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

美国海军用HoloLens进行实弹射击训练 让模拟训练更逼真

模拟训练可以帮助士兵和水手学习如何安全地使用他们的武器,但模拟器有时可能无法营造出真正的战斗中的充满压力的环境。

这就是美国海军开发出一种在HoloLens上运行的更逼真的增强现实模拟器的原因。

该系统被称为武器增强现实评分系统(Weapons Augmented Reality Scoring System,简称WARSS),通过用HoloLens在用户的视野中显示敌方部队的3D图像来模拟实弹演习。该系统还会显示一个记分牌,该记分牌可以根据射击次数与未命中次数的百分比来计算已开枪数,击中次数以及得分。

这样一来,士兵们可以向虚拟目标发射实弹,而不是向真实目标发射空包弹,以获得更真实的战场感觉。

“当你专注于模拟训练时,你对风险的评估是不同的。它可以帮助你学习如何使用武器,它可以帮助你思考环境,”美国海军的Steve Murray上校说,他是美国海军海上系统司令部水面舰艇部队的项目经理。“当你将所有的压力都加入时,你需要建立一个更逼真的环境,以确保你在实际战斗中获得你想要的结果。”

此外,WARSS还可以将士兵的视频流显示在传统显示器或笔记本电脑上,也可以通过远程网络连接来传输,让指挥人员可以远程观察训练过程。

近年来,HoloLens已经成为全球军事行动中备受欢迎的AR可穿戴设备,英国皇家海军和澳大利亚皇家空军都采用了这款来自微软的头显。

去年,微软甚至击败了Magic Leap,获得了一项4.8亿美元的合同,将向美国陆军提供AR头显。

但是,这种优势并不能永远保证,因为目前的部署仅限于指挥中心或训练演习,二者都远离战场。最终,军队的客户将寻求能够进入战场的AR硬件,在这种情况下,我们期望微软能够提供体积较小的HoloLens。

最初发布于2019年2月13日

原文链接:https://hololens.reality.news/news/us-navy-taps-microsofts-hololens-for-augmented-reality-war-games-system-0193389/

多感官整合 高度模块化 基于MR的军事模拟训练平台即将亮相

Kratos防务与安全公司是一家国防安全解决方案提供商,该公司宣布,将会在I/ITSEC期间展示其最新的基于混合现实(MR)的模拟训练平台。

为了应对越来越复杂的武器系统、战术和备战需求,美国国防部急需提升训练的效率,让军队可以快速部署并且提升训练内容的可接受度,同时提高真实度,改进训练内容的安全性。

混合现实(MR)是一种日渐流行的新技术,与虚拟现实(VR)和增强现实(AR)不同的是,Kratos将多种多样的先进技术进行整合,提供视觉、听觉、嗅觉、触觉和更多体验,能够在一个更安全,更经济的环境中提供高真实度的训练。

到目前为止,混合现实在军事训练中的用途还很受限,因为将如此多的感知技术进行整合是一个相当大的挑战,并且在何时何地提供混合现实训练内容也是一个难题。Kratos打破了这些界限,他们为沉浸式的训练环境提供了一个基于平台的新方法,将市面上较为成熟的产品进行整合,占地面积更小,并且能够最高效地在任何地点提供虚拟的训练。

Kratos Platform集成了现有最成熟的商用产品,比如虚拟现实头显和全景相机,并对其功能进行了集成。比如,模拟松树林的训练环境能够散发松树独有的气味,而在模拟射击训练的场景中,当受训人员扣下扳机时,会有枪口焰闪现在眼前。课程开发人员可以选择最适合训练目标的场景,无需为每个新的训练课程“重新发明轮子”。他们可以依赖预集成的平台来快速开发,并且在每次要加入新技术时无需重新设计解决方案。

换句话说,Kratos Platform不是一个开发环境或开发工具包,而是一个完整的、简单易用的训练基础方案,可以让训练人员使用最具沉浸感的混合现实技术来达成训练目标。

除了让训练课程的创建更简易之外,Kratos Platform最大的优势之一,在于它能够在任何合适的环境中提供基于混合现实的训练课程,包括正在飞行的倾转旋翼机,沙漠中的车辆座舱,安装在军校中的模拟器等等,甚至还可以在灵活的Kratos Holodeck中,这是Kratos开发的一个简易的快速交付训练环境。

