战争与和平。 视觉和导航系统中的增强现实

这个星期五,我们提议谈论视觉的发展,其中增强现实技术也发挥了作用。

大多数技术突破和新技术通常是在战争的坩埚中锻造的,并且在战争中经过检验和改进。



准直仪的瞄准镜和投影显示器(HUD)也不例外。 自发明以来,人们一直在努力改善枪支的视线。 已经进行了开放和封闭景点的实验。

发明了各种各样的形式和带有前视镜的开放式瞄准具,以及整体形式:



环形瞄准镜,光圈和屈光度:





进一步的改进包括在瞄准镜中安装了透镜,并导致了光学瞄准镜的创建。 将电子组件添加到光学瞄准镜中导致了准直仪和全息系统的创建,然后使陀螺稳定系统,弹道计算机以及最终的投影显示器和增强现实系统变得更加复杂。

最初的电子瞄准器是准直仪。

准直仪瞄准镜(反射镜瞄准器的名称在英语来源中已被使用)是一种光学设备,将目标的自然图像与投射到无穷远的瞄准标记的平行图像结合在一起。



这具有两个主要优点:首先,您可以用两只眼睛瞄准,不会缩小视野,并且可以及时响应情况的变化; 其次,瞄准镜框以平行流的方式投射到眼睛中,并且不管操作者头部的位置如何,都保持在光学瞄准轴上-标记沿观察镜移动,但仍保持在瞄准点上。

光学瞄准镜可让您在远距离上拍摄高精度的照片,但是在瞄准速度和工作效率高,目标移动迅速的方面,准直瞄准镜会显着受益。



这项技术是由爱尔兰配镜师Howard Grabb在1900年开发并获得专利的。


霍华德·格拉布(Howard Grubb)的发明

而且,该技术最初是为小型武器和各种武器平台开发的。 可以通过使用光波导收集自然光来形成瞄准标记,但是现代系统主要使用带LED或激光的主动照明。

准直仪的瞄准镜成功地参加了第一次世界大战。 例如,它们安装在战斗机信天翁和福克战斗机上。


福克D.VII,Rise Of Flight的截图

到第二次世界大战开始时,这项技术已变得相当普遍。 特别是在那些需要立即准确地计算到目标的距离,其速度和方向,并且还要考虑到先发制人的情况下-在航空,防空和海军中。

下面是常见的英国MARK-9准直仪瞄准器,可以在炮塔和轰炸机的防御机枪以及四个防空架上看到。



这些都是带有弹道计算机的景点。 时代的先进技术!





运作方式:





后来,其他必要的数据被添加到标线和弹道计算机的图像中,例如引擎工作模式,导航条件等。

经典的航空投影显示器已经出现:





通常,军事技术可以和平应用。 这发生在民航上,其中最重要的是最大的安全性。

据统计,最危险和压力最大的飞行时间是起飞和降落。 同时,客机的飞行员承受着最大的信息负荷。

投影屏最初于80年代初在阿拉斯加的民用飞机上安装。 与战斗不同,民用投影仪安装在天花板上,反射器仅在需要时才倾斜:





该设备的主要目的是在夜间和恶劣天气条件下提供起降。 降落时,屏幕会显示通往正确跑道的方向,最佳滑行路径,甚至可以计算出接触点。 所有这些使飞行员不会被设备分散注意力,并始终保持跑道可见。

投影显示器仍被广泛用于军事航空中,但是它们具有明显的缺点。 空战发生在三维空间中,这迫使飞行员将其头部旋转360度,重要信息显示在固定的屏幕上。



这就是为什么设计师长期以来一直在考虑将HUD集成到飞行头盔中的原因。

1969年,美国海军进行了首次尝试,被称为VTAS(视觉目标采集系统)。 在第一代中,下降的单筒望远镜使飞行员无需使用固定的投影显示器就可以捕获目标并直接引导空空导弹。





为MIG-29和SU-27开发了家用类似物,它们具有相同的功能,分别称为“ Sura”和“ Slit”。





直升机飞行员也不容忽视。 在著名的KA-50中,使用了Obzor-800复合机。



Apache飞行员使用更高级的IHADSS单筒望远镜:



这是一种更为严格的设备,不仅可以提供目标名称,还可以提供导航,夜间飞行的红外图像输出等等。

同时,使用IHADSS的培训非常复杂,长期,并且会引起严重的头痛。 当左右眼的瞳孔开始异步工作时,飞行员从字面上适应了变色龙视觉的模式。 长时间休息后,也会忘记此技能,您必须重新适应。

现代系统是双目的,因此没有这种缺点。 以下是其中一些:

飞行员PAK FA的头盔:



BAE Systems的飞行员头盔:



现代系统比第一代系统更轻巧,更完善,它们能够显示有关机载系统运行的所有可能数据,控制飞行和导航模式,以及实时提供经过改进和处理的图像。



如果上世纪的第一批原型由于重量大和飞行员颈部受伤而没有进入批量生产,那么目前这个问题已解决:




军事创新适合民用,例如THALES民用航空业务的发展:



还有一个领域,在三维空间中的导航至关重要-这是水下工作。 潜水员增强视觉显示(DAVD)旨在导航,交流和促进潜水员的工作。



这是综合大楼的工作方式:



可以说,随着HUD技术的发展,我们将看到越来越多类型的瞄准镜可用于各种武器,以及将使民航飞行对飞行员来说更加舒适,对乘客安全的系统。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN405125/


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