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美国陆军的HUD 3.0计划：既可用于作战 又能用于训练的AR系统

在18个月内，美国陆军将会测试一个全新的头显系统，代号为HUD 3.0，该系统旨在帮助士兵们更好地瞄准、导航，甚至与投射到视野中的虚拟的敌人进行对抗训练。该项目将由八个高级别跨职能团队中的两个团队来牵头，进行一场彻底的变革。

将数字信息叠加到真实世界上，也就是人们所说的增强现实。与其最接近的形态可能是介于军用版的Pokémon Go和加固的Goole Glass之间的系统。但美国军队后来转向的形式，则是在喷气式战斗机上装备的抬头显示器(Head-Up DIsplay，简称HUD)，这种设备会将数据投射到飞行员面前的一个透明的面板上，他们可以在观看天空中是否有威胁的同时检查战斗机的设备状态，无需低头查看刻度表或屏幕。

这种技术在作战飞机中已经很常见了，但最近的一些将其小型化，并装备步兵部队的努力宣告失败了。比如，当士兵们需要检查数字地图时，他们必须拿出设备并且低头查看，这样就无法观看周围的战场状况。现在，美国陆军认为，可以给步兵们开发一种抬头显示器，并且纠正这种问题。

从HUD 1.0直接到HUD 3.0

到今年9月，美国陆军已经完成检测，并且开始实地测试被称为HUD 1.0的系统，也就是全新的双目增强夜视镜( Enhanced Night Vision Goggles – Binocular，简称ENVG-B)。相比现有的夜视设备，ENVG-B除了能够更好地增长士兵们在黑暗里的观察能力之外，还能将战术数据叠加到士兵们的视野中。其中包括来自战术网络的信息，比如友军的位置信息。

它还包含一个数字化的十字准线(或者说是瞄准分划板)，与士兵的武器进行连接，并且能够在扣动扳机时精确地显示出子弹的落点。根据陆军准将Christopher Donahue的说法，在检测过程中，它能够显著提高佩戴者的射击水平。Donahue目前是士兵杀伤力跨职能团队的负责人。

Donahue表示。该系统的下一个迭代，即HUD 3.0，是一款增强现实显示设备，能够安装到目前士兵们配备的头盔上，并且能够同时用于真实世界的作战行动和训练场景。除了来自战术网络的数据之外，HUD 3.0还能够在佩戴者的视野中叠加完全数字化的地形、障碍物，甚至是敌人，可以让一个作战单位进行更加复杂和更具挑战性的训练。

目前，在美军主要的战斗训练中心，比如加州艾文堡训练中心里，有一支经过特殊训练的假想敌部队(OPFOR)，与前来训练的作战部队进行对战。但是那里的军事演习都很昂贵，一个士兵一年能够进行一次训练就已经很幸运了。有了HUD 3.0，士兵们就能够在自己所属的基地中每天都与增强现实的假想敌进行对战训练。管理着数字训练跨职能团队的Maria Gervais少将说，当你遇到一个虚拟的敌人时，HUD 3.0会在你的视野中叠加信息“an enemy soldier that looks and acts just like that soldier would.(敌方士兵的样貌和行动就如同这个士兵)”

为何没有HUD 2.0

Donahue和Gervais表示，在最初的计划中，ENVG-B和HUD 3.0之间是有一个中间型号的，但是随着跨职能团队与供应商的合作，他们发现现有的技术已经足够先进了，“能够发展地更快，并且跳过这一步，”Gervais说道。

Donahue认可Gervais在寻找合适的供应商时地挑剔的态度。“她给我们介绍了一家合作伙伴，当然，我们是不会说这家公司的名字的，但我们已经和他们达成合作，并且正在以相当快的速度开发原型，”他说道。“我们的目标是拿到一个最终的原型系统，并且在18个月的时间内对其进行测试。”

