微软分享与美军合作开发军工版HoloLens 2装备IVAS细节

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无论是开发方式,还是之于士兵的赋能意义,这款设备都代表着美国陆军的一次范式转变

映维网 2021年06月09日)为了帮助开发先进技术以增强士兵态势感知能力,美国陆军在2019年邀请微软工程师和其他员工前往北卡罗来纳州的一个军事基地,并参加为期一周的小型训练营。

微软团队学习了如何在战场导航、在黑暗中行动和在野外交流,目标是帮助工程师们充分理解士兵们需要应对的挑战性环境,然后设计出一款能够推广至成千上万士兵的混合现实头显。

这次训练营体现了微软和美国陆军之间的独特合作关系。作为说明,美国陆军早前委托微软生产基于HoloLens技术的军用混合现实头显,亦即所谓的集成视觉增强系统(Integrated Visual Augmentation System;IVAS)。它允许士兵看清烟雾之内和拐角之外,利用全息图像进行训练,并通过按钮点击将3D地形投影到视场之中。

美国陆军计划在今年9月开始为士兵配备所述头显,而军方领导人认为这样的设备将能从根本上改变士兵的战斗方式和战斗能力。

所述技术是通过一个通力合作的过程开发出来,并首次将微软以用户为中心的设计方法引入军方。微软从一开始就与美国陆军紧密合作,共同组成一个综合小组以深入理解项目的需求和目标。士兵来到微软位于华盛顿雷德蒙园区的工业设计和软件实验室,测试各种原型并提供反馈,然后用于开发下一版本的设备。

到2021年2月,小组已经收集了将近8万小时的士兵反馈,包括在疫情期间进行了历时6个月的4轮测试。小组利用Microsoft Teams开会讨论并共享文档,同时通过微软的Power BI数据可视化工具跟踪项目的状态。

士兵的输入直接塑造了IVAS的众多关键功能。早期的原型包括搭载了摄像头的HoloLens头显、配重的护目镜和各种3D打印组件。所述装置满足了美国陆军对坚固、防水和防震的要求。但当时没有人考虑过军用头显需要允许步枪抵住士兵脸颊等的实际战斗需求。

如果头显底部搭载有传感器,士兵就难以把脸颊靠到武器的贴腮版。士兵的反馈同时表明,为了获得更好的周边视觉,护目镜的边缘需要重新设计。在这一过程中,团队开发、测试和改进了数十个原型。

微软最初为计算组件设计了一个控制盘并允许士兵佩戴于胸前,想着这能够方便士兵操作以控制头显。但当士兵需要匍匐爬行时,精心设计的控制盘很快就破裂。

微软HoloLens负责人艾利克斯·基普曼(Alex Kipman)回忆道:“我们设计了这个漂亮的控制盘,你只需一根手指就可以使用。对于这个组件的设计,我一开始感到非常自豪。但如果我们在最终产品中纳入这个组件,它们很快就会坏掉。”

他进一步说到:“在整个项目周期中,这样的例子真的是数以千计。”

IVAS采用HoloLens的混合现实技术,加上热成像、传感器、GPS技术和夜视能力以提高士兵的态势感知能力,并为其提供关键信息,帮助规划、训练和执行任务。所述系统能够将全息图像、三维地形图和指针投射到士兵的视场中,允许他们看到自己所在的位置和周遭的情况。

无论是开发方式,还是之于士兵的赋能意义,这款设备都代表着美国陆军的一次范式转变。IVAS能够允许士兵通过3D地图感知即将前往的地方,不再是使用盒子、棍子、石头和其他临时材料拼凑起来的地形模型来规划任务。

例如,士兵未来可以利用IVAS将视角转移到战斗人员的有利视点,并从不同方向或在白天、月下或雨中看清特定环境。士兵可以看到建筑物的全息图像,并决定如何进入或逃生。

由于IVAS使用了通过战术网络分发的人员位置信息,所以即便是在黑暗或密集环境中,士兵都可以看到其他队友的未知。另外,热能技术允许士兵透过烟雾进行观察,而且系统搭载了增强的夜视能力。

微软IVAS项目主管大卫·玛拉(David Marra)表示。“想想这可以给士兵带来的即时态势感知能力,不仅是周围的环境,而且是关键人物、地点和事物的接近度。这将对士兵安全产生深远影响,并显著减少友军误伤和其他类型的事故。”

当IVAS与武器瞄准具配对时,士兵可以直接在视场看到瞄准镜的标线,从而能够安全地环顾四周。无论士兵朝哪个方向看,这种技术都能将瞄准镜看到的一切传送到头显视场,而且士兵可以头显之间进行数字通信。

尽管设备依然在进行测试,但IVAS已经改变了士兵的作战方式。

IVAS是美国军事行动现代化和保持国家先进科技领导地位的重要一环。在2018年,微软从美国陆军获得了一份价值4.8亿美元的合同,内容是开发一款用于帮助士兵训练、演习和战斗的混合现实头显。

士兵已经在美国维吉尼亚州的皮克特堡测试了原型两年时间。最近,所述设备又在波多黎各和阿拉斯加进行了测试,以确保它们在热带环境和寒冷环境中的性能(注:波多黎各属于美国的自治区,波多黎各居民为美国公民,但不参与美国的总统选举,不过有权选举一名无表决权的美国众议院专员)。

根据价值218.8亿美元的新合同,微软一开始将在硅谷的一家制造厂为美国陆军生产超过12万台头显。然后,五年的协议可以再延长五年。设备将首先由步兵使用,而美国陆军同时有在军用车辆测试使用IVAS,以便士兵在走出车外之前就可以感知周围的情况。

IVAS是根据一项被称为Other Transaction Authority的协议开发。这种协议允许美国陆军能够更灵活地与非传统国防承包商合作,共同快速开发和测试新技术,而这使得IVAS在不到三年的时间内开发完成,快于同类型的传统项目。

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