AR na polu walki

Zastosowanie rozszerzonej rzeczywistości (ang. augmented reality, AR) na polu walki ma wiele zalet. Pozwala dostarczać żołnierzowi informacji, z których może korzystać bez odrywania oczu od dynamicznie zmieniającej się sytuacji. Jest to szczególnie ważne dla pilotów, gdyż chwila nieuwagi w walce powietrznej prowadzonej z prędkością ponaddźwiękową, może oznaczać porażkę. Z tego względu projektanci najnowszego amerykańskiego samolotu bojowego Lockheed Martin F-35 Lightning II, następcy F-16, zaimplementowali tę technologię w maszynie, która będzie podstawowym myśliwcem wielozadaniowym sił zbrojnych Stanów Zjednoczonych oraz NATO do połowy XXI w.

Ten niewykrywalny dla radarów samolot wyróżnia się wyposażeniem w najbardziej rozbudowany system obserwacji pola walki dostępny we wszystkich maszynach tego typu, które są obecnie produkowane. Ma on zapewnić przewagę informacyjną, co ma być kluczem do zwycięstwa w przyszłych wojnach. Aby ułatwić dostęp do tych danych, z myślą o F-35 zaprojektowano hełm pilota z funkcją rozszerzonej rzeczywistości, który przed oczami wyświetla informacje umożliwiające wykrycie i zniszczenie celu, zanim przeciwnik zorientuje się, że jest atakowany.

Sercem hełmu wartego 400 tys. dolarów jest komputer zamontowany na czole pilota, który steruje projektorem wyświetlającym obraz na przezroczystej osłonie. Po podłączeniu hełmu do sieci samolotu F-35 za pomocą przewodu ulokowanego w tylnej części, przejmuje on rolę wyświetlacza dla oprogramowania taktycznego.

Po założeniu i podłączeniu hełmu pilot widzi przed oczami instrumenty do pilotażu i nawigacji. W samolotach wcześniejszych generacji te informacje wyświetlane były na HUD-zie, czyli za sprawą projektora rzucającego obraz na przeźroczysty ekran na przedniej szybie samolotu. F-35 jest wyposażony w szereg zaawansowanych systemów obserwacyjnych zintegrowanych z oprogramowaniem automatycznie identyfikującym cele.

W kadłubie samolotu zainstalowanych jest sześć kamer pracujących w podczerwieni. Pobierany z nich obraz w czasie rzeczywistym łączy się w jeden widok 360 stopni i dostarczany jest do projektora w kasku. Dzięki temu pilot może spoglądać „przez ściany” samolotu, i obserwować sytuację pod samolotem czy w tylnej półsferze. Aby obserwacja wirtualnego obrazu była możliwa, w kasku zainstalowany został szereg precyzyjnych czujników takich jak żyroskopy i akcelerometry, dzięki którym system taktyczny samolotu w każdej chwili zna położenie głowy pilota. Widok można przybliżać i oddalać. System obserwacyjny, tzw. FLIR, czy teleskop pracujący w podczerwieni, umożliwiają obserwację obiektów oddalonych o wiele kilometrów od samolotu niezależnie od pory dnia i warunków pogodowych. Jest on także wykorzystywany do wskazywania celów dla kierowanych bomb i rakiet powietrze-ziemia.

Obraz w paśmie widzialnym czy podczerwonym jest zawsze uzupełniany o informacje, które spływają z systemu zarządzania polem walki. Zadaniem programu jest integrowanie informacji ze wszystkich sensorów oraz informacji spływających z sieci taktycznej Link 16, która łączy samolot z systemami dowodzenia, dronami oraz innymi myśliwcami, tak, by powstał wspólny obraz pola walki.

Dzięki temu pilot na szybie hełmu widzi ikony pokazujące lokalizację celów i zagrożeń, co ułatwia realizację misji. Oznaczone są także przyjazne siły, pojazdy na ziemi, własna infrastruktura. Obraz pola walki jest aktualizowany w czasie rzeczywistym. Jeśli samolot lub współpracujące z nim zewnętrzne systemy obserwacji wykryją nowe zagrożenie, pilot zobaczy kolejną ikonę na podglądzie rozszerzonej rzeczywistości. W sytuacji, gdy czujniki wykryją odpalenie rakiety przeciwlotniczej, pilot błyskawicznie otrzyma powiadomienie a zbliżający się pocisk zostanie oznaczony, co ułatwi przeprowadzenie manewrów defensywnych.