Kratos Holodeck包含图像生成设备、主机、头部跟踪系统和整合了全景相机的VR头显,能够提供一个动态的视角。该系统能够很容易和快速地重新配置成全新的应用场景和课程,只需载入一个新的任务场景,或者增加或删除某种训练用的硬件,比如武器、控制器或其他设备。在I/ITSEC展会期间,Kratos将会使用Holodeck来展示基于混合现实的士兵野战战术训练课程。

Kratos防务与安全公司训练服务分部(KTS)的高级副总裁Jose Diaz说:“这种基于平台的解决方案除了能够开发出一种增强的沉浸式训练环境,还能降低投入和全生命周期的费用,因为该解决方案使用了已商用的成熟产品,占地面积更小,并且使用起来更加简单。”

最初发布于2018年12月5日

原文链接:https://www.armyrecognition.com/weapons_defence_industry_military_technology_uk/kratos_to_introduce_mixed_reality_military_training_platform_at_i/itsec.html

美国海军打造沉浸式航母模拟训练系统 可多工种同时训练

美国海军和海军研究全球办公室(Office of Naval Research Global,简称ONR Global)正在开发一种模拟器,用于在虚拟环境中训练航空母舰飞行甲板上的机组人员。这种可扩展的沉浸式3D技术基于视频游戏技术,并且是首次可以让飞行控制人员、管理人员、弹射器控制人员和瞭望台一起训练,而无需实际的航母。

虽然经验是无法取代的,但在有一些情境中,模拟器的训练效果是很令人满意的。其中一个例子是,航空母舰的飞行甲板是繁忙到看起来有些混乱的敌方,每天从早到晚都有战斗机和直升机在不停地起降。

如果你从来没有见过航空母舰繁忙的飞行指挥中心的话,在这个世界上没有多少地方会比这里更需要有条理。这里就像是一支由蚂蚁组成的军队,海员、陆战队员和机组人员都在为了价值数亿美元的飞机而共同忙碌,无论是当飞机升上甲板时,还是伴随着剧烈的颠簸降落在航空母舰上时,都需要保证所有设备的状态良好,并且没有任何人受伤。

看起来就像是要靠运气一样,但实际上,这是经过紧张、详细并且严格的训练的结果。在训练过程中,每个人都要牢记自己的职责,保证他们即使时在最复杂的情况下,也能靠纯粹的“条件反射”来工作。正是这种训练,将航空母舰上最重要的航空力量与其他层的设施分隔开。但是这种训练的成本非常昂贵,且和实战一样危险。

为了削减成本并提升培训效果,ONR Global TechSolutions项目与海军空战中心训练系统部门(Naval Air Warfare Center Training Systems Division,简称NAWCTSD)合作开发了飞行甲板机组人员进修训练扩展包(Flight Deck Crew Refresher Training Expansion Packs,简称TEPs)。该扩展包提供给控制人员和甲板上的机组人员类似飞行员使用的练习舰上起降的模拟内容,这就意味着能够给受训人员更多的训练时间,并且无需占用真实的航空母舰。

到目前为止,他们已经开发了三个扩展包,分别用于基本飞行控制团队,飞机起落指挥团队和弹射器控制团队,而这三个团队正好负责从飞机启动到安全回收的整个过程。整个训练模拟器包含了屏幕、VR头显、航空母舰的模拟系统、计算机生成的角色等等。

这种模拟训练系统是一个基于游戏的沉浸式3D技术可扩展框架,可以执行针对个人的、团队的或者多个团队的训练内容。所有的舰上系统、角色、机组工作人员等等都可以由系统生成,或者由真人参与其中。甚至模拟器中的飞机起降节奏也是基于真实的航母。它不仅可以模拟正常的操作,还可以逼真地模拟一系列紧急情况。

“这是我见过的第一个将模拟环境打造成类似航母的飞行甲板的例子,”美国海军福特号航空母舰(CVN 78)的指挥官Mehdi Akacem说道 。 “这真的是我们多年来一直需要的。”

最初发布于2018年12月3日

原文链接:https://newatlas.com/simulator-aircraft-carrier-teams/57474/

AR技术如何改变未来军队训练的方式?

