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AG真人视讯试玩实施增强现实(AR)和混合现实(MR)技术的战术考虑因素

浏览: 发布时间:2024-07-22 01:37:23

  穿戴式AR/MR系统的电磁信号可以提醒敌方部队在某一地区存在。以便在近距离战斗中创造虚假的传感器数据。再加上检测其存在的挑战■□▷▽,AR/MR穿戴系统的红外摄像机提供了一种战术优势,而必须扩大到指挥官和单位,除了气候条件的复杂性▽▽□◁■,并将继承操作系统和硬件的固有漏洞。这被称为为不同类别的用户提供单独或专门的视图◁■▽。如果具有功能性,不断的数据流有效地使每个穿戴式AR/MR系统成为唯一可识别的信标。

  一个小队由两个小组组成,这为小队长提供了与眼前战斗的轻微分离AG真人视讯试玩□▼•★。这种分离使班长能够集中精力指挥各个小组,并与排领导保持沟通=▼□,以确保班级保持在排的任务中•◇。由于两名士兵失去了与AR/MR系统的连接,任何中断都会直接影响到班级的活力和效率◆◁◇,特别是对于火力小组成员。这些初级士兵构成了战斗部队的主体——AR/MR系统提供的更多数据有可能压倒和混淆,导致感官过载,降低战斗力。即使AR/MR提供了将信息分发到士兵个人层面的潜力,但分发信息的适当层面需要仔细考虑。在班长一级过滤和保留信息,使小组长能够集中精力操纵和使用他们的士兵,而不被进一步的干扰所困扰。

  通过IVAS计划,AR/MR被定位为下一个综合战场技术。美国陆军将相当多的投资和资本——人力、财力和时间——投入到它的完善和部署中☆▽△=,同时购买了12万个耳机用于部队的实战■▷。

  忽视这些考虑将有可能增加战斗行动中的风险。一个利用AR/MR系统进行指挥和信息流的单位,在以前的研究中,直至营和旅。唯一的区别是参与的小组数量■○☆•◆,这将需要了解决策者需要能够获得的关键信息要素!

  从任务的角度来看,士兵必须能够在多种任务和角色之间毫不拖延地转换◁▲。例如-◆▷□,前一分钟士兵还在远处射击,而下一刻却在指挥支援射击☆●★▼、寻找掩护▼●▽●•、拖运弹药或为受伤的队友提供医疗支持。虽然这是可行的,但研究表明○☆,需要有适当的信息和背景来支持AR/MR中的任务切换。因此,随着技术的发展◁□★,需要了解主要任务,以便界面能够适当地支持每个任务。通过获得士兵的目标并相应地分解任务要求,可以促进支持▲○=▷◆○。在未知事件发生时,界面需要认识和调整□◇■-□◇,既不干扰也不增加士兵的认知负担。

  IVAS系统的电池寿命目前为8小时,其基础系统是民用微软HoloLens 2头盔。其风险在于,持续的更换电池或充电的需要影响了部队的战术表现。

  电池电量可以成为设备长时间使用的限制性电量。即使设备在寒冷的天气下在有限的时间内进行测试▪▲◇•▼◆,未来的特种作战环境在大国竞争中,任务时间更长,支持更少△-▪▽○☆,这就增加了设备的压力和磨损。暴露在寒冷的条件下也会使塑料部件变脆•▷●,导致操作者的不适。这些可用性问题要求未来对极端环境条件下的电池技术和功能进行研究★■。

  在对EMS越来越多的争论中,固定传感设备不再是检测AR/MR发射的唯一威胁。例如,具有进行电磁采集能力的无人机可以检测到佩戴的AR/MR系统的存在。现代战场上越来越多的游荡弹药的存在是另一个探测途径。

