战斗机飞行员,认识你的 AR 对手

空军飞行员很快就能接受与虚拟敌人的训练——这些敌机是由他们眼前的增强现实显示屏生成的。
a pilot flying an aircraft while wearing an AR display
Red 6 公司的系统包含一个 AR 显示屏,可以在附近创建虚拟飞机的图像,同时还能让飞行员看到周围的真实世界。Mike Killian Photography

飞行员在驾驶飞机时有两种主要的训练方式:在空中驾驶真正的飞机,或者在下面的 模拟器中。地面的模拟站可以让飞行员练习加油等棘手的机动,例如 在空中加油机后面为他们的轰炸机加油,这比让真正的飞机升空要便宜。但当然,实际身处空中,并在 灵活的战斗机中承受巨大的 G 力 的感觉,与地面训练是不同的。

一家名为 Red 6 的公司开发了自己的系统,通过使用增强现实技术在战斗机飞行员的头盔显示器上视觉模拟其他飞机,从而融合了这两种训练场景。该公司首席执行官兼联合创始人 Daniel Robinson 表示,这种方法旨在填补在空中进行训练时存在的空白。

“作为战斗机飞行员,我们的很多工作都在超视距范围内进行——也就是说,飞机的传感器可以看到威胁,但飞行员无法用肉眼看到它们,”前 F-22 猛禽飞行员 Robinson 说。在大约 10 海里处,飞行员可以看到飞机外的实际飞机。但如果这些敌机是虚拟的,并且只在雷达上模拟,那么飞行员当然就看不到任何东西。“当他们从雷达转向向上看时,什么都没有。”

这是 Robinson 想解决的问题。“我想找到一种方法,将虚拟实体置于飞行员的视野中,”他说,“让它们看起来、感觉和行为都像真正的飞机一样。”

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解决方案是使用 AR 技术在飞行员的视野中显示虚拟飞机,这意味着他们可以看到飞机外的真实世界——这当然是一个重要细节——同时也能看到实际上并不存在的虚拟飞机的图像。他说,这些计算机生成的图像将由人工智能或地面的真实飞行员进行操控。

目标是让在空中驾驶真实飞机的飞行员感觉就像在与模拟飞机一起飞行或对抗一样——因为没有什么能取代真正身处空中,而不是在模拟器里。“当你将自己绑在能够承受 9 G 力、可能耗尽燃料、可能坠落地面、并有人向你开枪的东西上时,”Robinson 说,“一旦你真的开始这样做,飞行员大脑的认知负荷就会大大增加。”

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“如果我们承认我们必须驾驶真正的飞机来训练,”他补充说,“并让自己暴露在这种环境中,那么问题是,我们如何有效地做到这一点?”他的答案是让飞行员升空,但使用 AR、AI 和计算能力来创建虚拟但可见的飞机与他们互动。

a pilot in a T-38
第一架将与 AR 系统兼容的飞机是 T-38。图为 2019 年一位学生飞行员在首次单独飞行前的 T-38。Zoë T. Perkins / 美国空军

Robinson 概述了该技术的工作方式。“我可以驾驶一架拦截 AR KC-46 加油机,”他说。“我可以加入它的机翼,并排飞行,降到它后面,[我]会看到加油吊杆。”从这个意义上说,这与空军今年早些时候启动的一个项目的项目类似,该项目旨在探索更准确的方法,利用 AR 等技术,让地面上的 B-52 轰炸机飞行员练习 为他们的飞机在加油机后面加油

在 Robinson 描述的场景中,他可以在加入模拟加油机后继续驾驶真实的飞机,然后加入一架模拟的僚机,该僚机驾驶着 F-22 这样的战斗机,然后真实的飞机和人造的 F-22 就可以与模拟敌人作战。如果你在地面上通过双筒望远镜向上看这个复杂的场景,你只会看到一架真实的飞机,而里面的飞行员会看到机舱外有两架人造飞机。

该公司最近签署了一份价值约 7000 万美元的合同,用于将他们的系统安装到 T-38 上,T-38 是一种双座教练机,美国空军和 NASA 等机构都在使用。他们称之为 ATARS,即机载战术增强现实系统。下一步可能是将 ATARS 用于像 F-16 这样的飞机。

Robinson 表示,他预计 ATARS 将在未来 12 到 18 个月内投入使用并从 T-38 上起飞。“第一个计划是集成到 T-38 中,[并]验证其安全性;”他说;然后是将其推广到其他飞机。“我们能否创建一个网络,让多架军用飞机能够连接并一起训练,”他问道,“因为如果我们能做到这一点,我们就开创了一个训练的根本新范式。”

 

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技术编辑

罗布·沃格尔是《流行科学》杂志的前技术编辑。他擅长报道航空、交通和军事技术。


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