在上周于華盛頓州五角大樓舉行的Pentagon Lab Day期間，美國陸軍的電子通信研究、開發(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)，是美國陸軍對利用網(wǎng)絡(luò)將士兵進(jìn)行連接的最新革新，可以給予士兵們在戰(zhàn)場上的“態(tài)勢感知”。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)通信過程中。在過去的這幾年，CEREDC、ARL和美國國防部高級研究計(jì)劃局(DARPA)一直在開發(fā)核心技術(shù)，以使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)能夠應(yīng)用于戰(zhàn)場，并且還開發(fā)一個名為抬頭導(dǎo)航、跟蹤和報告(HUNTR)系統(tǒng)的平臺。

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還相對較新，卻是基于最近三十年間美國陸軍對步兵的數(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)場上，或許還需要幾年時間。

回到未來

從上世紀(jì)80年代開始，美國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)在接下來的時間里多次嘗試和完善，但直到2000年，這一系統(tǒng)也沒有成為真正的采購項(xiàng)目。這時，該系統(tǒng)又變成了美國陸軍龐大的未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)計(jì)劃的一部分。當(dāng)陸地勇士系統(tǒng)作為一個較成熟的系統(tǒng)，由美國陸軍授予雷聲公司繼續(xù)研發(fā)時，其計(jì)劃中的系統(tǒng)包括一個綜合的計(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年時的初始開發(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和無線電信號，允許(理論上允許)指揮官來試試跟蹤部隊(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)不會在士兵周圍疊加信息，并且還存在一些顯著的問題，最明顯的問題在于增加的重量，其中包括電池，電腦，無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由未來作戰(zhàn)系統(tǒng)評估旅戰(zhàn)斗隊(duì)進(jìn)行測試。

對于一個步兵來說，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，無線電和電池)。對于那些從未體驗(yàn)過的人來說，在戰(zhàn)場上背著重達(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，同時在拉斯維加斯大道上慢跑。根據(jù)對那些使用過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裝甲車協(xié)同，這是一個陸地勇士裝備的修改版，在2007年被第九步兵團(tuán)第四步兵營投入了伊拉克戰(zhàn)場。

只有一個版本的陸地勇士系統(tǒng)曾經(jīng)登上過戰(zhàn)場：與Stryker裝甲車協(xié)同的那次戰(zhàn)斗是為了配合Stryker步兵戰(zhàn)車所搭載的系統(tǒng)。該系統(tǒng)跟隨第九步兵團(tuán)第四步兵營進(jìn)入了伊拉克戰(zhàn)場。Stryker步兵戰(zhàn)車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?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假想的雷根斯堡小鎮(zhèn)訓(xùn)練時拍攝，日期為2009年6月18日。

頗具諷刺意味的是，整個陸地勇士系統(tǒng)在2007年被取消了，因?yàn)樵靸r實(shí)在太高，單兵裝備的花費(fèi)就超過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)給美國陸軍提供了一個通用平臺，可以基于該平臺開發(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)有的常見的網(wǎng)絡(luò)接口，并且這對于開發(fā)可穿戴計(jì)算應(yīng)用來說，也是一個理想的開發(fā)平臺。

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。

再來看以前的陸地勇士系統(tǒng)，美國陸軍對于戰(zhàn)術(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)TAR的期許，是要將其作為一個增強(qiáng)的導(dǎo)航，友軍跟蹤，信息共享和武器瞄準(zhǔn)功能的集合。但是他們并沒有為其配備單片眼鏡，來展示類似儀表盤的信息，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無縫結(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月的一場行業(yè)會議上由CERDEC所做的演示，最近兩年間開發(fā)的HUNTR系統(tǒng)使用了一個安卓版的軟件包接口，名為ARC4。ARC是由應(yīng)用研究聯(lián)合公司開發(fā)的，也曾用于早期的DAPRA增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目，當(dāng)時名為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為士兵的視野“注冊地理信息”。這就可以使用標(biāo)志來標(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面上，當(dāng)然還會由導(dǎo)航羅盤，展示那些不在視野內(nèi)的物體的方向。此外，地形地勢的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還有一個主要的問題，那就是現(xiàn)有的顯示技術(shù)無法滿足戰(zhàn)場使用的需要。相對而言，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@示屏相對較小的視場角和較低的對比度，變得很困難。

圖：這張幻燈片來自于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相對大一些的視場角，對于戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用來說也是不夠的。并且大多數(shù)的顯示屏無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，來開發(fā)自己的產(chǎn)品。

早期的TAR顯示屏使用黑白或者綠屏投射，來保持足夠的對比度，以使畫面可見。常用的彩色顯示屏(對角長大概一英寸)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)高的對比度。這個原型產(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比度，可以用在明亮的環(huán)境中。

同時，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)級應(yīng)用場景，無論是物流行業(yè)，還是AR游戲，抑或社交媒介。所以，在美國陸軍將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)推向戰(zhàn)場時，我們或許也能夠看到數(shù)據(jù)在眼前跳動。