search
menu
person

NEWS AND UDATES


Применение технологий расширенной реальности в вооруженных силах США (2022)

Капитан М. Борисенко

Руководство Пентагона уделяет повышенное внимание внедрению в деятельность национальных вооруженных сил современных технологий отображения информации.

Согласно отчету исследовательской службы конгресса США, практическое применение в военной области нашли технологии, объединенные понятием "Расширенная реальность" и получившие стремительное развитие в компьютерных играх. К ним относятся технологии виртуальной реальности (ВР), дополненной реальности (ДР) и смешанной реальности. Под ВР понимается созданный с помощью технических средств нематериальный мир, воспринимаемый человеком через зрение, слух и осязание. ДР достигается путем наложения графических элементов на изображения материального мира с использованием средств вычислительной техники. Смешанная реальность предполагает наличие возможности взаимодействия человека с виртуальными объектами посредством материальных.

Согласно бюджету МО США на 2022 год технологии расширенной реальности включены в более чем 30 программ приобретения, а суммарные расходы Пентагона на эти цели превышают 22 млрд долларов. Исследования вопросов их применения в области обучения, а также в ходе боевых действий проводятся в каждом виде войск. Наиболее успешную практическую реализацию технологии расширенной реальности нашли в областях улучшения ситуационной осведомленности, отработки группового взаимодействия и личных навыков военнослужащих по управлению вооружением и военной техникой, оказанию медицинской помощи и обслуживанию сложной аппаратуры.

Гарнитура виртуальной реальности HTC Vive Pro в составе симулятора инженерной техники
Шлем F-35 Gen III HMDS
Комплект IVAS в составе тактического снаряжения военнослужащих спецподразделения в ходе учения сухопутных войск США «Конвергенция-21»
Тренажер UGT-I, имитирующий стрельбу из пулемета М2, создан на базе технологии виртуальной реальности
Отработка способа оказания медицинской помощи с использованием тренажера AUGMED

В боевых условиях технологии ДР применяются для наведения оружия, а также отображения картины боевой обстановки и данных о состоянии военной техники.

Например, пилоты тактических истребителей F-35 используют шлем F-35 Gen III HMDS американской компании "Коллинз элбит вижн системз" со встроенными проекционными дисплеями. Устройство расширяет угол обзора до 360°, оснащается средствами связи и прибором ночного видения. Согласно данным производителя, по состоянию на январь 2022 года, общий налет с использованием этого оборудования превысил 320 тыс. ч.

Для сухопутных подразделений МО США закупает индивидуальные комплекты интегрированной системы дополненной реальности IVAS. Устройство выполнено компанией "Майкрософт" на базе очков Hololens, защищенных от физических воздействий по военным стандартам. В комплект также входит источник электропитания и вычислительный модуль, сопрягаемый с радиостанцией.

Благодаря IVAS военнослужащий получает доступ к картине боевой обстановки, изменяемой в реальном времени и отображаемой на двух- и трехмерных картах. Кроме того, производителем заявлены функции тепловизора, ночного видения (поле зрения 180°), распознавания лиц и перевода текста.

Предусмотрено отображение видеосигнала от оружейных прицелов, поддерживающих трансляцию изображения, что позволяет военнослужащему повысить точность стрельбы с бедра или из укрытия. Гарнитура ДР также может выводить картинку с камер беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), например с микро-БПЛА "Блэк Хорнет". Устройство IVAS сопрягается с программным обеспечением TAK (Tactical Assault Kit) из комплекта тактического снаряжения военнослужащих. Ряд функций доступен в условиях воздействия средств радиоэлектронной борьбы: ночное зрение, дальномер, запись видео, инерциальное отслеживание местоположения, сбор медицинских параметров и другие.

Командованием сухопутных войск США в 2021 году проведен ряд экспериментов с использованием IVAS для боевой подготовки в различных климатических условиях.

В частности, на учениях "Конвергенция-21" отрабатывались вопросы доставки и десантирования личного состава на территорию, занятую противником.

К ним привлекались подразделения специального назначения 82-й воздушно-десантной дивизии.

Согласно заключенному в апреле 2021 года контракту на поставку данных комплектов в войска будет выделено 21,9 млрд долларов в течение 10 лет.

