Този сайт използва бисквитки (cookies). Ако желаете можете да научите повече тук. Разбрах

Новини ИТ в отбраната
бр. 7, 2012

Мобилни системи за информационно подпомагане – приоритети и иновации във военното дело

от , 13 юли 2012 0 2497 прочитания,
  1. Днес, повече от всякога, нивото на компютърните информационно-комуникационни технологии определя качеството на отбраната в една страна. Асиметричната война, условията на градския терен, огромното количество разнородна информация за ситуацията увеличиха сложността на военните операции и необходимостта от персонални системи за информационно подпомагане, функциониращи в реално време и в движение.

Компютрите еволюираха в ултра-мобилни системи, с голям потенциал за военни приложения. Заедно с категорията преносими в ръце (hand-held) се обособиха и носимите компютри тип „свободни ръце” (hands free) - прикрепени на китката (wrist-worn) или кръста, а дисплеите върху главата (head-mounted display - HMD, retinal scan display - RSD) – фиг.1.

Предназначението на носимия компютър във военното дело е да повиши продуктивността на потребителя, изпълняващ в движение приоритетни задачи в реалността. За целта се внедряват технологии, повишаващи автономността и интелигентността на компютъра като спомагателен инструмент, функциониращ автономно без да отвлича вниманието на боеца от основната му дейност. Компютърната активност е винаги адекватна на текущия и агрегиран контекст в изпълняваната мисия.

 

Такава е технологията разширена реалност (Augmented reality, AR) - типична за ерата „пост-PC”. Тя е нов контекстен и ергономичен интерфейс за достъп до данни, чрез "хипервръзка в реалния свят". AR добавя към естественото възприятие на реалния обект негов виртуален модел или допълваща мултимедийна информация. Информационно подпомогнатото взаимодействие с обекта се отличава с повишена функционалнa ефикасност и производителност. В проучване на ABI Research. се очаква ускорено внедряване на мобилните AR- приложения като се очаква до 2016 г. пазарния обем да достигне $3 млрд. – фиг. 2.

AR-системата използва част от персоналната периферия на носимия компютър - дисплея (HMD, RSD), сензори за проследяване на главата (Head tracker) и камери. Често, те се обединяват конструктивно в устройство, прикрепенo към каската на войника или интегрирано в специални очила. Компютърно генерираната сцена се съвместява с гледката към реалното обкръжение във видео-миксер съобразно позицията и ориентацията на главата. Обогатеният образ в крайния монитор е добре видим денем, а в нощни мисии се осигурява скритост. При оптично прозрачните HMD компютърният и реалният образ се смесват в оптичен комбинатор – едно опростено и надеждно решение.

Разширената реалност има потенциал да предефинира съвременната война с многобройни предимства за въоръжените сили. Военни системи за разширена реалност, извеждат директно в зрителното поле на войника сателитни снимки и видео от безпилотни разузнавателни самолети, вражеските позиции и дейности на бойното поле. Така военните формирования действат бързо и ефикасно. По-добрата ситуационна осведоменост предотвратява загубите в иначе изненадващи вражески атаки.

В продължение на много години в НАТО се тестват различни видове мобилни системи за информационно подпомагане с носими компютри, използвани за връзка между подразделенията и достъп до данни, ориентация в местността и наблюдение здравето на войника, подготовка на доклади и отчети, архивиране на справочна информация за военно оборудване и др.

Фокусът на по-нататъшния анализ са авангардни постижения в мобилни информационни системи за подпомагане, основани на технологията разширена реалност и функциониращи в реално време.

Приложения в безпилотни и пилотирани бойни системи

Пилотите на модерните бойни самолети и хеликоптери използват монтирана на каската AR-дисплейна система. Така те получават нужната информация на фона на наблюдаваната от тях околна среда, без да отклоняват вниманието си към приборите върху основното табло. Това спестява скъпоценни секунди при въздушен бой и маневриране. Много от тези системи позволяват целеуказване като се проследява завъртането на главата или движението на очните ябълки. При лоша видимост очертанията на летището, пистата за кацане, диспечерският пункт и другите самолети се открояват на дисплея.