Kask pilota pełni także rolę celownika. Jeśli pilot chce wskazać cel rakiety lub bomby naprowadzanej przez GPS, wystarczy, że popatrzy chwilę na wrogi obiekt. Czujniki obserwujące źrenice pilota wykryją to i prześlą odpowiednie dane do systemu uzbrojenia. Skraca to do minimum czas celowania.

Możliwości, jakie zapewnia kask, przywodzą na myśl raczej grę komputerową niż rzeczywiste pole walki, a to dopiero początek. Zarówno samolot, jak i kask, są zaprojektowane modułowo, co umożliwia aktualizację zarówno hardware’u, jak i oprogramowania. Najnowszy kask jest trzecią generacją, trafi do jednostek wyposażonych w F-35 do końca tego roku.

Amerykańska piechota morska pracuje nad oprogramowaniem rozszerzonej rzeczywistości dla żołnierzy zwiadu, którzy specjalizują się w rozpoznaniu elektronicznym. Ich zadaniem jest wykrywanie i nasłuchiwanie transmisji radiowych przeciwnika i zdobywanie w ten sposób informacji o sytuacji na polu walki. Analiza obejmuje nie tylko radiostacje wojskowe działające w paśmie VHF, ale także transmisje wykorzystujące cywilne częstotliwości, jak sieci 2G, 3G czy Wi-Fi. Projektowane okulary AR mają za zadanie wizualizować dane w przestrzeni i informować o zagrożeniach. Rozglądając się po polu walki, zwiadowcy zobaczą znaczniki wskazujące źródła transmisji, a także ich częstotliwości. Dane do okularów przekazuje przenoszony przez żołnierza skaner częstotliwości. Urządzenie przeszło w tym roku szereg testów. Podczas manewrów, w których uczestniczyło 11 tys. marines, zwiadowcy, używając okularów, musieli namierzyć elektroniczne ślady transmisji wskazujące na nielegalny zakup broni, co wymagało odsiania wielu sygnałów pochodzenia cywilnego. W teście wykorzystano komercyjne okulary R-6, które są dostępne na rynku w cenie 5000 dol. Niestety nie nadają się one do wykorzystania na polu walki ze względu na brak wodoodporności oraz podatność na uszkodzenia mechaniczne. Dlatego trwają prace nad wojskowym prototypem.

Innym przykładem zastosowania rozszerzonej rzeczywistości przez piechotę morską jest program treningowy AITT (Augmented Immersive Team Training). Za jego pomocą żołnierze szkolą się w trudnej sztuce naprowadzania wsparcia powietrznego i artyleryjskiego. Jako że ćwiczenia tego typu są bardzo drogie, przeprowadza się je za pomocą symulatora z goglami AR. System wyświetla w nich pojazdy i umocnienia przeciwnika, które muszą być zniszczone za pomocą ciężkiej broni. Po wezwaniu wsparcia przed oczami żołnierza pojawiają się wirtualne samoloty i helikoptery – zniszczenie celów jest symulowane za pomocą generowanych elektronicznie wybuchów.

Na okularze umieszczonym na lewym oku żołnierza wyświetlają się informacje o celach misji, punkty nawigacyjne, dane o zagrożeniach, lokalizacji pozostałych członków zespołu itp. Użytkownik może oznaczać cele, udostępniając równocześnie informacje towarzyszom, a także przekazywać im obraz z wbudowanej kamery, dzięki czemu dowódca może w każdej chwili spojrzeć na pole walki z pozycji dowolnego członka zespołu. Oprogramowanie ARC4 zostało opracowane na zlecenie agencji DARPA, prowadzącej najbardziej zaawansowane projekty badawcze dla sił zbrojnych Stanów Zjednoczonych w ramach programu tworzenia „żołnierzy przyszłości” (Dismounted Warfighter). Z ARC4 można korzystać m.in. w hełmie BAE Q-Warrior, który posiada zintegrowany wyświetlacz AR.

Rozszerzona rzeczywistość ma pomagać nie tylko żołnierzom walczącym w powietrzu czy na lądzie, ale także wojskowym nurkom pracującym na dużych głębokościach, gdzie nie dociera światło słoneczne. Marynarka wojenna stanów zjednoczonych pracuje nad hełmem nurkowym DAVID (Diver’s Augmented Vision Display). Zintegrowany projektor będzie mógł wyświetlać na przedniej szybie wiadomości tekstowe, np. instrukcje niezbędne do przeprowadzenia podwodnej naprawy, a także szczegółowy obraz otoczenia pochodzący z sonaru. Dzięki temu nurek będzie widział otoczenie w dużo szerszym zakresie, niż pozwalają na to reflektory zainstalowane na kombinezonie.