无论是从技术角度还是从战术角度，都还有大量的工作需要做。这款抬头显示器需要足够轻便、紧凑、坚固，并且更易于使用，而不是像之前声名狼藉的“陆地勇士”系统那样，严严实实地挡住士兵的一只眼，并且还很容易被损坏。最终的设备同样还需要某种设置菜单或开关，能够控制用户所看到的信息量。一个正在策划行动的排长，或者正在带领一个小队穿过森林，向目标进发的军士，相比一个正在交战的普通士兵，或许会需要更加细致的战术信息。

“我们必须把它搞出来，”Stephen Townsend将军说道，他是美国陆军训练及理论指挥部(TRADOC)的新领导。首先，他说，“有一些相当简单的信息是我最需要的，比如，我在哪儿?我的战友们在哪儿?敌人们在哪儿?然后其他的信息应该是可选的。”

最初发布于2018年11月13日

原文链接：https://breakingdefense.com/2018/03/hud-3-0-army-to-test-augmented-reality-for-infantry-in-18-months/

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/

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

从军用到民用 增强现实技术是如何让航空飞行更安全的?

我们都曾经幻想坐在座舱里，在远处的天边漫游。很难找到一个没有过飞行梦想的人。但是飞行除了能给我们带来满足感之外，没有人能够否认，飞行还是一件很危险的事。现在的飞机当然是非常高效而且安全的，在制造时必须执行的极高的安全标准和维护工作使得事故概率变得极低。不过，飞行中真正的薄弱环节并不在于人们所想象的飞机的工程力学设计，或者发动机，或者控制面，而在于飞行员。

最新的研究报道显示，所有的飞行事故中有85%是由于飞行员的误操作。虽然在商业航空领域的事故概率在最近几年有所降低，但总体上看，基本没有什么变化。在个人飞行领域，事故概率在最近十年间上升了20%。

民用航空领域的增强现实应用

通过这些数据，很容易就可以发现飞行员存在问题，不过，还有更多的问题。Richard Collins在其文章《Was it Really Pilot Error – Or Was it Something Else?》中曾经很直接地指出了真正的问题所在–“飞行员们并不是故意犯错的，不过，他们犯错是因为没有更好的解决办法。”

任何一个曾经驾驶过飞机(或者曾经尝试过桌面版的飞行模拟器)的人都会告诉你，飞行并不容易。即使是看一下塞斯纳172飞机的操作说明，就能让一个飞行学员头脑混乱。更不必说那些操作波音737飞机的飞行员了，毕竟这架飞机包含上百个开关和表盘。

飞行员们需要在做出最简单的决定之前，综合考虑大量的信息。这时，错误就可能会失去控制。了解设备信息、地形地势和天气信息并且做出决定，会是非常枯燥但非常快的。作为飞行员，我知道这种情节会可能会有多危险。

这里就需要增强现实了。飞行员出错的原因并不都在于没有获得足够的信息，而是同时呈现太多的信息，可能会导致分析瘫痪。而使用AR应用，那些具有重大意义的信息能够在需要时，以一种直观的方式呈现给飞行员，这样一来他们就可以专注于当前的任务。

将AR应用于飞行中并不是最近才开始的，实际上，它早已投入使用了。今天，每一款四代以上的战斗机都会包含标准的抬头显示器HUD，可以在飞行员面前的一片玻璃上呈现极为重要的导航信息、飞行信息、目标信息以及与任务相关的其他信息。这是为了保证飞行员在空中鏖战时无需低头查看其他设备。第五代战斗机F-35 闪电2更进一步，它在飞行员的头盔中安装了一套完整的AR设备。可以让飞行员获得史无前例的360°态势感知，甚至是视觉穿透能力。

现在，很多技术都开始从军用领域进入到民用市场，像是Aero Glass这样的初创团队正在进军传统的飞行领域。随着硬件价格的下降和可视化技术的进步，AR终于可以在商用飞行领域亮相，并且能够实现姗姗来迟的成就。来自奥迪、宝马和丰田的许多汽车都开始使用HUD，并且可以很容易地给其他汽车找到第三方配件。当然也可以将其应用于飞行系统。

