Obstakelmarkering en voertuiggeleiding Science and Technology Objective (OMVG-STO) Augmented Reality of Enhanced Command and Control en Mobility

​

Auteurs

​

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

​

Andy Culkin
US Army Tank Automotive R&D Center
Warren, MI, 48937

De uitdaging

​

Vooruitgang in technologie, verbeterde communicatie en snel veranderende omstandigheden creëren een operationele omgeving waarin beslissingen snel moeten worden genomen en het momentum, eenmaal bereikt, moet worden volgehouden. Door de toename van gezamenlijke en gecombineerde operaties is de behoefte aan realtime-coördinatie tussen verschillende eenheden toegenomen. Deze veeleisende omgeving vereist nieuwe weergaveparadigma's die snelle besluitvorming, beweging en commando en controle mogelijk maken.

Programma overzicht

​

De OMVG-STO-inspanning is het creëren van een goedkope technologie om het situationeel bewustzijn te vergroten door het huidige tactische beeld in realtime te integreren in realtime weergaven. Het systeem biedt extra, intuïtieve displays om nauwkeurige navigatie rond obstakels en door beperkt terrein te ondersteunen. Het OMVG-STO-systeem is uitgerust met de mogelijkheid om gesimuleerde vijandelijke troepen op realistische wijze in real-world views te injecteren om missieoefeningen en schietoefeningen te ondersteunen. Eenmaal volledig ontwikkeld, zal de technologie worden overgezet naar de Objective Force voor integratie in verschillende systemen van het Amerikaanse leger.

Technologie Beschrijving:

​

Het OMVG-STO-systeem maakt gebruik van een unieke implementatie van de Augmented/Enhanced Reality-technologie om realtime "gecombineerde weergaven" te produceren. Het demonstratiesysteem maakt gebruik van een Kalman-filtersuite om de voertuigpositie en -oriëntatie in realtime te verkrijgen op basis van gegevens die door een groep COTS-instrumenten worden verstrekt. Deze positie- en oriëntatie-informatie wordt gebruikt om representaties van de echte wereld af te stemmen op een door de computer gegenereerde virtuele wereld, die een 3D grafische weergave van de huidige commando- en besturingsinformatie bevat. Een afbeeldingssoftware/hardwarecomponent gebruikt een verscheidenheid aan maskerings- en weergaveroutines om de twee afbeeldingen te integreren in de gecombineerde weergaven die in de figuren worden getoond.

​

Het huidige OMVG-STO-systeem ondersteunt het genereren van deze realtime gecombineerde displays van statische en bewegende platforms. Het huidige strap-on demonstratorsysteem is gebruikt om een soepele gecombineerde beeldgeneratie te ondersteunen op zowel stilstaande voertuigen als voertuigen die met snelheden van meer dan 100 km/u rijden. We hebben een absolute vaste positionele nauwkeurigheid aangetoond van +/- 3 tot 5 meter gekoppeld aan een relatieve positionele nauwkeurigheid van +/- 2 centimeter.

​

Technologie Toepassingen

​

De vier figuren in dit artikel vertegenwoordigen standpunten die kunnen worden bereikt met de huidige demonstratiesystemen. In figuur 1 zijn routemarkeringen geïntegreerd in het echte wereldbeeld van een bewegend voertuig. Terwijl het voertuig beweegt, passeren kegels boven hun hoofd en markeren de te volgen route. Faselijnen, doelstellingen, tekens, verzamelpunten en andere afbeeldingen kunnen op dezelfde manier in de scène worden geïntegreerd. Zo'n display kan worden gebruikt om missiebevoorradingsroutes of noodroutes te markeren.

​

Figuur 1:  Virtuele routemarkeringen gegenereerd in realtime

​

In figuur 2 worden virtuele markeringen gebruikt om een vrijgemaakte baan door een mijnenveld te identificeren. Hoewel we ons niet voorstellen dat de Objectieve Kracht vaak een rijbroek zal maken, kan dezelfde techniek worden gebruikt om het vermijden van obstakels te vergemakkelijken. Nauwkeurige voertuignavigatie aan boord vergemakkelijkt de verplaatsing door streng beperkte gebieden, mocht de tactische situatie dergelijke manoeuvres vereisen.

​

Figuur 2:  Virtuele rijstrookmarkeringen in de echte wereld

​

In figuur 2 kan de markering van het mijnenveld stuitligging de werkelijke fysieke markeringen vergroten. Als de fysieke markeringen worden vernietigd, blijft de mogelijkheid om door de stuitligging te navigeren behouden. Het markeren van routes en obstakels met behulp van deze technologie werkt in alle omgevingsomstandigheden, inclusief nachtelijke en beperkte zichtbaarheidssituaties.

​

In figuur 3 wordt een virtueel doelwit geïnjecteerd in het echte wereldbeeld van een Mark 38-schutter, met behulp van een voorbinddemonstrator voor artillerietraining. Met dit systeem kan marinepersoneel virtuele doelen aanvallen in een live- of dry-fire-modus met het Mark 38-machinegeweer, terwijl ze op zee zijn. Dit gebruik van de technologie wordt nagestreefd in ons Virtual Target Gunnery System (VTAGS)-programma.

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Figuur 3:  Virtuele doelondersteuningstraining op zee

​

In figuur 4 wordt een T-80-tank in de echte wereld geïnjecteerd om activiteiten zoals missierepetitie, verkenningstraining en voertuigidentificatie te ondersteunen. De OMVG-STO-technologie kan het realisme van de huidige veldtraining aanzienlijk verbeteren door een realistische virtuele kracht in de oefening te injecteren.

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Figuur 4:  Virtueel doelwit geïntegreerd in real-time scène in de echte wereld

Verwachte voordelen en conclusie

​

De verbeterde realiteitstechnologie van OMVG-STO is een veelbelovende methode die de Objective Force kan helpen de beslissingscyclustijden te verkorten door commando- en controle-informatie te integreren in real-world views. Het kan de tijd elimineren die momenteel nodig is om afzonderlijke schermen te correleren met "buiten het raam"-weergaven. De technologie kan de algehele dodelijkheid verhogen door te helpen bij gecoördineerde stakingen en andere samenwerkingsactiviteiten tussen verschillende eenheden. De hier beschreven technologie kan worden gebruikt om een meer wendbare kracht te ondersteunen door het realisme en de frequentie van training te vergroten. De toepassing van deze technologie kan ertoe leiden dat toekomstige operaties op korte termijn realistisch kunnen worden geoefend op daadwerkelijk terrein in daadwerkelijke gevechtsvoertuigen. Ten slotte kan de technologie worden gebruikt om de overlevingskansen van de strijdkrachten te vergroten door nauwkeurige navigatie te bieden bij het manoeuvreren door krappe gebieden of tijdens perioden van slecht zicht.

Dankbetuigingen

​

Onze dank gaat uit naar de volgende organisaties voor hun steun aan dit onderzoek in het afgelopen decennium: US Army Tank Automotive R&D Center, Live Fire Test and Training Program (OSD), US Army STRICOM en DARPA.

​

De technologie van Pathfinder Systems voor het invoegen van virtuele entiteiten in real-time weergaven in de echte wereld valt onder het Amerikaanse octrooi 6.166.744.

​

Het gebruik van de technologie in programma's van de Amerikaanse overheid valt onder licentieovereenkomstnummer STRICOM02-L-0001.