Търсейки ефикасност и точност в управлението на въздушните атаки, DARPA предлага системата с разширена реалност „Joint Terminal Attack Controller” (JTAC). Човек в близост до избрания обект за въздушен удар осъществява прецизно целеуказване, използвайки специалните очила за разширена реалност на компанията Vuzix – фиг.3. Достатъчно е да се насочи погледът към целта, за да се изчислят и предадат нейните координати към безпилотен или пилотиран самолет, както и да се вземе по-обосновано решение за нейното унищожаване[5].

Бойни мисии в градски условия

Компанията Tanagram Partners, разработва военен клас система за разширена реалност, финансирана от DARPA. Носимият компютър е вграден в каската като събира данни от ултравиолетови и инфрачервени камери, стереоскопичнa камера, камера с обхват 360 градуса и други интегрирани сензори. Войниците използват очила с полупрозрачен носим OLED дисплей, който събира и рендерира 3D информация в реално време.

Екипираните с AR-система, комуникират с базата от данни на централен сървър, така че информацията, получена от един е достъпна както за командването, така и за другите войници. Обекти, изискващи повишено внимание - приятелски сили, потенциални точки на опасност, предстоящи места за въздушно нападение, сборни пунктове - се открояват в обогатената визия със специален цвят - безценна технология при сражения в непозната градска среда – фиг.4. AR-системата има памет – ново-изпратените войници във вече проучена област ще разполагат с установените от преди точки на заплаха[2].

Американската система за разширена реалност на бойното поле (Battlefield Augmented Reality System - BARS) е тествана в Ирак. Оборудвани с дисплеи HMD и носими компютри, поддържащи BARS, войниците правят справки на виртуалната карта бързо и безопасно в движение, без да се превръщат в неподвижни мишени. В нужния момент им се извежда предсказаното местоположение на врага, според данните за предишните му дислокации[3,7].

Военно-полева медицина;

На бойното поле, под вражеския огън, санитари и лекари не разполагат с медицинското досие на ранените, а времето и ресурсите са ограничени. Екипиран с AR-система, лекарят може да получи достъп до всички медицински записи за състоянието на пациента, да окаже адекватна животоспасяваща първа помощ, a медицинското досие бързо се актуализира чрез гласова диктовка.

Носимият компютър може да подпомогне и санитаря, който идва на помощ на ранения войник с извеждане на данни за процедури на първа помощ при наранявания и химически изгаряния.

Тъй като оборудването, което санитарят може да донесе на бойното поле е ограничено, изследователската лаборатория на американската армия (Army Research Labs, ARL) и Медицинският център Medical Advanced Technology Management Office (MATMO) са разработили специално транспортно средство M3V (Mobile Medical Mentoring Vehicle). То приема сигнала тревога, и въз основа на GPS данните определя маршрута. Ако санитаря трябва да излезе от колата, за да стигне до ранения, той може да използва носимия компютър и да обменя информация с лекаря в M3V. Когато общува с ранения санитарят използва микрокамера Medic-cam, така че лекарят в M3V както и в командния пост могат да видят и чуят пациента през камерата, закрепена на очилата на санитаря и да го консултират[4].

 

 

Медицински системи за телемониторинг информиращи за здравния статус на боеца, се разработват в подразделението ASD (Acoustic Sensor Division) на ARL.

Проектът за телемедицина „Telemedicine Acquisition Initiative” (TAI), на армейския медицински департамент „Army Medical Department” (AMEDD) предоставя на полевите медици на предната линия телекомуникационна експертиза, независимо от мястото на военните действия. Експертизата предлага диагностични изображения и on-line консултации с най-добрите специалисти.

Във военната медицина се използват разнообразни, носими на главата дисплеи. Анестезиологът ги използва за непрекъснато наблюдение на пациента. На хирурга са полезни за определяне мястото на разрез или за преглед на недостъпни области в тялото – фиг.5.

Ремонт и техническо обслужване на бойни машини;

Интензивността на въвежданата нова и модифицирана военна техника затруднява обслужването и ремонта при недостатъчен опит и в полеви условия. В тясната вътрешност на бойните машини е неудобно да се ползва справочна информация на хартия или електронни файлове.

При ремонти на палубни хеликоптери и поддържането на танка 147 М1 в американската армия навлизат информационни системи, базирани на носими компютри и оптично прозрачни дисплеи HMD. Потребителят вижда увредения конструктивен възел, а при нужда виртуален чертеж.

