图片由Meta Immersive Synthetics提供

在I/ITSEC 2021一睹实惠小巧的航空训练方案

Sébastien Lozé |
2021年11月29日
游戏引擎凭借其丰富的实时视觉效果,在廉价、灵活、开源的模拟解决方案中成为不可或缺的一环,迅速地在众多领域中赢得一席之地。但是,许多解决方案只关注视觉效果,没有利用虚幻引擎等游戏引擎中内置的逻辑、编程和物理系统。

Meta Immersive Synthetics(MIS)是Meta Aerospace的一个部门,他们希望开发一系列即插即用的国防训练系统,改变当前这种模式。他们的各个平台都使用虚幻引擎作为核心,使用引擎的逻辑模块和游戏质量级图像满足军事模拟需求。
图片由Meta Immersive Synthetics提供
除了提供近距离和远距离的精细图像外,平台还采用了“视觉即模拟”的方法,识别环境中每个元素的成分构成,以便计算反射率和热特征等属性。MIS还通过在VR中运行模拟,将模拟器的物理占用面积降到了最低,这自然会降低整体成本。

第一个达到成熟原型阶段的平台是NOR,这是一个基于虚幻引擎的模拟平台,专为规模化应用而构建。NOR的首个应用是Air Tactics Trainer模块,该模块将在基于VR的紧凑型解决方案中使用。通过这种简单的装置,飞行员可以在一个详细而精确的地形中飞行,了解战斗场景,处理紧急情况,并体验任何可以想象的条件,而所有这一切都不会造成真实飞机的使用费用和后勤挑战。

NOR将在佛罗里达州奥兰多市的I/ITSEC 2021大会中展出。与会者将有机会在Meta Immersive Synthetics的展位中亲自尝试该系统,驾驶F-16穿越内华达州的一片地形,并且无需事先接受培训或拥有模拟器使用经验。

模拟的新方向

Meta Aerospace从事模拟器建造业务已经有很长一段时间了,但是MIS正在开发一个全新的系统,它更加灵活、可扩展,并且能够适应未来的需求。MIS使用虚幻引擎作为这个新系统的支柱,它提供了游戏引擎的渲染能力,以及易用性、可编程逻辑和健壮的源代码,可以适应不断变化的模拟需求。
“显然,就渲染和游戏技术所提供的各种特性而言,军队没有必要跟上游戏行业的步伐。”Meta Immersive Synthetics总经理Niclas Colliander说,“你希望在枪战游戏中实现的那种很酷的弹道机制,与模拟中所需的物理机制基本上是相同的。应该利用已有的一切来增强功能,而不是专注于开发游戏引擎所不具备的功能。”

Colliander借鉴了他在瑞典空军的经验,为这个新方向提供了参考。他曾驾驶战斗机10年,但对中队里的训练模拟器并不满意。“我们驾驶的是价值数亿美元的飞机,但模拟器中的视觉效果看起来比我在家里玩的电子游戏还要古老。”他说,“那些模拟器是世界上最顶级的,但所有的东西都基于单核计算设计,代码库笨重、庞大、陈旧。我们甚至还需要专门受过培训的人员来启动模拟器,这不是2021年仍应存在的情况。”
Colliander补充说,通常每个中队都有一个模拟器,每个模拟器至少要花费1500万美元。Colliander说,MIS的目标是借助虚幻引擎的功能创造更易于上手的模拟器。

高效的部署降低了成本并有助于推广

“我们可以给人们戴上家用级头盔,买套操纵杆和油门,然后他们就可以在VR中飞翔了,这时候,我们为什么还需要这些价值1500万美元的穹顶呢?”Colliander反问道,“我们的目标是,以之前成本中的一小部分为每位飞行员配备一个模拟器,也就是我们将在I/ITSEC中展示的NOR系统。”

对MIS来说,在I/ITSEC演示NOR只是一个开始,随着用例的增加,公司还计划开发更多模块。例如,NOR即将推出的一个模块——JTAC Trainer,将在Immersive Display Systems Inc.的I/ITSEC展位上展示。

“这是一个互操作性模块,确保平台可以使用所有军事语言,并与所有人互动。”Colliander说,“有一些插件可以做到这一点,但是不一定达到了即插即用的集成程度。”

利用AI增强环境数据源

虽然许多公司正在使用GIS数据、卫星数据、3D模型和摄影测量来描绘他们周围的场景,但这些用途往往被限制在了某些分辨率下。“摄影测量应用的一个固有问题是,如果靠得足够近,场景看上去就会变得模糊浑浊。”Colliander说。

为了在所有分辨率下都能逼真地描绘场景,MIS结合使用了卫星图像、高程数据、道路网地图和电网地图等数据,将它们层层叠加,以诠释和增强视觉效果。
图片由Meta Immersive Synthetics提供
为了进一步诠释,这个系统还使用神经网络根据场景中各个元素的成分(草、砾石、岩石和沥青等)对其进行标记。系统能够使用这些标记进行传感器建模,并将反射率和贮热能力等数值分配给场景中的不同部分。
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处在核心位置的虚幻引擎

“我们采取了一种与环境高度耦合的方法。”Colliander说,“我们认为,创造视觉效果和进行模拟所需的信息完全相同。将两者分开是一种旧思维。”他补充说,MIS正在将同样的方法应用到军用车辆中,其中视觉效果与构成车辆的真实世界材料相耦合,使他们有机会根据车辆的成分构成模拟雷达截面、视觉特征和红外特征。

系统中也集成了精确的物理机制和有效的坐标系。为了说明这些元素的重要性,Colliander引用了一个游戏参考。“在游戏中,互动通常发生在附近,或者你也可以假装它发生在很远的地方。”他说,“但如果要在模拟现实生活的环境中进行战斗机训练,就需要能够与数百公里外的地方进行互动,同时保持精度。”Colliander说,因此MIS在其一站式解决方案中集成了64位物理和椭球体世界坐标系统。
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证明这项技术

I/ITSEC的NOR展览是MIS对这种新模拟方向的首次展示,但这只是开始。通过对NOR的展示,这家公司希望告诉和教导模拟社区,基于虚幻引擎实现高度可用的系统是可能的。

Colliander说,他们的目标是增加更多用例,每个用例都将与前一个相关联,最终在所有领域和任务中完整地实现“从士兵到将军”的能力。应用将包括“人在回路”模拟,无论是地面或飞机中的人员,还是坐在规划室中观看战略博弈的将军,都将涉及在内。

Colliander透露说,“NOR”这个名称源自工程学中“NOT”和“OR”逻辑门的缩写,通过对它们进行组合和配置,几乎可以解决任何问题。“我们的想法是让NOR成为一个可以满足任何模拟类型的环境。”他说,“有了实用的物理引擎和逼真的副本模型,就可以像模拟战斗机一样轻松地模拟地面上的坦克或人。”

他补充说,MIS之所以选择战斗机作为第一个用例,是因为公司认为这是最复杂的模拟训练应用之一。“如果我们能够制作具备所有这些功能的战斗机模拟器。”他说,“那么我们就几乎能够做任何事情。”

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