Виртуальная реальность для вооруженных сил: обзор

Размещено на http://allbest.ru

Виртуальная реальность для вооруженных сил: обзор

А.Ю. Тычков, Е.В. Буныгин, Н.А. Бутров,

М.В. Китаев, А.С. Лутохин, А.А. Суроваткин

Аннотация

Рассматриваются компьютерные трехмерные модели внешнего мира, созданные посредством набора специализированных технических средств. Предметом исследования являются технологии и средства военно-промышленного комплекса, направленные на повышение эффективности отбора и профессионализма солдат и пилотов, военных врачей и механиков.

Анализируется и обобщается уникальный опыт современных разработок в области проектирования виртуальных приборов и программ военного назначения. Проводится анализ виртуальных моделей боевых пространств (виртуальное поле боя и военный полигон), а также комбинированных систем вооруженных сил, направленных на обучение солдат и офицеров сухопутных и военно-десантных сил.

Ключевые слова: виртуальные модели, комбинированная виртуальная реальность, синтезированное пространство, цифровые карты, военная техника, обучение

Введение

Виртуальная реальность (virtual reality, VR) позволяет повысить эффективность человеческой деятельности в различных сферах жизни с учетом физических и профессиональных показателей пользователя.

Виртуальные модели боевых пространств

Рис. 1. Модель учебного класса «Единое виртуальное поле боя»

Адекватная оценка свойств местности позволяет принять верное решение при выборе направления военного удара, оперативного построения армии, а также организации взаимодействия между боевыми подразделениями [9].

Виртуальная модель боевого пространства [10] представляет собой цифровое описание рельефа и объектов местности в трехмерных сценах, обеспечивающее топографическое синтезированное изображение реальной местности.

Масштаб данной модели пространства может быть любым, за счет чего обеспечивается корректное решение информационно-расчетных задач с разной степенью детализации, обусловленной характером и уровнем принятия решений. На рис. 2 приведен пример топографической виртуальной модели боевого пространства.

Рис. 2. Топографическая виртуальная модель боевого пространства

Следующая разработка - военный полигон VR - Marine Tactical Decision Kit (MTDK) [11] - предназначена для тренировки военнослужащими тактики ведения боя в транспорте, для презентации экспортной техники и технологий военного назначения, а также для моделирования поведения вооружения в различных условиях и при различных нагрузках.

MTDK обладает следующим функционалом: моделирование систем управления военной техникой, что позволяет добиться высокого качества визуального представления и оперативно реагировать на действия пользователя в рабочих, аварийных и внештатных ситуациях; имитация поведения военной техники в условиях проходимости разных дорожных покрытий при различных климатических условиях; обучение военным специальностям: техник, водитель, наводчик, радист. На рис. 3 приведены модели техники военного полигона MTDK.

Рис. 3. Модели техники военного полигона MTDK

Военный полигон MTDK [11] предоставляет возможность командных тренировок экипажей боевых машин, определяя роль командиров отдельных транспортных средств и комплексов, позволяет тренировать тактическое взаимодействие на поле боя. В состав военного полигона входят симуляторы боевых машин и радиостанции, работающие в интерактивном режиме.

Виртуальные комбинированные системы вооруженных сил

Рис. 4. Комбинированная система DSTS

Другая система Virtual Vehicle Trainer (VVT) [15] позволяет работать пользователю как индивидуально, так и в составе экипажа. Она дает возможность освоить навыки управления боевыми бронированными машинами и оружием. Система может обучать до 24 пользователей одновременно. На рис. 5 приведен пример реализации системы VVT.

Рис. 5. Система VVT

Следующая система VR военного назначения Meggitt Training Systems (MTS) [16] представляет собой физическое поле с углом обзора 300 градусов, обеспечивающее реалистичное погружение пользователя в виртуальную среду. виртуальный боевой солдат офицер военный

Система состоит из пяти плоских экранов и цифровых камер, которые образуют поле погружения пользователя. На экраны выводится видео в масштабе 1:1 и объемный звук. Система поддерживает до 20 видов смоделированного оружия и сцен VR. На рис. 6 приведен пример реализации системы MTS.

