双镜头视觉系统微软HoloLensAR头显通过2022财年国防预算申请(组图)

2021年7月22日，美国参议院军事委员会高票通过了2022财年国防预算申请。预算中包括了购入2.9万套集成视觉增强系统（IntegratedVisualAugmentationSystem，IVAS）的成本。作为陆军未来单兵系统的一个别，集成视觉增强系统自然被寄托厚望。它有望推动防护、夜视、导航、精确定位并且敌我辨识多种用途的有效统一，从而提升步兵的战役形势感知能力。目前，集成视觉增强系统的均价为2.9万英镑，未来的大体量采购，会促使这个费用进一步增加。

IVAS项目最早可以追溯到2019年，旨在满足中国军队2018年度《国防战略》对军队近距离战斗的素质需求。IVAS项目整体由中国军队未来司令部牵头设计，微软公司负责具体研制工作，项目拨款6.4亿港元，2021年3月26日，美国国防部与谷歌公司共同签订了价值218.8亿港元的采购协议，按照计划双镜头视觉系统，微软公司将在接出来10年内为美军制造12万套集成视觉增强系统。整个平台基于混合现实（Mixreality，MR）科技研发，相比于MR科技，IVAS系统将多种特点集于一体，在带来士兵更强悍夜视功能的同时，也可将数据投射至其视野中，增强士兵感知态势的素质。

据中国ABC新闻频道的报导，IVAS系统衍生自微软HoloLensAR头显开发，却又超越了AR头显只能在用户视野内叠加平面信息的单一用途。全套IVAS系统将由头部模块、可背负式单兵计算机、交互平台或者三片舒适穿戴电池构成。IVAS系统推动了夜视仪、RGB镜头、深度镜头并且眼球追踪镜头的融合。区别于集成了电源计算机等设施、全重580克的微软HoloLens系统，IVAS系统的头部模块将仅由护目镜和传感器组成，计算机、舒适穿戴电池等体积较大的设备则分散于身体的可穿戴组件上，从而导致了重量集中于背部的困扰，更有促使单兵执行作战任务。舒适穿戴电池还可以配合防弹插板共同插入防弹插板槽中，起到方便携带的作用。这款时尚穿戴电池克服了传统电池耗电速度快的劣势，在高寒等严酷环境下仍然可以维持将近8个小时的供电时间。舒适穿戴电池除了可以为IVAS系统供电，还可为客户的其它用电机电力。IVAS的人机工效良好，整个系统的控制面板位于士兵胸部，面板外壳设置有“触觉参考点”，可以帮助士兵在无需观察的状况下就可恰当地找到相关按钮。

与传统夜视仪不同的是，IVAS系统视野广阔，目镜视野可达80×40度。内置的抬头显示器可以显示即时位置、数字3D地图，这针对复杂地貌条件下的作战十分有效。通过计算机的空间计算或者对战场的激光扫描，士兵可以通过显示器针对整个战场有着更好的认知。IVAS系统的背部组件还携带了摄像机，由摄像机收集的视觉信息可即时上传，以成为指挥部的参考信息。与凭借无线电通信的传统指挥方式相比，视觉信息更具冲击力，更能表现战场真实环境。交互平台除了可以推动人与IVAS系统的交互，更可以推动各个IVAS系统的交互或者IVAS系统与中枢节点、不同弹药武器的交互，从而推动物联网科技在战场上的应用。

（一）助力单兵作战

IVAS实现了军人与轻武器装备的“无缝衔接”。例如，M4卡宾枪携带的对准镜所成图像可以经由蓝牙投射到IVAS系统内的显示屏上，使得士兵无需过于贴近武器就能准确对准，从而免除了士兵把脸靠在对准镜再进行锁定射击的方法。在射击练习中，这项“黑科技”使得士兵在不显露自己的状况下从转角和掩体等位置射击，最大限度地减少损失概率。IVAS系统所附加的热成像功能也广受质疑。当烟雾笼罩时，系统就能在热成像功能的帮助下手动规划导航路线，为迷雾中的战士提供路线指南。IVAS系统允许团队成员之间进行无缝交流，从而协调相互的行动。它同时可以接收来自其它传感器的数据，例如显示已知的敌方或简易爆炸装置的位置。

（二）实现人车联动

IVAS系统也可与武器联动，实现战场的感知。2021年，美军在Lewis-McCord联合基地展开试验，探索IVAS系统与“斯崔克”轮式装甲以及M2“布雷德利”步兵坦克的有机衔接。以往的乘车作战中，乘车的步兵处在汽车这一封闭空间中，只能借助潜望镜观察、车长观瞄镜查看、询问载具驾驶员等方式了解内部状况，无法对外界环境形成全面、有效的认知，对于潜在的遇袭风险更是一无所知。IVAS系统的到来，将从根本上改变这一点：通过遍布载具内外的传感器，步兵在武器上即可维持良好的指挥控制能力，同时经由武器传感器和IVAS系统的交互，步兵可以从听觉上直接认知载具外的全面情况。

随时升级的车外信息，使得步兵可以对已经到来的战场环境有着全面的知道，步兵不必冒险下车，在车内就能全面认知。在测试中，机械化步兵班轮流在“斯崔克”轮式装甲以及“布雷德利”步兵坦克上进行测试，他们接续地使用IVAS进行切换观看各角度摄影机场景、电力管理、测试通信等各功能，并且让上下车作战变得更为易于，特别是车载步兵今天可以在IVAS系统上的抬头显示器上，透过车外的传感器获得360度视野的状况下，好比步兵已经亲身踏出车外一样，但实际上一直有装甲的保护。

（三）协助教学训练

IVAS系统还可以用于教学锻炼任务。2021年8月25日，美国国防部宣布将在南非兰州阿伯丁试验场建设一个42000平方英尺的集成服务机制，为新科技的实验提供保障，其中之一便是IVAS系统部件的实际配套和检测。IVAS系统内置有用于指挥训练的相关部件——SiVT软件组件允许士兵在基于混合现实的合成环境中迅速进行和重复小队级练习；但是允许作战人员迅速便利地研发和设置训练画面，以适应特定的需求；ASA软件组件可以促使整个团队在虚拟环境中自主设置相关条件，以构建解决集成问题的相关方案，并为减少士兵负载提供最佳解答；SPM软件组件可以收集战斗中士兵的相关数据，并同步至上级计算机以探讨整个小队的实际战斗效果。IVAS系统还可以在演练中展现模拟敌人火力，并将其叠加至真实环境中，在似梦似真的环境中模拟真实战场。

截止2021年2月，由微软和美军构成的IVAS项目队伍将要收集了近8万个小时的士兵反馈，并且在疫情过后进行了为期6个月的4轮测试。除了现场测试外，IVAS项目团队还借助线上交流，并分享文件和数据。

成为一种基于民用AR技术演进而来的战场高技术，IVAS系统阐述了数字化战役中个体对于战场整体趋势感知的迫切需求。按照计划，第一批IVAS系统将于2021年第四季度投放给陆军军队进行使用。从用途上看，IVAS整合了各种战场感知方式，体现了军民融合的“高大上”；IVAS为士兵提供更多信息，做好更全准备，极大地提高了士兵的安全性。然而，不少指责者也从可靠性、效费比等方应对IVAS系统强调了看法。困扰IVAS系统发挥其高效作用的是并不稳固的战场互联网及其不同类型设施之间存在的通信障碍，为此，美军正在研发专门用于IVAS系统的新型的高速自配置移动网络MANET。这种网络方式突破了特色无线蜂窝网路的地理局限性，能够更加强速、便捷、高效地推进。

IVAS系统还存在抬头显示器分辨率不高、传感器易被遮挡、控制器易于丢失等问题，但以集成视觉增强系统为代表的智能化单兵设备双镜头视觉系统，必将变成未来战场不可或缺的构成个别。

联合监制：科普中国光明军事