在上周于華盛頓州五角大樓舉行的Pentagon Lab Day期間，美國(guó)陸軍的電子通信研究、開(kāi)發(fā)和工程中心(CERDEC)和陸軍研究實(shí)驗(yàn)室(ARL)展示了一款全新的原型設(shè)備，該設(shè)備使用可以使用來(lái)自第一人稱射擊游戲的技術(shù)，用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)抬頭顯示器來(lái)幫助士兵接入傳感器和其他數(shù)據(jù)。

圖：正如《使命召喚》中那樣，美國(guó)陸軍想要把敵軍目標(biāo)直接呈現(xiàn)在士兵眼前

該技術(shù)名為“戰(zhàn)術(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”(TAR)，是美國(guó)陸軍對(duì)利用網(wǎng)絡(luò)將士兵進(jìn)行連接的最新革新，可以給予士兵們?cè)趹?zhàn)場(chǎng)上的“態(tài)勢(shì)感知”。比如他們所處的位置，友軍的位置，敵人的位置，以及所有執(zhí)行任務(wù)所需的信息，所有這些都融入到戰(zhàn)術(shù)通信過(guò)程中。在過(guò)去的這幾年，CEREDC、ARL和美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)一直在開(kāi)發(fā)核心技術(shù)，以使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)能夠應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)，并且還開(kāi)發(fā)一個(gè)名為抬頭導(dǎo)航、跟蹤和報(bào)告(HUNTR)系統(tǒng)的平臺(tái)。

圖：戰(zhàn)術(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)TAR系統(tǒng)單兵裝備原型

雖然HUNTR還相對(duì)較新，卻是基于最近三十年間美國(guó)陸軍對(duì)步兵的數(shù)字強(qiáng)化的研究成果。直到最近，這些研究成果已經(jīng)達(dá)到了可穿戴計(jì)算技術(shù)的極限，雖然技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，但真正應(yīng)用到戰(zhàn)場(chǎng)上，或許還需要幾年時(shí)間。

回到未來(lái)

從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，美國(guó)陸軍就一直在嘗試把某些東西放在士兵眼前。首先是“陸地勇士”(Land Warrior)計(jì)劃，或者用更正式的稱呼：陸地勇士綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在1989年首次進(jìn)行了技術(shù)演示，當(dāng)時(shí)名叫“士兵綜合防護(hù)套裝”(SIPE)，這一系統(tǒng)展示了增強(qiáng)的傳感器和通信系統(tǒng)能夠顯著提升小型步兵單元的戰(zhàn)斗能力。

圖：士兵綜合防護(hù)套裝(SIPE)的原型，是1989年的陸地勇士項(xiàng)目的一部分，注意固定在M16突擊步槍上那個(gè)外形怪異且笨重的熱像儀，以及巨大的頭盔顯示器。

陸地勇士背后的概念本應(yīng)在接下來(lái)的時(shí)間里多次嘗試和完善，但直到2000年，這一系統(tǒng)也沒(méi)有成為真正的采購(gòu)項(xiàng)目。這時(shí)，該系統(tǒng)又變成了美國(guó)陸軍龐大的未來(lái)戰(zhàn)斗系統(tǒng)計(jì)劃的一部分。當(dāng)陸地勇士系統(tǒng)作為一個(gè)較成熟的系統(tǒng)，由美國(guó)陸軍授予雷聲公司繼續(xù)研發(fā)時(shí)，其計(jì)劃中的系統(tǒng)包括一個(gè)綜合的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，作為士兵裝備的一部分，另外還有頭戴式顯示器。頭戴式顯示器用顯示通信和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)信息，并且可以觀看到士兵手上的“武器子系統(tǒng)”(M16突擊步槍或M4卡賓槍)上安裝的熱成像系統(tǒng)影像。

圖：陸地勇士系統(tǒng)在2000年時(shí)的初始開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，注意仍然笨重的傳感器。

圖：陸地勇士系統(tǒng)的另一個(gè)迭代版本，拍攝于2001年6月，由佐治亞州克弗森堡的一名士兵進(jìn)行展示。完整套裝的重量最高可達(dá)45磅(約合20.4千克)，這還不算完整的作戰(zhàn)服。

陸地勇士系統(tǒng)的電腦集成了GPS和無(wú)線電信號(hào)，允許(理論上允許)指揮官來(lái)試試跟蹤部隊(duì)的方位。但是陸地勇士系統(tǒng)本身并不包含抬頭顯示器，抬頭顯示器可以在二維地圖上展示位置，允許士兵在拐角處用武器瞄準(zhǔn)。但是陸地勇士系統(tǒng)不會(huì)在士兵周?chē)B加信息，并且還存在一些顯著的問(wèn)題，最明顯的問(wèn)題在于增加的重量，其中包括電池，電腦，無(wú)線電和士兵頭部安裝的顯示屏。