  缩短决策周期,但他们的个人任务相对来说没有变化。战斗交战是在四人火力小组层面上进行的。

  分享相关和及时信息的需要必须与尽量减少使用AR/MR设备的士兵的可探测性相平衡。支持指挥官的能力和向更高梯队扩展是成功的关键。我们认为现在是考虑整合前潜在障碍的理想时机。以提供电力给电池充电和维护电子设备。基础设施的缺乏也影响了物流链,如果仅限于主要领导人,重点不能放在单个士兵层面,无论是清理一个单独的房间还是清理整个城镇,因为热成像可以看到伪装的敌军。

  冲突的红外发射。过去几年△◆•◁,一个技术先进的对手肯定会在和平时期致力于研究开发简单•□▲○、廉价★●▲▽、一次性使用□=■◇、可折腾的设备,可扩展性和实现作为 下一代24/7态势感知工具和高分辨率数字传感器▽…▲●=,这表明了一个真实和不断增长的威胁载体。并与跨域资产快速接触。这些都是在战斗中使用前需要考虑的问题。

  频谱和电子战(EW)复兴,虽然维持高质量Wi-Fi连接的传输范围相对较低(100-200米),以提供一个单一的平台,通过汇总实时作战信息来建立作战图景所产生的信息优势可以实现多域作战,AR/MR正处于陆军采用的初始阶段…★•,红外线发射为敌方提供了另一个可识别的标志。虽然HoloLens 2安全架构的设计和工程从头开始,HoloLens 2不仅在Windows 10上运行(从而继承了它的漏洞),如强大的电网△◁▷,特别是在能见度有限的时间内?

  指挥单个成员与已知的▼=…▷-★、可能的和可疑的目标作战是小组长的工作。我们从射频(RF)和红外(IR)的角度考虑AR/MR系统面临的挑战。特别是在没有或有限的光线环境下,对于AR/MR系统来说•▽▽□•◁,行动很可能发生在缺乏基础设施的荒凉地区,AR/MR设备和传感器无一例外地采用通用计算硬件构建,我们不是在个人或班级层面作战□○,其中远程设备仅通过发送畸形的Wi-Fi数据包就能让HoloLens执行任意代码。

  那么它只能在高水平上运作。而且为HoloLens调整的组件也可以引入新的完整性问题。从战术角度来看•■☆○•◇,甚至是到达本地资源■▪•□。但可探测范围要大得多▪▪。商用穿戴式AR/MR依靠红外光来感应手部动作和其他非语言指令的系统。并探测到仍然温暖的设备,这反过来又影响了维修或更换电子元件等故障设备的供应▼•=••?

  AR/MR的未来作战环境包括极热▽☆、极冷•▲…、极湿和其他可能降低电子性能的环境条件。一些大国设想的未来作战环境,从中东和非洲的干旱沙漠到西南亚和欧洲的寒冷天气暴露的高山,以及印度-太平洋和南美洲的热带丛林。不同的环境条件将影响电子设备◆★□,增加发生故障的可能性◁◁•▽,并加剧了为系统功能维持足够电力的挑战。灰尘◇●☆◆•、高温、潮湿和日常磨损都会影响传感器和电子设备。

  由于商业平台的可用性,陆军新技术的采购和实战化过程已经从8到10年的过程转变为36个月的交付。浓缩的过程——以士兵为中心的设计(SCD)——与传统的采购过程不同,它可以满足快速发展的技术需求◆▪•-◁★。这在陆军通过快速创新基金在12个月内向士兵提供成熟的技术产品的努力中是显而易见的◇▷,与早期的技术部署相比,这个时间框架要短得多◁•■□•■。快速采购和部署满足了为士兵提供最新技术的需求,但随着快速的周转◆▷◁●□▽,也带来了在过程中没有及早发现的弱点的风险。研究和开发这些技术所面临的挑战是遵循一种允许技术不完善和实验的方法,这在军队能力发展中是一个新概念。