AR如何帮助飞行员

正如过去所说的那样，AR应用于飞行时的首要功能，是根据需要呈现重要信息。今天的AR系统可以360° 3D的可视化展现地形地势、导航、空中交通、设备信息、天气和空域信息，并且是以很容易理解的形式。下面是AR能够帮助飞行员的几种方式。

比如一个飞行员准备好要滑行了。他们的AR头显能够列出一个虚拟的清单，帮助他们做好飞行前的检查。在检查完成之后，头显能够呈现跑道的信息，引导飞行员进入预定跑道。同时飞行员还可以收到其他正在滑行/降落/起飞的飞机发来的警告信息。

同样的，当飞行员准备好要起飞或降落时，AR系统能够呈现一个简单的通道式图层，展示出正确的路线。这是非常有用的，因为起飞和降落是飞行中风险最大的环节。由于飞行员离地面很近，任何的风险都需要快速处置。通过告诉飞行员哪些需要处理，AR系统能够帮飞行员减少疏漏，让起飞和降落更简单，更安全。

最后，AR系统在巡航阶段也是非常有用的。包括水平仪、航点、天气更新、飞行计划、管制区域和地形地势在内地重要信息都能展现出来，以提供完整的态势感知。

显示的这些信息还可以个性化，以配合飞行员的喜好，其中的不同模式也可以启用或关闭。值得注意的是，这一系统需要极高的精确度，以保证正常运行。因为即使是图层间最细小的区别也可能会引起严重的，甚至是致命的后果。

除了飞行，AR还有哪些应用场景

虽然上面提到的AR应用场景是非常明确并且久经考验的，这种技术也展示了其他领域的使用潜力。维修和操作行业(MRO)就是这样一个领域，能够从AR中获益。培训和认定一位技师会是非常贵并且费时的。在美国，最多需要八年的时间，一位技师才能获得完整的资质。主要是由于培训通常是需要亲自上手操作的，并且有时要使用设备也是很困难的。

AR/VR/MR在该领域的价值都是不可估量的。通过创作出真实部件的虚拟形象，技师们可以在安全的环境中进行技能培训，并且在培训次数上不受限。他们可以将手放在虚拟部件上，就像操作真正的部件那样与之互动。基于AR/VR的指导可以降低培训专业人员所需的时间和资金成本，同时让培训过程完全不会遇到危险。

同样的，虽然抬头显示器HUD已经出现在汽车行业，但远远没有突破其潜力。可穿戴的AR系统能够为司机们提供360°的态势感知，就像飞行员们那样，可以让司机们更加安全地驾驶。比如地标建筑、导航信息和潜在的危险等信息能够呈现在司机眼前，这样他们就无需从路上移开视线。

有些人持有这种观点：自动化会是民用和军用航空领域的未来。毫无疑问，自动驾驶和传感器技术正在取得巨大进步，并且也让飞行更加安全了。但是正如人们常说的，技术在任何时候都不可能替代飞行员，虽然他们容易产生误操作。

以1549号航班事件(电影《萨利机长》的原型)为例。这架飞机从纽约飞往北卡罗来纳州夏洛特的时候，刚刚起飞三分钟就遭遇了小鸟的撞击，让两台发动机都出现了故障。在发现无法返航，且无法转向新泽西的帝特波罗机场之后，飞行员决定将飞机迫降到哈德逊河里，并且成功地救下了飞机上所有的155名乘客。现在该事件被誉为“哈德逊河的奇迹”。这场事故告诉人们，人的因素是不能被忽视的，因为机器是无法做出这种决定的。

增强现实应用，比如由Aero Glass开发的这些能够在未来帮助飞行员们避免代价高昂的失误，让他们迅速做出决定，拯救生命。虽然该技术还处在开发阶段，但该技术将带来的安全方面的改善，值得我们的等待。

最初发布于2017年5月16日

原文链接：https://uploadvr.com/ar-aviation-safer-better/