技术永远在向前发展。上一代的军队训练方式,在很多方面看来,对于新一代的军队来说都是陈旧的。虽然训练的细节可能每年都会有变化,但美国军队在持续创新和更新训练工具和训练方式,以达成同样的目标:给予军队尽可能接近真实的经验,同时平衡财务支出和安全因素。

如果你综合考虑所有这些因素,就会有一个很明显的、并且很合理的新一代训练技术可供使用,那就是增强现实。

这并不是要取代真实的,需要拿着步枪的训练。没有一种模拟训练能够给战士们同样的体验,比如他们在战斗中真正会使用的武器。打穿靶纸或击落射程内的目标是一种有价值的体验,并且是无法被取代的。

现在,军队在训练过程中使用游戏机来进行一些战略对战已经不是什么新鲜事了,通过这种训练,士兵们可以了解到要战胜对方所需要进行的步骤。这种类型的训练是非常安全的,并且很节约训练经费,但是,它并不足够接近真实场景。

达成足够真实的训练需求的下一步是虚拟现实训练中心,而这种训练方式已经开始在一些训练基地进行测试了。比如名为 Dismounted Soldier Training System,或者简称DSTS的训练设施,它会把士兵们放在一个有着仿真步枪并且被几块屏幕包围的房间中。士兵可以在其中“射击”并且以一种安全(但是昂贵)的模拟方式进行训练。这比用主机游戏来训练要更加高效,因为士兵必须使用他们的身体,亲自练习重要的行动技巧。在这里,他们将会训练看到敌人出现在屏幕上时的反应能力。

对于通过监视器查看士兵们的表现的上级来说,这是很不错的训练体验,不过这仍然很接近于让士兵体验主机游戏,上级在旁边观看他们的表现,基本上,就是一个价格昂贵的《火线危机3》。

接下来我们来谈谈增强现实。增强现实可以说是数字世界和真实世界的交叉,通过这项技术,可以将数字元素叠加到真实世界中。并且这不是未来科技,这种技术现在已经可以实现了。Magic Leap目前正在使用该技术开发一种先进的训练模拟器。与虚拟现实不同的是,它能够将模拟内容带到真实世界中,而不是把真实世界中的士兵放到模拟环境中。

在这种训练过程中,士兵们在走进一个特殊设计的环境中时,会佩戴着AR眼镜,这种环境类似在城市化地区的军事训练场地,并且会连接到一个中央枢纽。接下来AR眼镜会智能化地在真实世界中叠加数字图像,训练程序会替换士兵们视野中的模拟元素,比如在真实的窗户中出现的一个模拟的恐怖分子。然后士兵就可以举起训练用的步枪(这支步枪会与训练程序同步),扣下扳机,就能看到如同真实战斗那样的枪口火焰出现在眼前。

这种训练方式相比其他模拟训练的另一个优势在于,它不再局限于单独训练一个士兵。理论上说,一个排的士兵都可以同时佩戴AR眼镜并且一起进行训练,获得与真实战场很接近的训练体验,同时保证自身的安全。

最起码,相比连续几个钟头看着上级在白板上写的文字,这是一个更加具有参与感和沉浸感的学习战术的方式。

实际上,在今年的早些时候,美国陆军就曾公布消息,要在18个月之内,测试一款新型的头盔显示器,从而辅助士兵导航、瞄准。这套被称为HUD 3.0的设备,主要的功能是增强现实,也就是在士兵们肉眼观察真实世界的基础上,叠加各种字符、画面或数据。

在HUD 3.0的发展规划中,它将能显示包括地形信息、障碍物等等。同时,还可以生成虚拟的敌军位置,大大提高士兵们在复杂的、具备挑战性的训练场景中进行训练的效率。

根据外媒此前的报道,Magic Leap和微软HoloLens正在争夺为美国士兵提供AR头显的军方合同,而这一和合同,便是HUD 3.0项目的一部分。

最初发布于2018年10月24日

原文链接:https://www.wearethemighty.com/gear-tech/military-training-augmented-reality