В учебных заведениях и тренировочных центрах МО США для отработки группового взаимодействия в бою применяются тренажеры, основным элементом которых являются гарнитуры ДР. При этом военнослужащие используют макеты стрелкового оружия с электромагнитной системой имитации отдачи, например пулемет М240, автоматический карабин M4, которые находятся на вооружении ВС США.

В состав подобного типа тренажеров входят портативные вычислительные комплексы, средства беспроводной передачи данных и сервер, предназначенный для визуализации точек прицеливания и отслеживания положения глаз и головы обучаемых, а также других параметров и условий ведения огня. Поставляемое программное обеспечение (ПО) позволяет создавать различные сценарии индивидуальных и групповых стрелковых тренировок, например такие как штурм или оборона здания (корабля), освобождение заложников.

Аналогичная система под названием TRACER используется в учебных центрах и на кораблях ВМС США. Тренажер создан в 2019 году по программе "Тек-Сольюшн" управления военно-морских исследований ВМС США совместно с дальгренским военно-морским центром и командованием перспективного вооружения сухопутных войск. В его состав входят очки ДР Magic Leap One и устройство имитации отдачи выстрела компании "Хаптек" (Haptech), широко используемые в индустрии компьютерных игр. ПО разработано компанией "Магик лип хоризонс" в рамках проекта СВ "Обучение солдат в режиме дополненной реальности". Похожими характеристиками обладает тренажер SRCE компании "ИнВерис трейнинг сольюшн".

Для полного "погружения" обучаемого в условия боевой обстановки применяется технология ВР. Воспринимая смоделированный мир через зрение, слух и осязание, военнослужащий использует панели управления военной техники (например, в авиасимуляторах) или макеты стрелкового оружия, получая при этом круговой обзор виртуального пространства. В частности, тренажер UGT-I компании "Рейдон" предназначен для индивидуальной отработки навыков стрельбы из станкового орудия (гранатомета Mk 19, пулеметов M2 и M240B). Гарнитура ВР с высоким разрешением и датчиком движения дает возможность стрелку осматривать окрестности, не поворачивая турель. Тренажер используется в учебных центрах сухопутных войск США.

В октябре 2021 года на территории центра передового опыта СВ США в Форт-Силл (штат Оклахома) был представлен тренажер для расчета ПЗРК "Стингер". Комплекс получил название "Тренировочный купол" благодаря форме дисплея, на котором проецируются учебная боевая обстановка и воздушные цели. При этом обучаемый через очки ДР получает указания по обращению с пусковой установкой согласно методике распознавания потенциальных целей (в первую очередь классификации "свой – чужой").

Используемые Пентагоном программно-аппаратные комплексы позволяют создавать виртуальные пространства. Подобная распределенная и масштабируемая система под названием "Синтетическая тренировочная среда" (Synthetic Training Environment – STE) используется в подразделениях СВ США.

Она предназначена для выполнения учебных задач отделением солдат, "погруженных" в смешанную реальность при помощи комплекта IVAS, и имеет большой потенциал модернизации. К 2025 году на ее базе планируется создать платформу для отработки многосферных операций в виртуальном пространстве.

Обновленная платформа позволит командованию СВ проводить общевойсковые маневры, не перемещая личный состав и технику на полигоны. Комплекс даст возможность моделировать систему управления войсками, требуемые условия метеорологической и боевой обстановки (включая силы противника), имитировать различные ландшафты для отработки применения войск (сил) в масштабах всего театра военных действий.

Кроме того, предусматривается параллельное и независимое проведение тренировок различными подразделениями.

При этом военнослужащие смогут многократно повторять учебные задачи.

Для реализации проекта STE в августе 2021 года командование СВ США заключило контракт стоимостью 179 млн долларов с американской компанией "Коул инжиниринг сёрвисиз". Субподрядчиком, разрабатывающим программное обеспечение управления обучением, выступает фирма "Богемия интерактив симулейшн".

Обе они находятся в г. Орландо (штат Флорида). Данное ПО способно реализовать технологию живого виртуального конструктивного моделирования в рамках изделия "Синтетическая тренировочная среда". Кроме того, в его задачи входит координация работы трех программно-аппаратных комплексов: VBS4 (каталог и хранилище интегрируемых модулей), VBS Blue IG (генератор изображений) и VBS World Server (облачное хранилище виртуальных ландшафтов, совместимое с проектом сухопутных войск).

В качестве индивидуальных средств отображения планируется использовать комплекты IVAS, гарнитуры виртуальной реальности, смартфоны с программным обеспечением TAK, симуляторы военной техники и компьютеры с интерфейсом автоматизированных систем управления войсками.

Другой областью применения технологий смешанной реальности в ВС США является медицинское обеспечение. В 2021 году по заказу Пентагона проведены соответствующие исследования с привлечением военных и гражданских научных организаций, среди которых исследовательские лаборатории сухопутных войск и ВВС, университет Майами, университет штата Кент и другие. Общую координацию этих работ осуществляло управление медицинского обеспечения военного ведомства. Они направлены на повышение эффективности обучения приемам врачебной помощи с использованием технологий расширенной реальности и воплощение концепции телемедицины через системы связи пятого поколения (5G).

Наиболее успешную техническую реализацию получили идеи визуального наложения травм на виртуального пациента (интерактивный манекен). С помощью очков ДР отображаются места поражения кожного покрова, внутренних органов, костных и мышечных тканей.

Задача обучаемого заключается в своевременной оценке состояния "пострадавшего" и принятии необходимых мер.

При этом предусмотрена возможность получать подсказки от инструктора, следящего за происходящим через камеры, вмонтированные в гарнитуру дополненной реальности. Управление медицинского обеспечения МО США планирует применять адаптированную версию этих устройств при оказании помощи в полевых условиях.

Подобные изделия, включающие в состав очки дополненной реальности MS Hololens, имеют названия PerSim и AUGMED. Они созданы американскими компаниями "МедКогнишн", г. Сан-Антони, штат Флорида) и "Дизайн интерактив" (г. Орландо, Флорида) соответственно. Испытание этих комплексов с привлечением личного состава 6-й медицинской группы командования медицинского обеспечения ВВС США (АвБ Мак-Дилл, Флорида) планировалось завершить в течение 2022 года.

В 2021 году изучались также психофизиологические реакции солдат в экстремальных ситуациях. Работы финансировались командованием перспективного вооружения СВ. Военнослужащие подразделений сил специальных операций с помощью очков ВР "погружались" в боевую обстановку. При этом фиксировались их медицинские показания, в том числе характеристики деятельности головного мозга и состав крови. Результаты исследования, по заявлениям представителей научной организации, позволили усовершенствовать подготовку военнослужащих спецподразделений.

Обслуживание сложной техники, по оценкам американских военных экспертов, может быть ускорено за счет внедрения технологии дополненной реальности. Ее применение может не только ускорить подготовку ремонтных бригад, но и сократить временные нормативы восстановительных и профилактических работ. Прототип перспективного технического комплекса создан компанией "ГридРастер" по контракту, заключенному с командованием ССО ВВС США в 2021 году. В основные его задачи входит отображение через очки дополненной реальности контекстных подсказок при осмотре подвижных узлов и электропроводки военно-транспортного самолета CV-22, а в процессе подготовки – отработка упражнений в виртуальном пространстве.

Согласно заявлениям производителя, гарнитура ДР оснащается камерой высокого разрешения и дальномером, а собранные данные обрабатываются на сервере. Объекты распознаются с помощью технологии трехмерного пространственного картографирования с использованием алгоритмов машинного обучения. Выходное изображение формируется с применением элементов искусственного интеллекта, что обеспечивает отображение модели и подсказок точно над соответствующим объектом без ощутимых задержек.

Внедрение технологий расширенной реальности в деятельность вооруженных сил влечет за собой повышение требований к пропускной способности каналов связи (для использования устройств ВР скорость передачи данных должна составлять не менее 1,5 Мбит/с, задержка – не более 1 мс). Для решения этой проблемы на объектах военной инфраструктуры, в том числе за пределами континентальной части Соединенных Штатов, планируется использовать стандарты связи пятого поколения.

В связи с этим в октябре 2020 года начато развертывание систем дополненной и виртуальной реальности на основе сетей 5G на военных базах Льюиз, Мак-Корд (штат Вашингтон) и Сан-Антонио (Техас). Данные работы являются частью программы Пентагона стоимостью 600 млн долларов по внедрению стандарта 5G в деятельность национальных вооруженных сил. Цель – развернуть масштабируемую, отказоустойчивую и безопасную сеть связи, позволяющую планировать и отрабатывать действия в составе сводных подразделений (до бригады) в ходе военных учений. Подрядчиками выступают компании "GBL системз" и "Самсунг". Первая отвечает за построение прототипов и их интеграцию, вторая предоставляет свои технологии Massive MIMO Radios, облачное автономное ядро 5G и мобильные устройства серии "Гелекси".

В 2021 году были проведены лабораторные испытания с использованием радиостанций в среднем (Sub-6) и миллиметровом диапазонах: 3,4–3,8, 26,5–29,5 и 24,25–27,5 ГГц соответственно. В 2022-м на АвБ Мак-Корд предусматривались полевые испытания комплектов IVAS, сопряженных со средствами связи, поддерживающими работу в сети 5G с использованием среднего диапазона частот. При этом планируется реализовать технологию "граничных вычислений", суть которой заключается в обработке (обобщении и формализации) на средствах вычислительной техники собранных данных о боевой обстановке, и размещенных максимально близко к приемным устройствам (например, видеокамеры, микрофоны, РЛС), что позволяет сократить объем передаваемой по сети информации.

По оценкам представителей МО США, сочетание технологий расширенной реальности, "граничных вычислений" и стандартов связи пятого поколения существенно повысит эффективность обучения военнослужащих и выполнения ими боевых задач.

Обеспечить требуемые характеристики передачи данных в полевых условиях, в том числе в зонах ограничения (воспрещения) доступа, планируется за счет радиостанций, поддерживающих работу в мобильной самоорганизующейся сети связи MANET по протоколам TSM/TSM-X, MN-MIMO, Wave Relay и другим, а также терминалов коммерческой многоспутниковой низкоорбитальной системы связи (МНСС) "Старлинк". Для этого в интересах объединенного командования специальных операций ВС компанией "Дайед" (г. Атланта, штат Джорджия) разрабатывается энергоэффективный портативный терминал спутниковой связи для подключения к МНСС.

Планируется создать устройство, максимальные габариты которого составят 30–35 см (на 50% меньше, чем у современных терминалов Dishy), что позволит переносить его за плечами военнослужащего. Электропитание должно обеспечиваться аккумуляторной батареей без снижения скорости приема и передачи данных. Базовая технология основана на первой в своем роде схеме 3D-антенны, которая обеспечит угол сканирования до 180°, а также позволит снизить стоимость производства.

В целом согласно отчету службы исследований конгресса США развертывание систем расширенной реальности может снизить затраты на обучение, в том числе за счет сокращения числа инструкторов (преподавательского состава), отказа от использования боевых патронов и эксплуатации учебной техники, транспортировки обучаемых на учебные места. Но в то же время отмечается ряд проблем:
– возрастает вероятность нанесения ударов по союзным войскам или гражданским объектам по причине чрезмерного доверия лицам, принимающим решение об огневом поражении, интеллектуальным системам, формирующим и отображающим картину боевой обстановки;
– не в полной мере обеспечена кибербезопасность систем расширенной реальности, использующих подключения к коммерческим облачным хранилищам, ввиду ряда нерешенных вопросов взаимодействия военного ведомства и частных провайдеров информационных услуг;
– как на учениях, так и при выполнении боевых задач отмечается повышенная утомляемость и рассеивание внимания личного состава по причине избытка информации, воспринимаемой военнослужащими через гарнитуры расширенной реальности;
– потенциальная выгода от использования новых средств обучения снижается, что объясняется высокими расходами и потребностью в дополнительном техническом персонале, связанном с эксплуатацией и обслуживанием систем.

Указанные проблемы в МО США предполагается решать с помощью сбора и анализа информации о результатах использования технологий в мероприятиях плановой оперативной и боевой подготовки при взаимодействии военных организаций с компаниями – производителями устройств расширенной реальности для компьютерных игр.

Таким образом, в вооруженных силах США проводится комплекс мероприятий по адаптации технологий расширенной реальности к решению военных задач. Они находят свое применение как в боевой деятельности, так и при обучении личного состава. Успешное использование устройств виртуальной и дополненной реальности в работе штатных подразделений в совокупности с современными портативными средствами обработки и передачи информации позволит Пентагону выйти на качественно новый уровень профессиональной подготовки и согласованности действий американских военнослужащих.

Зарубежное военное обозрение. - 2022. - №11. - С. 32-37

Смотрите также
Категория: Общевойсковые вопросы | Добавил: pentagonus (04.11.2022) | Автор: Капитан М. Борисенко
Просмотров: 166 | Теги: М. Борисенко, 3D, дополненная реальность, расширенная реальность | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar