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美军步兵AR装备的现况和未来发展

多米特 情报分析师 2023-02-28

步兵是最为传统的兵种,从第一次世界大战到今天,战斗方式并没有什么重大的改变。唯一不同的,大概只有步枪的射速变的更快; 过去挂在身上各个部位的装备,逐渐整合到战术背心上、夜视仪让士兵拥有夜间视野,无线电能更快速传递与接收命令。但在战场上,卧倒、手榴弹、火力压制与小组战术仍是一般步兵最熟悉的东西。

美国陆军与微软公司正在研发的「整合式视觉增强系统」(Integrated Visual Augmentation System, IVAS),让步兵真正跨入信息化作战的领域。图/取自美国陆军网站

不过美国陆军与微软公司正在研发的“整合式视觉增强系统”(Integrated Visual Augmentation System, IVAS),即将改变这种情况,让步兵真正跨入信息化作战的领域。


步兵信息化作战的AR装备



美国陆军这款IVAS的前身,是微软公司所推出的Hololens 2眼镜,属于一种增强现实(Augmented Reality, AR)技术。与虚拟现实(Virtual Reality, VR)建构一个完全虚拟的世界不同,扩增实境是在真实的世界中,添加更多原本不存的影像,藉由真假世界的融合,与人类产生互动。

这最好的例子是任天堂所推出的宝可梦手机游戏,玩家可以借由手机画面,看到在现实世界中不存在的宝可梦角色,进而在街头四处抓宝。IVAS也利用类似的技术,让士兵可以看到在真实战场上不存在的信息,进而强化战斗力。

其实这并非什么新颖的概念,在战机上已使用很久的抬头显示器(HUD)就是这种扩增实境的雏形。抬头显示器会将飞行员所需要的信息,投影到一块特殊玻璃上,让飞行员不用低头查看飞行仪表,就能在飞行或空战过程中,掌握所有情况,还能辅助锁定敌机与瞄准炸射目标。

美国陆军这款IVAS的前身,是微软公司所推出的Hololens 2眼镜,属于一种增强现实(Augmented Reality, AR)技术。图/取自美国陆军网站

抬头显示器后来更发展成头盔显示器,所有的资料直接投影到面罩上,更为便利,飞行员能直接以目光追踪并锁定目标,快速发射飞弹。只是这种系统在过去非常昂贵,IVAS企图利用民间公司所发展的产品,以较便宜的价格,大量配备在一般步兵身上。

整套IVAS的硬件部份,包括了一个安装在护目镜上的抬头显示器,这个护目镜上还配备了各式侦测器,提供夜视、热影像与测距功能。这个多功能护目镜连接到士兵身上的穿戴型电脑上,并由电池供电。整体重量约1.54公斤,其中有差不多1.08公斤,都在头部的护目镜上。同时也整合了个人无线电与无线网络系统,让士兵能从抬头显示器上,看到整个战场的实时立体地图,即使是在黑夜或烟雾迷漫的战场上,也能透露夜视、热影像系统来侦察敌军,快速标定威胁所在位置,实时分享作战信息。

除了利用本身的侦测器获得信息,IVAS还能连结步枪上的光学瞄准仪,让士兵不用冒着被击中的风险,只要将步枪伸出墙角或掩体,就能从护目镜上的抬头显示器,看到步枪所瞄准的目标,并立即开火。这样的功能大幅增强士兵在狭小环境中的作战能力,在城镇战中特别有用。

此外IVAS还能连结装甲运兵车或步兵战斗车上的360度全景摄影机,让士兵们不用冒险下车,就能看到周边的情势。这有助于机械化步兵随时掌握战况,提前拟定作战计划,不会在一开始下车战斗时,处于完全陌生的环境中。

IVAS还能连结装甲运兵车或步兵战斗车上的360度全景摄影机,让士兵们不用冒险下车,就能看到周边的情势。图/取自美国陆军网站



IVAS测试情况引起疑虑



由于IVAS本身就是一种增强现实的装备,所以非常适合用于日常训练,内建「小队沉浸式虚拟训练系统」(Squad Immersive Virtual Trainer, SiVT),能将训练内容与虚拟的敌人,直接投影在每个士兵的抬头显示器上,让士兵看到未来的战场情况。演训结果,还可透过战术云端套件(Tactical Cloud Package, TCP)上传到云端系统,供教官分析。

可以说一套IVAS就可取代过去的通讯、侦搜索、图资与训练等系统,也因此受到美国陆军的青睐,不遗余力发展推动,并与微软公司签下了十年提供12万套IVAS的合约,总价高达220亿美元。

不过IVAS计划也受到诸多的批评,首先是民间的Hololens 2眼镜,是否适合军事使用,从一开始就受到质疑。军用版的发展也是一波三折,初期的产品并不稳定。目前美国陆军已小规模采购五千套IVAS 1.0版,供基层部队进行作战测试与评估(DOT&E),结果出现许多问题。有士兵表示,使用IVAS数小时以后,容易出现晕昡、想吐、眼睛疲劳与肩颈酸痛等症状,而且汗水或雨水很容易渗入护目镜中,形成的水气会严重影响抬头显示器的清晰程度。同时故障率偏高,夜视系统不稳定的问题仍未完全解决。

许多批评者认为,在家中使用Hololens 2眼镜玩射击游戏,与在真实的战场上使用IVAS进行战斗,是完全两回事,美国陆军低估了两者的差异性。IVAS夜视系统的视野虽然可达80度,较传统的夜视镜好上许多,但夜视镜只有在夜间战斗时使用,IVAS却必需全时间配戴,在日光充足的时候,反而影响了士兵的周边视野。

这也导致测试时,部分士兵的射击反应速度变慢,击中敌方目标的数目也下降。此外IVAS的操作方式并不够直觉,整合各种侦测器的护目镜,体积很大,也容易曝露士兵位置。

许多批评者认为,在家中使用Hololens 2眼镜玩射击游戏,与在真实的战场上使用IVAS进行战斗,是完全两回事,美国陆军低估了两者的差异性。图/美联社

不少受测者都认为,他们更喜欢现有的「网络战士」(Nett Warrior)系统与新型的双筒式夜视镜ENVG-B。前者是供基层指挥官使用的战术信息系统,可以将作战指令,战场信息直接传送到士兵身上的终端机; 后者正在逐步取代传统式的厚重夜视镜,能提供更清晰的夜视与热影像功能。

这两者虽然未整合成一个单一系统,却能彼此配合使用,在ENVG-B读入Nett Warrior所提供的信息,也因此受到基层士兵的好评。包括美国国会也对IVAS的发展有疑虑,不只删除了部份预算,还继续加码采购ENVG-B,以防IVAS最后走向失败。



前景不明的IVAS展示步兵改革方向



不过美国陆军对于IVAS计划仍然非常有信心,要求微软公司持续发展。目前已经在IVAS 1.0的基础上,推出IVAS 1.1,新增改良过的低光度侦测器,能更有效侦测到视线不良处的敌人,而IVAS 1.2则重新设计了整个护目镜的外观,让全套系统的重量减轻。

美国陆军计划在未来继续采购IVAS 1.1与IVAS 1.2,虽然不会马上变成部队的标准装备,但将扩大测试的范围。负责的官员说,IVAS初期的表现虽然不尽人意,不过就像一开始的移动电话,大又不便,后来却发展出小巧成熟的iPhone,IVAS也具备一样的潜力。

美国陆军计划在未来继续采购IVAS 1.1与IVAS 1.2,虽然不会马上变成部队的标准装备,但将扩大测试的范围。图/取自美国陆军网站

美国陆军会如此坚持这个计划的原因,是IVAS只是整个拼图的一小部份。未来随着各式无人载具的普及运用,配备IVAS的士兵,可以随时取得无人机或地面战斗机械人的画面,协助判断敌军目标,下达开火指令,其扩展的侦搜与作战能力,将极为惊人。

另外IVAS的所有信息都以云端共享的方式储存,随着人工智能技术的快速发展,这些储存在云端的信息,可由人工智能协助处理。不只能更快找出敌人位置,分析目前的战场情势,将来甚至能介入指挥链,提供基层指挥官最佳的战术建议,并协助指挥每一个士兵。

因此IVAS虽然前景不明,有可能成为被美军放弃的诸多实验性计划之一,但已描绘出传统步兵的改革方向。过去步兵常被认为是最没有技术性的兵种,却也是最难以取代的部队,因为无论科技如何进步,最后都需要步兵来清理战场与占领目标。


随着科技日新月异,现在能投资在步兵身上的装备与训练,已经非常多,绝不是一把步枪与一柄刺刀而已。 国军会坚持一定要保留刺枪术,背后的真正原因,应该是装备、师资、场地、训练经费都严重不足,而刺枪术是最便宜、又是能最快展现训练成果的方法。

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