圖：陸地勇士系統(tǒng)的2007版(左側(cè)士兵所佩戴的裝備)，正在德克薩斯州布利斯堡Oro Grande Range由未來(lái)作戰(zhàn)系統(tǒng)評(píng)估旅戰(zhàn)斗隊(duì)進(jìn)行測(cè)試。

對(duì)于一個(gè)步兵來(lái)說(shuō)，完整的戰(zhàn)斗裝備本身就已經(jīng)接近80磅(約合36.3千克)。陸地勇士的完整裝備還會(huì)為士兵增加40磅的負(fù)荷(約合20.4千克，包括電腦和包含抬頭顯示器的頭盔，以及數(shù)碼瞄準(zhǔn)鏡，無(wú)線電和電池)。對(duì)于那些從未體驗(yàn)過(guò)的人來(lái)說(shuō)，在戰(zhàn)場(chǎng)上背著重達(dá)120磅(約合54.4千克)的裝備，就相當(dāng)于使勁扛著希拉里克林頓那已經(jīng)退休的郵件服務(wù)器，同時(shí)在拉斯維加斯大道上慢跑。根據(jù)對(duì)那些使用過(guò)此裝備的士兵的回訪，這些“服務(wù)器”的戰(zhàn)斗力也基本與希拉里的郵件服務(wù)器相當(dāng)。

圖：陸地勇士與陸軍的Stryker裝甲車(chē)協(xié)同，這是一個(gè)陸地勇士裝備的修改版，在2007年被第九步兵團(tuán)第四步兵營(yíng)投入了伊拉克戰(zhàn)場(chǎng)。

只有一個(gè)版本的陸地勇士系統(tǒng)曾經(jīng)登上過(guò)戰(zhàn)場(chǎng)：與Stryker裝甲車(chē)協(xié)同的那次戰(zhàn)斗是為了配合Stryker步兵戰(zhàn)車(chē)所搭載的系統(tǒng)。該系統(tǒng)跟隨第九步兵團(tuán)第四步兵營(yíng)進(jìn)入了伊拉克戰(zhàn)場(chǎng)。Stryker步兵戰(zhàn)車(chē)的配置降低了陸地勇士系統(tǒng)裝備的重量，因?yàn)槭勘鴤兛梢园讯嘤嗟碾姵亓粼谘b甲車(chē)?yán)铩＿@些裝備也與Stryker機(jī)械化步兵單元一同部署。

圖：Stryker裝甲車(chē)作戰(zhàn)單元繼續(xù)使用陸地勇士系統(tǒng)，在本圖中，Staff Sgt. Mark Gravsky展示了他的陸地勇士系統(tǒng)顯示器，由第五Stryker裝甲旅4-23步兵團(tuán)在華盛頓州路易斯堡的一個(gè)假想的雷根斯堡小鎮(zhèn)訓(xùn)練時(shí)拍攝，日期為2009年6月18日。

頗具諷刺意味的是，整個(gè)陸地勇士系統(tǒng)在2007年被取消了，因?yàn)樵靸r(jià)實(shí)在太高，單兵裝備的花費(fèi)就超過(guò)85000美元。于是該項(xiàng)目被縮減，并且重啟，變成了地面士兵系統(tǒng)(GSS)。但是為了滿足部隊(duì)快速列裝的需要，GSS又變成了奈特勇士系統(tǒng)(Nett Warrior，為了紀(jì)念二戰(zhàn)期間榮譽(yù)勛章獲得者Colonel Robert B. Nett)。為了更快(并且更便宜)地滿足需求，美國(guó)陸軍不再采用頭戴式單片眼鏡，而換成了掛在胸前的安卓設(shè)備，使用現(xiàn)有的硬件組件來(lái)達(dá)成幾乎是同樣的目標(biāo)，除了士兵們現(xiàn)在必須低頭查看自己的手機(jī)。

奈特勇士系統(tǒng)的改進(jìn)

但是，奈特勇士系統(tǒng)給美國(guó)陸軍提供了一個(gè)通用平臺(tái)，可以基于該平臺(tái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用。就像是谷歌眼鏡這樣的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備這樣，又像微軟的《Halo》即將變成現(xiàn)實(shí)一般。奈特勇士系統(tǒng)中“終端用戶設(shè)備”(EUD)基于安卓的操作系統(tǒng)可以讓軍方使用現(xiàn)有的常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)接口，并且這對(duì)于開(kāi)發(fā)可穿戴計(jì)算應(yīng)用來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)理想的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