Рис. 6. Система MTS

Другая VR система, разработанная на военной базе McGuire-Dix-Lakehurst, предназначена для имитации стрельбы [17]. Ее особенностью является оригинальная визуализация полета пули. Пользователь может оперировать набором сенсоров для управления и маневра пули, прицеливаясь посредством дисплея, установленного на VR шлеме (рис. 7).

Через дисплей и микрофон пользователь может видеть поле боя на 360 ° в отличие от предыдущей системы MTS. Визуальными объектами -целями в известной системе могут быть военные и гражданские люди, грузовики и бронетехника, вертолеты и самолеты.

Рис. 7. VR система имитации стрельбы

Другая разработка - GunnAR - помогает пользователям прицеливаться, корректировать наводку, передает приказы и требования руководителя, а также отображает сведения о количестве запаса боеприпасов [18]. А известный программно-аппаратный комплекс Tactical Augmented Reality [19] позволяет отображать не только объекты и цели на мониторе пользователя, но и местоположение бойца на карте посредством лазерного дальномера и вычислять расстояние до мишени, выводя на экран соответствующие подсказки. Программные решения с применением VR-технологии используются также при разработке нового шлема «Сварог» российского производства для управления беспилотными летательными аппаратами на расстоянии. Система оснащается двумя видеоэкранами, набором датчиков и сенсоров для отслеживания положения пользователя и летательного аппарата. В ряде развитых стран оборудование и специализированные программные средства с использованием VR уже официально утверждены для обучения солдат и офицеров военно-десантных сил [20, 21]. В настоящее время известна система VR для обучения воздушно-десантных войск [22], представляющая собой 10 автоматизированных рабочих мест, объединенных в одну сеть, и место руководителя для контроля над действиями пользователей и определения уровня их подготовки (рис. 8).

Рис. 8. Система УЯ для обучения солдат и офицеров военно-десантных сил

Представленная система состоит из подвесных креплений и VR шлема. На экране дисплея отображается рельеф местности, куда планируется десантировать личный состав.

В будущем технология VR военного назначения будет направлена на повышение эффективности отбора и профессионализма служащих: солдат и пилотов, военных врачей и механиков.

Заключение

Библиографический список

1. Liu, X. Virtual Reality and Its Application in Military / X. Liu, J. Zhang, G. Hou, Z. Wang // Conference Series Earth and Environmental Science. - 2018. - Vol. 3. - C. 32-41.

2. Граневский, К. В. Технологии виртуальной и дополненной реальности и возможность их применения в военном образовании / К. В. Граневский, Н. А. Кубенин // Наука и образование в XXI веке : тр. VI Межунар. заоч. науч.-практ. конф. - Кузбасс : КГТУ, 2017. - С. 16-22.

3. The VR/AR Association appoints Jimmy Vainstein of the World Bank as Co-Chair of the committee, VR for Good. - URL: https://www.thevrara.com

4. Strengthening the defense of NATO's Eastern frontier / Billy Fabian, Mark Gunzinger, Jan van Tol, Jacob Cohn, Gillian Evans // Center for Strategic and Budgetary Assessment. - Washington, 2019. - 64 p.

5. Army technology. Airbus DS Communications. - URL: https://www.army-technology.com

6. Свиридов, С. Г. Внедрение технологии виртуальной реальности в процесс подготовки военных специалистов / С. Г. Свиридов, Н. А. Пеньков, Д. В. Митрофанов // Воздушно-космические силы. Теория и практика. - 2017. - № 4. - С. 171-178.

7. Горчица, Г. И. Содержание и направления развития систем имитационного моделирования боевых действий войсковых формирований в полномасштабных технологиях виртуальной реальности / Г. И. Горчица, В. А. Ищук, В. Н. Пишков // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. - 2019. - № 1. - С. 60-69.

8. Трубецкой, А. И. Технология создания виртуального оперативного (боевого) пространства для применения в современных АСУ военного назначения / А. И. Трубецкой, О. Е. Савченко // Информация и Космос. - 2007. - № 1. - С. 15-18.

9. Войт, Н. Н. Обучающий симулятор военного полигона / Н. Н. Войт, Р. С. Молотов // Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта ^AD/CAM/PDM - 2016) : тр. XVI Междунар. молодежной конф. - Москва : Аналитик, 2016. - С. 60-62.

10. Гусев, А. А. Реализация взаимодействия имитационных моделей боевых машин в составе симулятора военного полигона в среде UNITY / А. А. Гусев, Р. С. Молотов //Вестник Ульяновского государственного технического университета. - 2016. - № 3. - С. 44-47.

11. Изюмов, Д. Б. Учебно-тренировочные средства сухопутных войск США / Д. Б. Изюмов, Е. Л. Кондратюк // Инноватика и экспертизы. - 2019. - № 2. - С. 168-176.

12. Коротеев, А. Г. Комбинированная реальность в тренажерах для подготовки военнослужащих сухопутных войск / А. Г. Коротеев, Г. Л. Коротеев, В. Н. Соколов // Человеческий фактор в сложных технических системах и средах : тр. II Междунар. науч.-техн. конф. / под ред. А. Н. Анохина, П. И. Падерно, С. Ф. Сергеева. - Санкт-Петербург : Международная эргономическая ассоциация : ФГАОУ ДПО «ПЭИПК» : Северная звезда, 2016. - С. 250-255.

13. Virtual Reality Exposure Therapy for Combat-Related PTSD / J. Cukor, M. Gerardi, S. Alley, C. Reist, M. Roy, B. O. Rothbaum, J. Difede // Posttraumatic Stress Disorder and Related Diseases in Combat Veterans. - Springer, 2015. - P. 69-83.

14. Girardi, R. Virtual Reality in Army Artillery Observer Training / R. Girardi, J. C. de Oliveira / / 21-st Symposium on Virtual and Augmented Reality (SVR). - Rio de Janeiro, Brasil : IEEE, 2019. - P. 36-42.

15. Применение дополненной реальности в военной промышленности. - URL: https://make-3d.ru

16. Meggitt gets immersive with its FATS 300 virtual weapons trainer. - URL: https:// www.armytimes.com

17. Virtual Reality goes to work, helping train U.S. Army Soldiers - Defence Blog. - URL: https://monkeyviral.com

18. Bhagat, K. A cost-effective interactive 3D virtual reality system applied to military live firing training / K. Bhagat, C. Chang, W. Liou / / Virtual Reality. - 2016. - Vol. 20. - C. 127-140.

19. Goldberg, S. Assessing the Effectiveness of A Networked Virtual Training Simulation: Evaluation of the Close Combat Tactical Trainer / S. Goldberg, T. Mastaglio, W. Johnson // Learning without Boundaries. - 2006. - C. 119-133.

20. Кочетков, В. Е. Основные направления совершенствования воздушно-десантной подготовки на 2017-2025 годы / В. Е. Кочетков / / Военная мысль. - 2017. - № 8. - С. 59-62.

21. Gace, I. Virtual Reality Serious Game Prototype for Presenting Military Units / I. Gase, L. Jaksic, I. Murati, I. Topolovac // 15th International Conference on Telecommunications (ConTEL). - 2019. - 8 c.

22. New virtual reality lets operators simulate jumps into combat. - URL: https://www. wearethemighty.com

23. Картамышев, А. Ю. Повышение работоспособности лезвийного инструмента при обработке деталей, восстановленных и упрочненных методами электроконтактных технологий : дис. ... канд. техн. наук: 05.02.07 / Картамышев А. Ю. - Москва, 2011. - 148 с.

Размещено на Allbest.ru