  如前所述●=◁△☆□,接受可穿戴式AR/MR设备用于战术信息和通信取决于信任。从士兵的角度来看,士兵必须相信他的设备的功能是预期的。士兵不应怀疑设备在战斗条件下的基本功能表现。例如★▽:海军军械部在二战初期没有承认Mark 6鱼雷的缺陷-◇●★△,这对潜艇艇长攻击目标的意愿产生了负面影响。如果传感器的数据完整性令人生疑△•☆,缺乏信任将迫使指挥官不使用AR/MR=□▪。

  作战命令有替代路线,如文本▽▲▼▼▲、语音和数据□•○,也可以选择不同的网络,如卫星通信(SATCOM)◆•☆☆=•、高频无线电(HF)和甚高频无线电(VHF)◇•-=▷▪。在EW饱和的环境中,与未受干扰的功能性AR/VR系统相比,作战命令到达预定接收者的可能性更高▲□▼■。从对手的角度来看(这应该是我们风险评估的一部分)…★◆,AR/MR支持网络是任务关键的,可以识别为目标。

  虽然AR/MR的早期采用是有希望的,但将技术融入军事行动不可避免地会遇到挑战…○◇☆▪。在2020年一篇关于陆军合成训练环境的文章中●•◁=●○,增强现实、网络安全▪…▲☆▽、渲染数据以及带宽和延迟都被认为是陆军训练所面临的关键挑战★-■●•▪。这项工作扩展了现有的文献,以关注战场上不确定性的可视化,以及解决一些已经确定的在军事行动中使用增强显示的不足之处▼=△。

  从友军的角度来看▽■△☆,部署在一个排的作战区域内的AR/VR系统的数量将很快压倒有限的可用无线带宽。最近的网络研究表明,所谓的 最后一英里——无线设备连接到接入点的Wi-Fi网络,仍然是提供高性能网络服务的单一故障点。在一个小区域内,几十个AR/VR系统所需的大量带宽可能很快就会在射频频谱中造成 友军交火 事件…■◁◁,即AR/VR系统的密度对所有本地系统造成拒绝服务-△□。在AR/MR最有用的城市环境中,这个问题会成倍地复杂化;无赖的无线传输(例如◆•■☆◇,民用家庭网络)会直接干扰AR/VR系统的通信。

  美国陆军□○★…▼◆、北约军队和其他先进国家积极寻求为其作战部队实施增强现实(AR)和混合现实(MR)支持▼○▽◁。这些平台旨在提高战术意识、目标获取和态势感知,同时也为指挥官的行动开发信息上游。

  2020年10月21日,一名士兵在弗吉尼亚州皮克特堡的第三个士兵接触点的实弹测试活动中测试陆军综合视觉增强系统的能力集3军事化形式的原型

  有证据表明,初级领导人在基本作战技能方面已经落后,因此必须刻意努力,以确保任何实战化的AR/MR系统不会导致对特定技术的过度依赖,从而在没有技术的情况下降低战斗杀伤力▼▽…◁◆◁。这将需要更多的时间在战场和驻军中进行训练■☆◆,以便士兵能够同时练习AR/MR和非增强型的迭代☆◆•●。

  太阳能电池板并不总是合适的;高纬度地区(即北极或西伯利亚地区)的冬天没有足够的日光,一年中的大部分时间都无法通过太阳能电池板提供足够的能源。前面的因素,再加上目前的电池技术AG真人视讯试玩★▽▲…▲,当天气变冷时不能保持同样的电量,意味着电池容量可以减少到预期输出的一半,并增加了挑战。

  2019年秋季,在弗吉尼亚州贝尔沃堡的一次演习中,来自老卫队的士兵们测试了综合视觉增强系统能力组的第二次迭代

  美国的例子是综合视觉增强系统(IVAS),它提供了一套综合的态势感知能力○△,以实现更好的决策和提高士兵的战术作战能力●•-。鉴于美国及其盟国的快速发展和实战中面临的障碍,我们想在陆军的论述中补充一点,即需要确定AR/MR系统的潜在作战弱点。作战环境将考验任何设备的耐久性和可靠性。我们调查的一个核心问题是战场上的战术价值,以及系统失去全部或部分功能是否将系统从能力提升变为阻碍或阻止任务成功的东西。我们确定了多个需要调查的领域和研究课题,以使AR设备成为战斗力的倍增器。

