战斗机飞行员培训新方案:增强现实模拟假想敌战机

在空战环境中训练顶级飞行员时,通常需要有飞行员驾驶作为假想敌的战斗机。而在训练中扮演敌方非常昂贵且危险。服役于英国皇家空军(RAF)的Daniel Robinson,同时也是Red 6 Aerospace公司的联合创始人兼CEO,开发了一个增强现实平台,名为机载战术增强现实系统(Airborne Tactical Augmented Reality System,简称A-TARS)。它可以为飞行员创建虚拟的对手,例如中国的J-20,用于飞行员的空中对抗训练。

Robinson说:“至关重要的是,我们的竞争对手的创新步伐是如此之快,以至于我们无法准确模拟在任何即将到来的冲突中可能被要求对抗的威胁类型。”

Robinson是第一位与美国空军一起驾驶F-22战斗机的非美国飞行员,他亲眼目睹了所谓的红军对手的需求。“简单来说,战斗机飞行员每次升空训练时,他们都需要飞机和飞行员进行对抗训练,”Robinson在最近的一次采访中说。“如何提供这些对手是一个明确的痛点,不仅对于美国空军,而且对于所有军种和盟军而言都是如此。仅就美国空军而言,这是一个每年要花费数十亿美元的问题,并且由于长期缺乏前线飞行员和机队老化而无法模拟最新的威胁,解决这一问题变得越来越困难。”

通过已获得专利的显示技术,A-TARS系统将虚拟飞机放入飞行员的头盔显示器中。当前的显示系统具有105度的视场角,并集成到了标准的HDU 55头盔系统中。它也能够在日光环境下工作。他说:“我们能够将虚拟飞机带入现实世界,带入飞行员的视线中。”并且,A-TARS还可以用于任何级别的空战飞行员培训。

Robinson受到了Red 6首席产品官Glenn Synder开发的技术的启发。该虚拟现实系统使在英国赛道上的一名赛车手能够同时与身在美国的赛车手竞赛。Robinson说:“两位赛车手都佩戴了基于虚拟现实的头盔,但是却在真实的赛道上驾驶着真正的汽车。”

“他们在这个虚拟世界中同时相遇,并在两条真实的赛道上进行比赛,即使中间隔着大西洋,”他解释说:“这是VR(虚拟现实)领域令人难以置信的首创,是非常重要的技术突破。一看到它,我就开始联想,并问他们:’我可以用飞机替换这些汽车吗?’他们说是的,尽管很复杂,但很有可能。”

Robinson认识到,虚拟现实或真实世界的完全数字化对于进行空中训练的飞行员来说是不可行的。但是增强现实,或将某些虚拟元素叠加到现实世界上,提供了新的思路。他说,Red 6必须解决在户外和高度动态化的环境中使用增强现实的问题,例如每小时飞行数百英里并执行快速机动的喷气式飞机。

Red 6开始了其研发过程,并在2018年Starburst Aerospace加速器的年度East Coast Selection Committee活动中推出了该平台。该公司在洛杉矶的Moonshots Capital领投的种子轮融资中筹集了255万美元,并获得了Austin’s Capital Factory、IronGate Capital Advisors以及其他投资机构的支持。

美国空军注意到了这家公司,特别是当Robinson向空军创新部门AFWERX和空军研究实验室(Air Force Research Laboratory,简称AFRL)提出他的想法时。在今年2月,Red 6 Aerospace对该服务进行了可行性演示,展示了在静态环境中(在停放在机库中的一架试验飞机的驾驶舱中)的增强现实平台的情况。

“我们有试飞学校、AFRL、空战司令部,空军教育训练司令部的代表,”Robinson说:“他们都来看我们的系统。他们能够坐在驾驶舱中,戴上我们设计的头盔,通过增强现实系统,我们能够看到周围的飞机,同时仍然可以看到真实世界。”

在地面演示之后,空军与Red 6公司签署了小型企业创新研究(SBIR)第一阶段合同。本月早些时候,Red 6获得了150万美元的SBIR第二阶段合同。该公司将在接下来的几周内为利益相关者进行空中演示。

“上周,我们在真实飞机和增强现实中进行了世界上首次增强现实空中加油测试,”Robinson说道。“我们飞到了模拟的空中加油机附近,并在旁边加入了模拟的F-22战斗机。我们能够实时围绕加油机进行机动,接近加油机,甚至感受到了加油杆插入我们的飞机。这对我们来说是一个非常激动人心的新世界。我们测试了空中加油训练,但它可以是任何东西,包括一架正在机动的J-20。”

Robinson表示,这家总部位于圣莫尼卡的公司预计将在2020年第一季度筹集A轮资金,以继续开发该技术。

最初发布于2019年11月21日

原文链接: https://www.afcea.org/content/flying-augmented-reality

美军爱德华兹空军基地将VR/AR用于F-35战机维护培训

军事领域一向最先应用新技术。美国空军的技术军士Jeremy Neilson正在让一个充满创意的想法落地,他在爱德华兹空军基地的F-35集成试验部队建立了一个互动的VR/AR培训设施,进行战机维护相关的培训。

虚拟现实培训能够让操作人员完成资格培训或提升熟练度的培训,而无需使用前线的真实的设备,毕竟这些设备不仅数量有限,而且非常昂贵。

Neilson向412试验飞行中队的创新小组XCITE提出了他的想法,并且该创意也被选中获得了资助。他曾经担任项目总监的经验,使他被认证为2018年一季度412试验飞行中队的季度创新者。

VR的优势在于它能够用安全环境中的沉浸式互动体验来模拟高危险性甚至是致命的场景。在VR环境中,可以反复进行模拟高危环境中的培训,以增强受训人员做出直观反应的能力,并且不会有对受训人员造成伤害的风险。

虚拟现实培训也是很有成本效益的。比如,它能够让学生们在家中就可以进行课程学习,甚至无需前往教室。并且,在VR培训过程中,无需使用真实世界中的设备。不仅释放了更多资源,同时还避免了对昂贵的设备的损坏。

VR还能让培训更简单。初步的和纠正性的培训内容都能够通过VR设备进行培训和记录,提升熟练度的培训也可以通过VR进行,尤其是那些由于缺乏培训器材,而很少进行的培训课程。

与地面准备相关的培训也可以被重复演练,参训人员不会受到地理限制,以往这样的培训内容都需要在实地进行。

最后,VR培训环境既可以简单也可以复杂,也可以更逼真,还可以模拟出致命的场景,也就是说,VR可以模拟几乎任何培训场景。这种灵活性是传统的培训方式无法提供的。

在Neilson看来,在空军中推动一种创新的文化就是要倡导一种鼓励大家拥抱新技术的心态,来满足空军对新技术不断增长的需求。

“使用VR/AR的补充训练课程对于未来空军的‘基于经验的训练’有着非常重要的意义,我们最初在虚拟现实/增强现实上的投入已经获得了一些技术上的进展,如果能长期应用,将会逐渐淘汰我们现在的培训方式。”Neilson认为。

最初发布于2018年12月24日

原文链接:https://www.edwards.af.mil/News/Article/1719563/innovation-f-35-maintenance-virtual-realityaugmented-reality-initiative/