些建筑的唯一方式,”他说。“AI可以查看该蓝图并创建它的3D模型。”

最初发布于2019年7月23日

原文链接:https://www.military.com/daily-news/2019/07/18/army-building-3d-database-real-cities-virtual-reality-training.html

结合VR和AR的训练系统能够拯救士兵的生命吗

五角大楼的近战杀伤力特遣部队(Close Combat Lethality Task Force)正在寻求新一代的训练方式,比如结合VR和AR的训练系统。

外媒记者询问一位久经沙场的士官,在国防部的近战杀伤力特遣部队所关注的所有技术和策略中,在你个人看来,哪个最具有拯救生命的潜力?他的回答不是更强大的武器,也不是更先进的无人机,Jason Wilson毫不犹豫地说:“ 合成训练环境(Synthetic Training Environment)。”

这是一个全新的结合了虚拟现实和真实世界数据的系统,它能够革新陈旧的军队训练方式,Wilson将其称之为“敌人视线范围内的极端暴力”。

数十年来,美军为战斗机飞行员训练投入了大量的模拟器,以使他们在真正进行战斗之前能够一遍又一遍地进行虚拟对战,出现各种错误并且被“击落”,以保证他们不会在真实战斗中出现致命失误。在实际的战斗中,飞行员们需要通过复杂的抬头显示器(Heads-Up Display,简称HUD)来观看,抬头显示器会将数据直接投射到飞行员的视野,并且高亮显示威胁和目标。现在,计算机技术已经足够发达,曾经作为步兵的国防部长对将类似的技术应用到步兵部队相当有兴趣。正如国防部长Jim Mattis所说,这样步兵们也能够在真正上战场之前先“进行25场血腥的战斗”。

对于一位内阁大臣来说,要创建一支特遣部队并不难,而对于Wilson这样服役长达23年的老步兵来说,能够意识到新技术是真正有价值的,则是非常不一样的一件事。

“合成训练环境”意在开发一个用于步兵的抬头显示器,美国陆军希望能够在明年推出,该系统能够“革新士兵们观察、处理和理解战场空间的方式”,Wilson对记者表示,“并且能够给士兵们提供空前的战场感知优势。”但是最直接的回报是,在战争开始之前,“为我们的士兵提供逼真的训练。”

该系统有些类似军用版的Google Glass或Pokémon Go,通过将虚拟的数据叠加在真实世界的视图上,这种增强现实技术能够帮助军队进行跨区域甚至是跨国界的导航,并且提示友军或敌军的位置。在训练过程中,你可以将虚拟的敌人和障碍物叠加在真实世界里,让士兵们在基地里进行训练,就像步兵们经常做的那样,跳跃、跑动,进行战斗,同时能够模拟出士兵们在真实任务中将会遇到的各种情况。

但是,这会比将更多的军队送到美国陆军现有的战斗训练中心,或者海军陆战队的空地作战训练中心更有效吗?毕竟这些训练基地都因为其严格的训练、真实的设施和专业的假想敌部队(OPFOR)而闻名。“位于艾文堡的波尔克堡军事基地每年只能训练固定数量的士兵,”Wilson回答道,他本人曾经在波尔克堡军事基地的联合战备训练中心(Joint Readiness Training Center)服役。通过对训练任务的重复,你能更好地应对战斗任务。“但这些重复的过程不得不在各自的基地中进行,毕竟波尔克堡军事基地的容量有限。”他说道。而在这些训练的过程中,虚拟训练的价值是无法衡量的。

“虽然,无论你能够在合成训练环境中进行多少这样的训练,都无法替代士兵们真正拿着武器,在泥土中前行和战斗,”Wilson说。“但是,在他们离开这个训练环境,并且在真实场景中进行训练之前,他们确实能够在虚拟训练中进行逼真的预演。”

Wilson明确表示,让单个士兵进行训练,就像是第一人称射击游戏的体验,与和紧密团结的团队一起训练是不一样的。“一个士兵可以佩戴这些设备,并且使自己沉浸在这个环境中,一个小队也能够佩戴这些设备,并且能够共同进行训练,”他说道。“合成训练环境能够供一个排进行训练,能够供一个连队进行训练,甚至还能供旅级作战部队(Brigade Combat Team,简称BCT)进行训练。这是我们目前正在关注的,同时也是我们正在进行评估的训练方式。”

现在,一个旅会有几千名士兵,所以为他们全部配备增强现实眼镜,并且进行互动,或许已经超出的目前的技术水平(比如无线传输的带宽需求将会是超乎想象的)。但是像魔兽世界和其他的MMO游戏却能够在一个简单的、纯虚拟的环境中管理更多的成员。如何满足军队训练的多种需求,还需要进一步研究。Wilson还表示,“合成训练环境”还可以模仿旅级部队的某个要素,来单独进行增强现实训练,比如针对其中的火力支援部队进行训练。

根据美国陆军采办保障中心网站的介绍,“合成训练环境”被设计来为军队训练提供一种认知的、集体的、多层级的训练和任务预演能力。它将虚拟的、建设性的和游戏性的训练环境整合成一个单独的合成训练环境,它将会为现役军人、预备役部队甚至是平民,以及战地指挥所提供训练服务。

最初发布于2018年10月31日

原文链接:https://breakingdefense.com/2018/09/virtual-training-will-save-real-army-lives-close-combat-task-force/