Открыть список
Как стать автором
Обновить
0
Рейтинг
WayRay
Мы разрабатываем голографические дисплеи

Война и мир. Дополненная реальность в прицелах и навигационных системах

Блог компании WayRayНаучно-популярноеAR и VR
В эту пятницу мы предлагаем поговорить об эволюции прицелов, в которой свою роль сыграли и технологии дополненной реальности.

Большинство технологических прорывов и новых технологий чаще всего выковываются в горниле войны, и в войне же испытываются и совершенствуются.



Коллиматорные прицелы и проекционные дисплеи (HUD) – не исключение. Попытки улучшить прицельные приспособления огнестрельного оружия предпринимались с момента его изобретения. Были эксперименты с открытыми и закрытыми прицелами.

Изобретались всевозможные виды и формы открытых прицелов с мушкой и целиком:



Кольцевые прицелы, апертурные и диоптрические:





Дальнейшее улучшение включало в себя установку в прицелы линз и привело к созданию оптических прицелов. Добавление в оптические прицелы электронных компонентов стало причиной создания коллиматорных и голографических систем и далее усложнилось до гиростабилизированных систем, баллистических вычислителей и, наконец, проекционных дисплеев и систем с дополненной реальностью.

Первыми электронными прицелами стали коллиматоры.

Коллиматорный прицел (в англоязычных источниках прижилось название reflector sight) — это оптическое устройство, которое комбинирует естественное изображение цели с параллельным изображением прицельной марки, спроецированной в бесконечность.



Это дает два больших преимущества: во-первых, можно целиться двумя глазами, что не сужает поле зрения и позволяет своевременно реагировать на изменение обстановки; во-вторых, прицельная рамка проецируется в глаз параллельным потоком и остается на оптической оси прицеливания независимо от положения головы оператора – марка перемещается по линзе прицела, но остается на точке прицеливания.

Оптические прицелы позволяют производить высокоточные выстрелы на большие расстояния, но по скорости прицеливания и эффективности работы с целями, которые быстро передвигаются, коллиматорные прицелы значительно выигрывают.



Эта технология была разработана и запатентована в 1900 году ирландским оптиком Говардом Граббом.


Говард Грабб со своим изобретением

Причем технология изначально создавалась как для стрелкового оружия, так и для всевозможных орудийных платформ. Формирование прицельной марки может осуществляться путем сбора естественного света, оптическим волноводом, но современные системы в основном используют активную подсветку светодиодами или лазером.

Коллиматорные прицелы успели поучаствовать в Первой Мировой войне. Например, они устанавливались на истребители Альбатросс и Фоккер.


Fokker D.VII, Скриншот из игры Rise Of Flight

К началу Второй Мировой войны эта технология стала достаточно распространенной. Особенно в тех условиях, когда было необходимо мгновенно и точно рассчитывать расстояние до цели, ее скорость и направление, а также учитывать упреждение выстрелов – в авиации, ПВО, на флоте.

Ниже — распространенный британский коллиматорный прицел MARK – 9. Его можно было увидеть на турелях и оборонительных пулеметах бомбардировщиков, а также на счетверенных зенитных установках.



А это уже прицелы с баллистическим вычислителем. Передовые технологии своего времени!





Как это работает:





Позднее к изображению прицельной марки и баллистическому вычислителю добавились другие нужные данные, такие как режимы работы двигателей, навигационная обстановка и т.п.

Появился классический авиационный проекционный дисплей:





Как правило, военные технологии находят свое мирное применение. Так произошло в гражданской авиации, где самым главным является максимальная безопасность.

По статистике, самые опасные и напряженные периоды полета – это взлет и посадка. В эти же моменты пилоты авиалайнера испытывают максимальную информационную нагрузку.

Проекционные экраны впервые стали устанавливаться в гражданские авиалайнеры в начале 80-х в Аляске. В отличие от боевых, гражданские проекторы крепились к потолку, а отражатель откидывался только по мере необходимости:





Основная задача этого прибора – обеспечивать взлеты и посадки ночью и в сложных погодных условиях. При посадке экран выводит направление на правильную взлетную полосу, оптимальную глиссаду и даже вычисляет точку касания. Все это позволяет пилоту не отвлекаться на приборы и постоянно держать ВПП в поле зрения.

Проекционные дисплеи до сих пор широко применяются в военной авиации, но у них есть существенный недостаток. Воздушный бой происходит в трехмерном пространстве, что вынуждает пилота крутить головой на 360 градусов, а жизненно важная информация выводится на стационарно закрепленный экран.



Именно поэтому конструкторы уже давно думают об интеграции HUD в летный шлем.

Первая серийная попытка у ВМС США была предпринята в 1969 году и называлась VTAS (Visual Target Acquisition System). В первом поколении опускающийся монокуляр позволял пилоту осуществлять захват цели и наведение бортовых ракет воздух-воздух без использования стационарного проекционного дисплея.





Отечественные аналоги были разработаны для МИГ-29 и СУ-27, выполняли те же функции и назывались «Сура» и «Щель».





Вертолетчиков также не обошли вниманием. В знаменитом КА-50 применялся комплекс Обзор-800.



А пилоты Апачей пользуются уже более продвинутыми монокулярами IHADSS:



Это уже более серьезное устройство, обеспечивающее не только целеуказание, но и навигацию, вывод изображения в инфракрасном диапазоне для ночных полетов и многое другое.

При этом обучение работе с IHADSS очень сложное, долгосрочное и вызывает жуткие головные боли. Пилот буквально адаптируется к режиму хамелеонного зрения, когда зрачки правого и левого глаза начинают работать асинхронно. Еще этот навык забывается после длительного перерыва, и приходится адаптироваться заново.

Современные системы лишены этого недостатка, так как являются бинокулярными. Вот некоторые из них:

Шлем для пилота ПАК ФА:



Шлем для пилота от BAE Systems:



Современные системы гораздо легче и совершеннее первого поколения, они способны выводить все возможные данные по работе бортовых систем, управлять режимами полета и навигации, а также обеспечивать вывод улучшенного и обработанного изображения в реальном времени.



И если первые прототипы в прошлом веке не пошли в серию из-за большого веса и риска для шеи пилота, то в настоящем эта проблема решена:




Военные новинки адаптируются для гражданского применения, вот, например, разработка концерна THALES для гражданской авиации:



Есть еще она сфера, где жизненно важна навигация в трехмерном пространстве — это подводная работа. Divers Augmented Vision Display (DAVD) предназначен для навигации, связи и облегчения работы водолазов.



Вот как работает комплекс:



Можно утверждать, что с развитием технологий HUD мы увидим все новые и новые виды прицелов для разного рода оружия, а также системы, которые сделают полеты гражданской авиации еще более комфортными для пилота и безопасными для пассажиров.
Теги:прицелыавиациядополненная реальностьwayrayhud
Хабы: Блог компании WayRay Научно-популярное AR и VR
Всего голосов 35: ↑35 и ↓0 +35
Просмотры19.2K

Комментарии 49

Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Похожие публикации

Лучшие публикации за сутки

Информация

Дата основания
Местоположение
Швейцария
Сайт
wayray.com
Численность
51–100 человек
Дата регистрации

Блог на Хабре