Проектът „Augmented Reality for Maintenance and Repair” (ARMAR) цели да подобри производителността, точността и безопасността на персонала по поддръжка чрез разширено с адекватна компютърна информация възприятие на ремонтираното оборудване[1,8].

Системата ARMAR се основава на тримерен интериорен модел на бойната машина и HMD-дисплеи, обогатяващи визията на механика с: компонентно етикетиране, локализация на проблемната зона, постъпково ръководство, диагностични данни в реално време, предупреждения за безопасност, анимирани модели на подходящите инструменти(фиг.6). В резултат, се подобрява ефективността на ремонтните дейности в сравнение с непроследяващ HMD с 56%, а спрямо фиксиран LCD екран – с 47%.

Механиците приемат мобилната система за информационно подпомагане ARMAR като интуитивна и удовлетворяваща тяхната работа. Извън работната площадка, сътрудници могат да наблюдават и да подпомагат ремонта. В допълнение, интеграцията на реални бази от знания с детайлни 3D модели, осигурява възможности за използване на системата като поддържащ симулатор / тренажор за обучение.

Компанията Heartwood, Inc. е разработила уникална AR-система за обучение при ремонт на военна техника, която подпомага и ускорява изграждането на умения. Последователността от действия, необходими за да се извърши ремонта, се визуализират във формата на 2D/3D анимация върху самата техника, като се използва носим компютър и уеб-камера, насочена към военната техника.

Синтез на разнородни разузнавателни данни

Синтезът на данни от разпределени източници (Distributed Data Fusion, DDF) предшества командирските решения. Обикновено, суровите данни се събират в най-високото ниво в командния център Army’s All Source Information Center, ASIC, където се подлагат на компютърна обработка[6]. При предаване на данни от едно на друго ниво може да се получат деформации и грешки по причина на човешки, електронен или комуникационен фактор.

Наличието на носим компютър на междинно ниво в йерархията може да намали броя на грешките, тъй като първичната компютърна обработка се извършва на нивото, където са получени данните и към върха се предава по-достоверна крайна информация(фиг.7). Чувствителността към обкръжението се постига чрез активни синтезиращи алгоритми за интерпретация на данните от множество хардуерни и софтуерни сензори.

Литература:

  1. Aaron Saenz, Augmented Reality To Help Military Mechanics Fix Vehicles, 2010, HTML.URL: http://singularityhub.com/2010/01/11/augmented-reality-to-help-military-mechanics-fix-vehicles-video/

  2. Chris Cameron, Military-Grade Augmented Reality Could Redefine Modern Warfare, 2010, HTML.URL: http://www.readwriteweb.com/archives/military_grade_augmented_reality_could_redefine_modern_warfare.php

  3. Mark A. Livingston1 Lawrence J. Rosenblum1 Simon J. Julier, Dennis Brown, Yohan Baillot, J. Edward Swan II, Joseph L. Gabbard, Deborah Hix, AN AUGMENTED REALITY SYSTEM FOR MILITARY OPERATIONS IN URBAN TERRAIN, Proceedings of the Interservice / Industry Training, Simulation, & Education Conference (I/ITSEC '02)

  4. Michael V. Scanlon, ACOUSTIC SENSOR FOR VOICE WITH EMBEDDED PHYSIOLOGY, Army Research Laboratory, HTML.URL: http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a390102.pdf

  5. Noah Shachtman, Darpa’s Hologram Goggles Will Unleash Drone Hell, 2011, HTML.URL: http://www.wired.com/dangerroom/2011/04/holograms-bring-hell/

  6. Philip J. Haney, Christopher M. Lloyd, Efficient Multi-Source Data Fusion for Decentralized Sensor Networks, HTML.URL: http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=ADA478867

  7. Simon Julier, Yohan Baillot, Marco Lanzagorta, Dennis Brown, Lawrence Rosenblum, BARS: Battlefield Augmented Reality System, Advanced Information Technology (Code 5580), Naval Research Laboratory, Washington, USA, 2010

  8. Steven J. Henderson, Steven K. Feiner, Augmented Reality for Maintenance and Repair (ARMAR) Columbia University, Department of Computer Science, 2007

КОМЕНТАРИ ОТ  

Полезни страници
    За нас | Аудитория | Реклама | Контакти | Общи условия |
    Действителни собственици на настоящото издание са Иво Георгиев Прокопиев и Теодор Иванов Захов