圖：奈特勇士，是陸地勇士目前的重啟版本，使用安卓智能手機(jī)作為數(shù)據(jù)顯示屏。

再來(lái)看以前的陸地勇士系統(tǒng)，美國(guó)陸軍對(duì)于戰(zhàn)術(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)TAR的期許，是要將其作為一個(gè)增強(qiáng)的導(dǎo)航，友軍跟蹤，信息共享和武器瞄準(zhǔn)功能的集合。但是他們并沒(méi)有為其配備單片眼鏡，來(lái)展示類似儀表盤(pán)的信息，士兵們希望這些數(shù)據(jù)能夠直接投射在視野之內(nèi)，并且能夠與周邊的地形地勢(shì)無(wú)縫結(jié)合。

圖：奈特勇士設(shè)備顯示了一張地圖。該系統(tǒng)是要低下頭使用的，而非抬頭顯示器。

根據(jù)在2015年10月的一場(chǎng)行業(yè)會(huì)議上由CERDEC所做的演示，最近兩年間開(kāi)發(fā)的HUNTR系統(tǒng)使用了一個(gè)安卓版的軟件包接口，名為ARC4。ARC是由應(yīng)用研究聯(lián)合公司開(kāi)發(fā)的，也曾用于早期的DAPRA增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)名為Ultra-Vis。由ARC生成的數(shù)據(jù)不僅可以呈現(xiàn)在夜視增強(qiáng)設(shè)備上，還可以顯示在多種現(xiàn)有的頭戴式透明顯示器上。

圖：HUNTR系統(tǒng)原型(抬頭導(dǎo)航、跟蹤和報(bào)告系統(tǒng))，是由CERDEC/DARPA聯(lián)合資助的項(xiàng)目。它使用了有線的顯示器，以及頭戴式攝像頭(在頭盔側(cè)面導(dǎo)軌上)。在該圖中，第29步兵團(tuán)第1營(yíng)的Obinna Opara中尉佩戴著HUNTR系統(tǒng)。拍攝于今年三月于佐治亞州本寧堡舉行的2017先進(jìn)遠(yuǎn)征作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)聯(lián)合演習(xí)。

該軟件使用了GPS信息，頭盔上的攝像頭信息以及慣性傳感器來(lái)為士兵的視野“注冊(cè)地理信息”。這就可以使用標(biāo)志來(lái)標(biāo)注路徑點(diǎn)，感興趣的點(diǎn)，以及友軍的位置，這些信息可以投射在士兵所看到的畫(huà)面上，當(dāng)然還會(huì)由導(dǎo)航羅盤(pán)，展示那些不在視野內(nèi)的物體的方向。此外，地形地勢(shì)的3D模型也可以疊加在真實(shí)世界上，以輔助導(dǎo)航。這些信息和其他所需的資源可以從奈特勇士的設(shè)備中獲取到，并且由指揮中心分發(fā)到每個(gè)士兵。

顯示屏技術(shù)的進(jìn)展

戰(zhàn)術(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)TAR還有一個(gè)主要的問(wèn)題，那就是現(xiàn)有的顯示技術(shù)無(wú)法滿足戰(zhàn)場(chǎng)使用的需要。相對(duì)而言，要把增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)投射到夜視設(shè)備上是很簡(jiǎn)單的，但是，即使是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的日常使用，也因?yàn)橥该黠@示屏相對(duì)較小的視場(chǎng)角和較低的對(duì)比度，變得很困難。

圖：這張幻燈片來(lái)自于RDECOM，解釋了為什么谷歌眼鏡那種透明顯示屏并不能夠滿足戰(zhàn)術(shù)系統(tǒng)的需要。

即使是微軟HoloLens相對(duì)大一些的視場(chǎng)角，對(duì)于戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)也是不夠的。并且大多數(shù)的顯示屏無(wú)法生成足夠高的亮度，在光線強(qiáng)烈的沙漠或冬天的戶外是無(wú)法觀看的，就像上面CERDEC所演示的幻燈片中呈現(xiàn)的那樣。因此，ARL和CERDEC必須和供應(yīng)商們密切合作，來(lái)開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品。

早期的TAR顯示屏使用黑白或者綠屏投射，來(lái)保持足夠的對(duì)比度，以使畫(huà)面可見(jiàn)。常用的彩色顯示屏(對(duì)角長(zhǎng)大概一英寸)不能提供足夠的分辨率，但是在Lab Days期間展示的TAR顯示屏有著相當(dāng)高的對(duì)比度。這個(gè)原型產(chǎn)品甚至可以讓彩色圖像疊加在最明亮的背景上。

圖：這些在今年5月展示的戰(zhàn)術(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的彩色透明顯示屏有足夠的亮度和對(duì)比度，可以用在明亮的環(huán)境中。

同時(shí)，應(yīng)用研究聯(lián)合公司也在為其軟件尋求商業(yè)和消費(fèi)級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)論是物流行業(yè)，還是AR游戲，抑或社交媒介。所以，在美國(guó)陸軍將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)推向戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)，我們或許也能夠看到數(shù)據(jù)在眼前跳動(dòng)。