在上周于华盛顿州五角大楼举行的Pentagon Lab Day期间，美国陆军的电子通信研究、开发和工程中心(CERDEC)和陆军研究实验室(ARL)展示了一款全新的原型设备，该设备使用可以使用来自第一人称射击游戏的技术，用增强现实抬头显示器来帮助士兵接入传感器和其他数据。
该技术名为“战术增强现实”(TAR)，是美国陆军对利用网络将士兵进行连接的最新革新，可以给予士兵们在战场上的“态势感知”。比如他们所处的位置，友军的位置，敌人的位置，以及所有执行任务所需的信息，所有这些都融入到战术通信过程中。在过去的这几年，CEREDC、ARL和美国国防部高级研究计划局(DARPA)一直在开发核心技术，以使增强现实能够应用于战场，并且还开发一个名为抬头导航、跟踪和报告(HUNTR)系统的平台。
虽然HUNTR还相对较新，却是基于最近三十年间美国陆军对步兵的数字强化的研究成果。直到最近，这些研究成果已经达到了可穿戴计算技术的极限，虽然技术已经趋于成熟，但真正应用到战场上，或许还需要几年时间。
回到未来
从上世纪80年代开始，美国陆军就一直在尝试把某些东西放在士兵眼前。首先是“陆地勇士”(Land Warrior)计划，或者用更正式的称呼：陆地勇士综合作战系统。该系统在1989年首次进行了技术演示，当时名叫“士兵综合防护套装”(SIPE)，这一系统展示了增强的传感器和通信系统能够显著提升小型步兵单元的战斗能力。
陆地勇士背后的概念本应在接下来的时间里多次尝试和完善，但直到2000年，这一系统也没有成为真正的采购项目。这时，该系统又变成了美国陆军庞大的未来战斗系统计划的一部分。当陆地勇士系统作为一个较成熟的系统，由美国陆军授予雷声公司继续研发时，其计划中的系统包括一个综合的计算机系统，作为士兵装备的一部分，另外还有头戴式显示器。头戴式显示器用显示通信和导航的数据信息，并且可以观看到士兵手上的“武器子系统”(M16突击步枪或M4卡宾枪)上安装的热成像系统影像。
陆地勇士系统的电脑集成了GPS和无线电信号，允许(理论上允许)指挥官来试试跟踪部队的方位。但是陆地勇士系统本身并不包含抬头显示器，抬头显示器可以在二维地图上展示位置，允许士兵在拐角处用武器瞄准。但是陆地勇士系统不会在士兵周围叠加信息，并且还存在一些显著的问题，最明显的问题在于增加的重量，其中包括电池，电脑，无线电和士兵头部安装的显示屏。
对于一个步兵来说，完整的战斗装备本身就已经接近80磅(约合36.3千克)。陆地勇士的完整装备还会为士兵增加40磅的负荷(约合20.4千克，包括电脑和包含抬头显示器的头盔，以及数码瞄准镜，无线电和电池)。对于那些从未体验过的人来说，在战场上背着重达120磅(约合54.4千克)的装备，就相当于使劲扛着希拉里克林顿那已经退休的邮件服务器，同时在拉斯维加斯大道上慢跑。根据对那些使用过此装备的士兵的回访，这些“服务器”的战斗力也基本与希拉里的邮件服务器相当。
只有一个版本的陆地勇士系统曾经登上过战场：与Stryker装甲车协同的那次战斗是为了配合Stryker步兵战车所搭载的系统。该系统跟随第九步兵团第四步兵营进入了伊拉克战场。Stryker步兵战车的配置降低了陆地勇士系统装备的重量，因为士兵们可以把多余的电池留在装甲车里。这些装备也与Stryker机械化步兵单元一同部署。
颇具讽刺意味的是，整个陆地勇士系统在2007年被取消了，因为造价实在太高，单兵装备的花费就超过85000美元。于是该项目被缩减，并且重启，变成了地面士兵系统(GSS)。但是为了满足部队快速列装的需要，GSS又变成了奈特勇士系统(Nett Warrior，为了纪念二战期间荣誉勋章获得者Colonel Robert B. Nett)。为了更快(并且更便宜)地满足需求，美国陆军不再采用头戴式单片眼镜，而换成了挂在胸前的安卓设备，使用现有的硬件组件来达成几乎是同样的目标，除了士兵们现在必须低头查看自己的手机。
奈特勇士系统的改进
但是，奈特勇士系统给美国陆军提供了一个通用平台，可以基于该平台开发应用。就像是谷歌眼镜这样的增强现实设备这样，又像微软的《Halo》即将变成现实一般。奈特勇士系统中“终端用户设备”(EUD)基于安卓的操作系统可以让军方使用现有的常见的网络接口，并且这对于开发可穿戴计算应用来说，也是一个理想的开发平台。
再来看以前的陆地勇士系统，美国陆军对于战术增强现实TAR的期许，是要将其作为一个增强的导航，友军跟踪，信息共享和武器瞄准功能的集合。但是他们并没有为其配备单片眼镜，来展示类似仪表盘的信息，士兵们希望这些数据能够直接投射在视野之内，并且能够与周边的地形地势无缝结合。
根据在2015年10月的一场行业会议上由CERDEC所做的演示，最近两年间开发的HUNTR系统使用了一个安卓版的软件包接口，名为ARC4。ARC是由应用研究联合公司开发的，也曾用于早期的DAPRA增强现实项目，当时名为Ultra-Vis。由ARC生成的数据不仅可以呈现在夜视增强设备上，还可以显示在多种现有的头戴式透明显示器上。
该软件使用了GPS信息，头盔上的摄像头信息以及惯性传感器来为士兵的视野“注册地理信息”。这就可以使用标志来标注路径点，感兴趣的点，以及友军的位置，这些信息可以投射在士兵所看到的画面上，当然还会由导航罗盘，展示那些不在视野内的物体的方向。此外，地形地势的3D模型也可以叠加在真实世界上，以辅助导航。这些信息和其他所需的资源可以从奈特勇士的设备中获取到，并且由指挥中心分发到每个士兵。
显示屏技术的进展
战术增强现实TAR还有一个主要的问题，那就是现有的显示技术无法满足战场使用的需要。相对而言，要把增强现实数据投射到夜视设备上是很简单的，但是，即使是增强现实的日常使用，也因为透明显示屏相对较小的视场角和较低的对比度，变得很困难。
即使是微软HoloLens相对大一些的视场角，对于战术应用来说也是不够的。并且大多数的显示屏无法生成足够高的亮度，在光线强烈的沙漠或冬天的户外是无法观看的，就像上面CERDEC所演示的幻灯片中呈现的那样。因此，ARL和CERDEC必须和供应商们密切合作，来开发自己的产品。
早期的TAR显示屏使用黑白或者绿屏投射，来保持足够的对比度，以使画面可见。常用的彩色显示屏(对角长大概一英寸)不能提供足够的分辨率，但是在Lab Days期间展示的TAR显示屏有着相当高的对比度。这个原型产品甚至可以让彩色图像叠加在最明亮的背景上。
同时，应用研究联合公司也在为其软件寻求商业和消费级应用场景，无论是物流行业，还是AR游戏，抑或社交媒介。所以，在美国陆军将增强现实技术推向战场时，我们或许也能够看到数据在眼前跳动。
最初发布于2017年5月27日
原文链接：https://arstechnica.com/information-technology/2017/05/heads-up-augmented-reality-prepares-for-the-battlefield/