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.
Комментарии (49)
Shmulinson
07.07.2017 17:05На многих автомобилях HUD-ы появляются. Тоже в некотором роде дополненная реальность, хотя и очень ограниченно. И что характерно — беспилотные автомобили тоже считаются перспективным направлением.
SpaceEngineer
07.07.2017 17:08+8Ожидал технических подробностей — как работает баллистический вычислитель, как работали шлемы 70-80-x годов — но обломался.
Nuwen
07.07.2017 17:32+1Пилот буквально адаптируется к режиму хамелеонного зрения, когда зрачки правого и левого глаза начинают работать асинхронно.
Вот это очень интересно. Это вообще возможно? Всегда считал что человеческим глазам двигаться по хамелеоньи не даёт жёсткая схема иннервирования, вроде как дифференциал не даёт колёсам вращаться с общей скоростью, отличной от скорости вращения карданного вала.
Читал ещё такое:
http://blogerator.org/page/informacionnaja-peregruzka-evoljucionnyj-barier-apache-mnogozadachnost-vnimanie
но считал выдумками.Zmiy666
07.07.2017 18:41нет, не связана, иначе не было бы людей с косоглазием. С детства люди учатся смотреть в одну точку обеими глазами при этом работа мышц в разных глазах различна. Пилоту же для работы с интерфейсом надо научится не просто смотреть разными глазами независимо, но и обрабатывать информацию по двум разным каналам. Это уже область создания второго потока сознания. Поэтому пилоты могут после таких тренировок читать 2 разные книги одновременно.
Nuwen
08.07.2017 04:06+1Косоглазие всё же не подразумевает независимого движения осей зрения как у хамелеона. При страбизме оси зрения не могут сфокусироваться на одной точке и хоть и плавают, но только в горизонтальной плоскости относительно друг друга. Обычный человек тоже легко может скосить глаза к переносице, например, либо наоборот, развести оси зрения смотря на близкий предмет так, чтобы тот казался раздвоенным. Развести же оси зрения в разные стороны, левую влево а правую вправо — здоровый человек обычно может на считанные градусы. Не говоря уже о том, чтобы смотреть одним глазом вверх, а другим вниз. Обоими глазами легко, а поодиночке — нет.
Поэтому пилоты могут после таких тренировок читать 2 разные книги одновременно.
Вот это и вызывает самые большие сомнения в достоверности. Я бы очень хотел читать по две книги за раз, или читать одним глазом одну страницу, а вторым в это же время уже следующую. Сильно сомневаюсь что это не миф.Zmiy666
08.07.2017 05:40хм… тогда как на счет инсультников, которым парализовало половину лица? Такое встречается, но при этом один глаз двигается, а второй нет. Или например мочеиспускание, которое по идее человек осознанно контролировать не может, но учится и прекрасно контролирует.
Просто вопрос длительных тренировок. Много усилий надо прикладывать, чтоб рассогласовать работы мышц если до этого так никогда не делал. Вполне естественно, что у здорового человека ничего не выйдет, на велосипеде например тоже не с первого раза едут.
Примерно так же учатся например обоерукому бою, переучиваясь двигать независимо каждой рукойNuwen
08.07.2017 08:01Ну, паралич на то и паралич, а остальные ваши примеры не подходят, ведь руками человек синхронно не действует, а поездка на велосипеде и контроль мочевого сфинктера подпадают под существующие механизмы обучения моторике.
AYrm
08.07.2017 07:13Читать одним глазом страницу, а вторым следующую — по сути мы так и читаем в разной степени. Но глаза смотрят в одну точку. Это верно.
Считывание вначале обучения чтению идет побуквено, потом довольно быстро кусочками и целыми словами. Нормально читающий человек считывает три строки скользя взглядом вдоль них. Если обучиться скорочтению — можно скользить взглядом не вправо-влево (обратный ход тоже читает в какой-то степени) и вниз, а просто вниз.
Кстати правильное соотношение ширины столбцов, размера и вида шрифта при верстке не просто так, а именно для облегчения этого процесса.
Valerij56
07.07.2017 18:17-2Большинство технологических прорывов и новых технологий чаще всего выковываются в горниле войны, и в войне же испытываются и совершенствуются.
Спорное утверждение. И ваши голографические дисплеи, я думаю, скоро безнадёжно отстанут от конкурентов, выпускающих свою продукцию на широкий мировой рынок гражданской продукции.
Поймите меня правильно. Я желаю вам всех и всяческих успехов, но понимаю, что работая исключительно для узкого сегмента рынка (отечественного ВПК) вы неизбежно не выдержите конкуренции и отстанете от мировых лидеров, которые смогут выделить на исследования и разработки на порядки большие суммы, и смогут эти суммы вернуть с прибылью. Это мы уже видели в недавней истории неоднократно.MaxAlekseev
07.07.2017 18:54+3И ваши голографические дисплеи, я думаю, скоро безнадёжно отстанут от конкурентов, выпускающих свою продукцию на широкий мировой рынок гражданской продукции.
Вы бы ознакомились на что ориентирована компания, а то уже нарисовали мрачные перспективы и как оно у других.Valerij56
07.07.2017 19:15-1Тем не менее именно с процитированной мной фразы начинается обсуждаемая статья. Возможно она создаёт ошибочное впечатление.
Но увы, эта фраза там есть.
Nuwen
08.07.2017 04:22И ваши голографические дисплеи, я думаю, скоро безнадёжно отстанут от конкурентов, выпускающих свою продукцию на широкий мировой рынок гражданской продукции.
Вам действительно надо поближе ознакомится с теми продуктами, которыми планирует заниматься компания. Судя по предыдущим постам здесь — никакого отношения к голографическим дисплеям их разработка не имеет. Обычная попытка обмануть несведущего потребителя. Не думаю, что военные приёмщики купились бы на такое, такой обман возможен лишь в гражданском маркетинге.
Всё что они показали — якобы голограмма дополненной реальности на лобовом стекле автомобиля. Все их видео продукта сняты фиксированной видеокамерой с места водителя, либо вообще снято с экрана, что сразу наводит на мысль что всё что они предлагают — обычное отражение на лобовом стекле от обычного экранчика устройства вроде смартфона. Полным полно таких приложений, которые просто отображают информацию на смартфоне в зеркальном виде, чтобы его можно было положить на приборную панель и наслаждаться дополненной реальностью не хуже чем у Тони Старка.
Вопрос к авторам этого чудо-изобретения: Если я не прав, и ваша технология это не только патентованная зеркальная полупрозрачная плёночка на внутренней поверхности лобового стекла, то почему бы не продемонстрировать на видео, что дополненное изображение имеет тот же параллакс как и то, к чему это изображение дополняется? Типа как на этой же гифке из вашего поста:
Valerij56
08.07.2017 07:16Вам действительно надо поближе ознакомится с теми продуктами, которыми планирует заниматься компания.
Пока мне это интересно, но, похоже, не очень актуально. Я оспариваю только конкретный постулат, и намёк (который вы, как мне кажется, тоже уловили) на сделанный на этой основе маркетинговый вывод. По моим представлениям в ближайшее время системы дополненной и виртуальной реальности действительно могут выйти на широкий потребительский рынок (но могут и не выйти — это обычный предпринимательский риск!), технологии к этому практически готовы.
Небольшие (и лёгкие!) экраны высокого разрешения уже существуют и не дороги, разнообразные датчики и системы беспроводной передачи данных, аккумуляторы и камеры тоже — осталось всё это собрать вместе, оснастить оптической системой и напечатанным на 3Д принтере корпусом, и, самое сложное, соответствующим программным обеспечением. При массовом изготовлении себестоимость такого девайса будет как у телефона или планшета, не больше — а это уже массовый рынок при условии поддержки формата со стороны производителей контента.
Я не знаю внутреннюю кухню компании. Возможно, она нацелилась на наших военных, как почти единственного платёжеспособного заказчика внутри страны, и хочет им что-то предложить. Ничего не имею против. Просто обращаю внимание, что ёмкость мирового гражданского рынка намного больше. Это касается и реальных голографических дисплеев, и псевдоголографических систем виртуальной реальности.Nuwen
08.07.2017 08:03Я имел ввиду, что эта компания пока что не может предложить ничего сравнимого с тем, что используют военные.
boogiebomzh
07.07.2017 18:18+1В фильме «Огненные птицы» пилот Апача в исполнении Николаса Кейджа испытывает драматические проблемы с использованием такого монокуляра из-за какой-то проблемы со зрением, не помню уже. Вроде бы, ведущий глаз был левый, а монокуляр висел справа, и это ему сильно мешало.
rstepanov
Извините, не могу удержаться:
Vjatcheslav3345
Да они вообще устарели — военные и гражданские шлемы — в них не будет особого смысла, так как военная авиация и частично гражданская, сейчас, скорее всего, перейдёт на беспилотные аппараты (люди уже не смогут выдерживать всё возрастающие современные нагрузки).
rstepanov
И да, и нет. Пилотируемые ударные самолеты останутся, но скорее всего в качестве высокомобильного командного пункта, осуществляющего управление беспилотниками, как в последнем «Звездном Пути» :) И в этом случае вывод тактической информации для пилота/командира будет востребован. Но, возможно, уже через нейроинтерфейс.
zaq1xsw2cde3vfr4
до нейроинтерфейса еще как до Луны ползком
darthmaul
Беспилотники — это алгоритм, который можно изучить и выработать систему противодействия. Человека полноценно может заменить только сильный ИИ до которого как до Луны пешком.
sumanai
С другой стороны ИИ может принимать решения значительно быстрее, чем человек, и на каком-то этапе любая тренировка и таланты человека будут нивелироваться скоростью ответа ИИ.
darthmaul
Полноценный ИИ — да. А современные алгоритмы будут выполнять подобные манёвры всё время. Тут как с «боссом» в игре: он сильнее, чем персонаж игрока, но игрок запоминает его действия и подстраивается. Конечно, ИИ боевых беспилотников куда совершеннее игрового, но и анализировать его будут не игроки а лучшие специалисты противника. Плюс современный «ИИ» уязвим к РЭБ куда больше, чем пилот: если удастся заглушить радар или лазерные дальномеры он станет практически беспомощным, когда пилот может и на глаз стрелять.
sumanai
Лично моё мнение в том, что подстроится человеку в принципе невозможно- не хватит скорости реакции. В играх скорость реакции босса ограничена разработчиками.
То есть на каком-то этапе ИИ сравняется с Automaton 2000 Micro в одной известной игре- чтобы не делал игрок с танками, он физически не успеет попасть по собачкам ИИ.
darthmaul
Скорость и реакция ограничена самим самолётом. Ну не может самолёт мгновенно изменить вектор движения или поразить цель.
sumanai
Верно. Осталось узнать, исчерпывает ли человек эту скорость, или ИИ будет иметь преимущество.
AYrm
Самолет легко переносит 9g в отличии от пилота. Так что сейчас маневры ограничены именно физиологическими ограничениями, а не конструкцией самолета.
dobrobelko
Первая версия шлема F-35 выглядела еще круче: