Objetivo científico y tecnológico de marcación de obstáculos y orientación de vehículos (OMVG-STO) Realidad aumentada o Mando y control mejorados y movilidad

​

Autores

​

Sheila L. Jaszlics
Scot Sanders
Pathfinder Systems, Inc.
Lakewood, CO 80228

​

Andy Culkin
Centro de I + D automotriz de tanques del ejército de EE. UU.
Warren, MI, 48937

El reto

​

Los avances en la tecnología, las comunicaciones mejoradas y las condiciones que cambian rápidamente crean un entorno operativo en el que las decisiones deben tomarse rápidamente y el impulso, una vez alcanzado, debe mantenerse. El aumento de las operaciones conjuntas y combinadas ha aumentado la necesidad de coordinación en tiempo real entre diversas unidades. Este entorno exigente requiere nuevos paradigmas de visualización que faciliten la toma de decisiones, el movimiento y el comando y control rápidos.

Reseña del programa

​

El esfuerzo OMVG-STO está creando una tecnología de bajo costo para mejorar el conocimiento de la situación al integrar la imagen táctica actual en vistas del mundo real en tiempo real. El sistema proporciona pantallas intuitivas adicionales para respaldar la navegación de precisión alrededor de obstáculos y a través de terrenos restringidos. El sistema OMVG-STO está equipado con la capacidad de inyectar de manera realista fuerzas enemigas simuladas en vistas del mundo real para apoyar el ensayo de la misión y las aplicaciones de entrenamiento de artillería. Una vez que esté completamente desarrollada, la tecnología pasará a ser la Fuerza Objetiva para su integración en una variedad de sistemas del Ejército de los EE. UU.

Descripción de la tecnología

​

El sistema OMVG-STO utiliza una implementación única de la tecnología de realidad aumentada / mejorada para producir "vistas combinadas" en tiempo real. El sistema de demostración utiliza un conjunto de filtros Kalman para obtener la posición y orientación del vehículo en tiempo real a partir de los datos proporcionados por un grupo de instrumentos COTS. Esta información de posición y orientación se utiliza para alinear las representaciones del mundo real con un mundo virtual generado por computadora, que contiene una representación gráfica en 3-D de la información actual de comando y control. Un componente de software / hardware de imágenes utiliza una variedad de rutinas de enmascaramiento y renderizado para integrar las dos imágenes en las vistas combinadas que se muestran en las figuras.

​

El sistema OMVG-STO actual admite la generación de estas pantallas combinadas en tiempo real a partir de plataformas móviles y estáticas. El sistema de demostración con correa actual se ha utilizado para admitir una generación de imágenes combinadas y fluidas en vehículos estáticos, así como en vehículos que se mueven a velocidades superiores a 60 mph. Hemos demostrado una precisión posicional fija absoluta de +/- 3 a 5 metros junto con una precisión posicional relativa de +/- 2 centímetros.

​

Aplicaciones tecnológicas

​

Las cuatro figuras de este artículo representan puntos de vista que se pueden lograr utilizando los sistemas de demostración actuales. En la Figura 1, los marcadores de ruta están integrados en la vista del mundo real desde un vehículo en movimiento. A medida que el vehículo se mueve, los conos pasan por encima, marcando la ruta a seguir. Las líneas de fase, los objetivos, las señales, los puntos de reunión y otros gráficos se pueden integrar de manera similar en la escena. Esta pantalla se puede utilizar para marcar rutas de suministro de misiones o rutas de contingencia.

​

Figura 1:  Marcadores de ruta virtual generados en tiempo real

​

En la Figura 2, los marcadores virtuales se utilizan para identificar un carril despejado a través de un campo minado. Si bien no imaginamos que la Fuerza objetiva construirá con frecuencia calzones, esta misma técnica se puede utilizar para facilitar la evitación de obstáculos. La navegación de precisión a bordo del vehículo facilita el movimiento a través de áreas severamente restringidas, en caso de que la situación táctica requiera tales maniobras.

​

Figura 2:  Marcadores de carriles virtuales en el mundo real

​

En la Figura 2, el marcado de la recámara del campo minado puede aumentar los marcadores físicos reales. Si se destruyen los marcadores físicos, aún se conserva la capacidad de navegar por la recámara. La señalización de rutas y obstáculos con esta tecnología funcionará en todas las condiciones ambientales para incluir situaciones nocturnas y de visibilidad limitada.

​

En la Figura 3, se inyecta un objetivo virtual en la vista del mundo real de un artillero Mark 38, utilizando un demostrador de entrenamiento de artillería con correa. Este sistema permite que el personal de la Armada se enfrente a objetivos virtuales en modo de fuego real o de fuego seco con la ametralladora Mark 38, mientras está en el mar. Este uso de la tecnología se persigue en nuestro programa Virtual Target Gunnery System (VTAGS).

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Figura 3:  Entrenamiento virtual de apoyo al objetivo en el mar

​

En la Figura 4, se inyecta un tanque T-80 en la vista del mundo real para apoyar actividades como el ensayo de la misión, el entrenamiento de reconocimiento y la identificación de vehículos. La tecnología OMVG-STO puede mejorar enormemente el realismo del entrenamiento de campo actual al inyectar una fuerza virtual realista en el ejercicio.

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Figura 4:  Objetivo virtual integrado en el mundo real, escena en tiempo real

Beneficios previstos y conclusión

​

La tecnología de realidad mejorada OMVG-STO es un método prometedor que puede ayudar a Objective Force a reducir los tiempos del ciclo de decisión al integrar información de comando y control en vistas del mundo real. Puede eliminar el tiempo necesario actualmente para correlacionar pantallas independientes con vistas "fuera de la ventana". La tecnología puede aumentar la letalidad general, al ayudar en ataques coordinados y otras actividades cooperativas entre unidades dispares. La tecnología descrita aquí se puede utilizar para apoyar una fuerza más ágil aumentando el realismo y la frecuencia del entrenamiento. La aplicación de esta tecnología puede conducir a la capacidad de ensayar operaciones futuras de forma realista con poca antelación en el terreno real en vehículos de combate reales. Finalmente, la tecnología se puede utilizar para aumentar la supervivencia de la fuerza al proporcionar una navegación de precisión cuando se requieren maniobras a través de áreas restringidas o durante períodos de baja visibilidad.

Expresiones de gratitud

​

Nuestro agradecimiento a las siguientes organizaciones por su apoyo a esta investigación durante la última década: Centro de Investigación y Desarrollo Automotriz de Tanques del Ejército de EE. UU., Programa de Entrenamiento y Prueba de Fuego Real (OSD), STRICOM del Ejército de EE. UU. Y DARPA.

​

La tecnología de Pathfinder Systems para la inserción de entidades virtuales en el mundo real, vistas en tiempo real, está cubierta por la patente estadounidense 6.166.744.

​

El uso de la tecnología en los programas del gobierno de EE. UU. Está cubierto por el contrato de licencia número STRICOM02-L-0001.