  对AR/MR的人为因素投入传统上集中在信息的显示上,以提高用户的理解力▼=△▷。在已开发的支持下马士兵的系统中,研究人员已经显示了以自我为中心的观点、重迭显示和多模态交流方法的证据。在战术环境中☆◇,单个士兵必须履行作为步枪手和团队成员的职责。我们直接关注的问题之一是可视化和信息流如何分散基于人类感官的战术意识以及与团队的互动•☆▷●…■。然而,困难的问题在于两个方面◇▷☆:一个是适当的技术支持,另一个是在任务之间切换以提供特定环境的信息▲★-▲。

  将新技术纳入作战行动需要通过SCD进行多次测试和完善迭代。SCD侧重于士兵的反馈▷▲•□,并在功能集的开发中被优先考虑☆▪▽▷□▼。最近使用陆军IVAS的士兵评估显示了获得自下而上的需求分析对改善士兵操作和效用的重要性。作战部队赞扬了AR/MR系统的测试★○-▼、实施和实战化,特别是IVAS。据报道,IVAS系统已经收集了八万小时的反馈,在阿拉斯加和波多黎各的极端天气条件下进行了测试,并拥有一套能力,包括热成像、集成GPS、夜视●▼○▪、全息地图,以及使用武器瞄准器看到角落的能力●◆……。IVAS是基于微软的HoloLens 2,尽管经历了严格的测试,最初的目标是在2021年底前击中作战单位,但由于技术问题,陆军的实地部署被暂停。

  在研究设计中☆○,人们试图用尽可能少的东西解释尽可能多的东西,同时又不失去严谨性■=…○。同样的挑战也适用于AR/MR◁•☆▽…,严谨性可以是信息的有效性和适用性。在AR/MR战术系统中呈现的信息需要准确△-▪◁◇★、相关和及时,而不会在战术环境中造成分心或中断信息流▪◁•▽◆△。单位和士兵有不同的经验水平,所以信息的价值在士兵层面上也有差异。从作战能力◆=•○■、操作AR/MR设备到优化资源使用,经验水平的差异可能很大。

  从师级和旅级来看▷•★◆◇,网络连接成为一个单一的故障点,因为战术单位使用AR/MR作战的能力取决于作战单位在接触点提供战术连接的能力。潜在的近战对手专注于在作战层面上参与EW能力,以压制和削弱总体网络。虽然这与作战行动有关(如间接火力),但在攻击AR/MR网络时更令人担忧,因为没有网络连接就会瘫痪。AR/虚拟现实(VR)系统依赖于高质量的数据,通过使用不受管制的802.11无线频率范围的有限传输渠道保持数据完整性……◇▽○。

  考察技术••★●▪●,最大的挑战之一是战场数据验证▷★=△◁=。在战场上指挥部队行动时•▪☆□◆,指挥官需要得到准确的□-★…○、保持完整性的•…★◁◆、与作战环境同步的数据支持。考虑到对AR/MR设备的要求▽•●-,甚至使用目前的技术,有必要将一定程度的数据交换回中央计算机和存储资源。然而,与GPS定位数据的情况一样▼■-●,有一个基本假设▼…,即进入AR/MR设备的数据没有纵△■●•,代表了地面真相(例如,它没有被欺骗或干扰)。因此,这种方法需要代表对数据的确定性或信任,并了解如何根据每个士兵的经验水平调整数据□◁△★▷◇。数据操纵和完整性的丧失☆□,或虚假的数据-△=◆,将导致不合格的决策,在最坏的情况下•☆△△,会导致伤亡◇◇▲★。士兵们把自己的生命托付给像素,如果技术不可靠,就不会再被使用●•◆▷▽。

  为了使战术AR/MR系统成为士兵的一种可行的增强手段并提高他们的战斗力,需要通过明确的优先次序和额外的研究和测试来解决本文中提出的领域。每个士兵都有有限的能力,就像任何人一样,快速处理信息并在一段时间内保持这种能力=▪◁,所以必须注意避免信息过载。AR/MR系统的技术稳定性和可靠性是其成功实施的关键;任何中断或部分功能都会大大降低战斗单位的效率。

  战术单位配备了先进的电池充电器•☆☆▷□▪,但战场上的发电机很笨重,而且需要自身的持续资源(如燃料,除非有太阳能)。此外,发电机会产生声音和热信号,这增加了该单位被对手发现的可能性。

  以操纵设备的有效性并对佩戴者的决策周期产生负面影响。然而,有一些潜在的研究领域可以探索--■◁■。通常是班长以上的人,改善士兵的感知○◇◆▪、决策…■△、目标获取和目标交战 的既定目标。

  红外光发射是可以检测到的,即使流量本身无法破译=•▼☆△☆。没有遗留的安全问题.☆▲□.◇★▽★....创造一个最小的攻击面,但陆军的IVAS是基于HoloLens 2的,所有主要的军事力量都在寻求降低和破坏电磁频谱(EMS)的利用•▪□★□。尽管这些教训可以抽象地应用于所有AR/MR设备▪◆。

  AR/MR穿戴系统依赖于使用EMS进行数据传输的网络通信,如最近发射的机枪、电子设备、发动机和发电机。随着对EMS控制权争夺的加剧★•-△。

  一支战斗部队经过训练和演习,协调运动、火力和行动,这就造成了AR/MR系统的全盘部署。如果该系统对部队的一部分人不起作用,整个部队就必须在没有AR/MR系统的情况下作战,以避免误解和失去部队凝聚力和协调的优势-•▼☆。在未来与近邻对手的潜在冲突中,快速采用和整合技术将是至关重要的,但这样做需要一个有条不紊的方法,以避免制造新的漏洞供对手利用。

  这样的对手也会倾向于投入时间和资源来获得对AR/MR设备的未经授权的访问•◁▪■○,通过这些能力中的任何一种来检测穿戴式AR/MR系统的传输,这是HoloLens与其他联网设备最常见的通信方式。随着这些设备在各梯队的使用越来越频繁○●○★◁•,但安全漏洞仍然(自然)在被发现。即使是目前的延迟,早期的HoloLens补丁修复了一个漏洞■△•☆▲,并提供了深刻的的例子。一个选择是为查看信息的人提供适当的信息水平▲□●★。

  士兵们边战斗边训练,虽然AR/MR系统有许多实际用途,但其使用必须平衡…○▲★●,以确保基本的战斗技能不致萎缩▲▷▽。例如,陆军领导层早就承认用地图、指南针和量角器进行模拟陆地导航的重要性○…☆△▲=。虽然AR/MR系统对于任务前的训练和目标的熟悉有潜在的效果,但必须注意确保在没有AR/MR系统的情况下,士兵仍然可以完成指定的关键的个人和集体任务。例如◇=,如果没有可靠的电源◇……◁-◁,最好的电子设备也毫无价值●◇,即使是最好的安全眼镜和面罩一旦起雾也会严重降低战斗力■□★□。越来越依赖环境和任务的数字化显示,在没有AR/MR的支持下•□▽■,会导致操作的失误•△。过度依赖视觉情境展示来履行职责,并不是AR/MR技术的新鲜事物或独特之处。海军飞行员使用术语HUD-Cripple来描述这样的想法▷◁★:飞行员变得如此依赖技术,以至于个人没有能力在不依赖技术的情况下执行任务。