王岐朋等

2019年，一名美軍士兵在弗吉尼亞州貝爾沃堡的一次演習(xí)中測試早期型集成視覺增強(qiáng)系統(tǒng)

世界熱點(diǎn)地區(qū)戰(zhàn)事不斷，即使是裝備不斷更新的今天，夜戰(zhàn)是各國無法回避的現(xiàn)實(shí)問題，擁有夜視器材的一方具有單向不對(duì)稱的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。夜視器材的發(fā)展受到世界各軍事大國的高度重視，經(jīng)過多年的迭代研制，其在實(shí)用性、易用性、尺寸體積、功耗和成本等方面的成熟度越來越高。

目前，世界各軍事大國推出的單兵夜視儀型號(hào)齊全、形式多樣、技術(shù)成熟，幾乎覆蓋了各層級(jí)的作戰(zhàn)需求。同時(shí)，也不難發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段的單兵夜視儀功能比較單一，主要功能都以偵察、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)為主。

高端的雙光融合型單兵夜視儀（雙光融合型單兵夜視儀具有“微光＋熱像”雙通道）增加了紅外熱像模組，提升了發(fā)現(xiàn)偽裝、隱蔽目標(biāo)的能力。即便如此，目前的夜視儀產(chǎn)品也僅解決了單兵夜視裝備核心功能“觀通”中的“觀”，即僅滿足了觀察、觀看功能，而對(duì)數(shù)字化、信息化的未來單兵夜視系統(tǒng)中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的“通”，即通信、共享功能未提及和達(dá)成。美軍的夜視儀產(chǎn)品也未很好地解決產(chǎn)品機(jī)構(gòu)復(fù)雜、操作流程繁瑣、長時(shí)間佩戴舒適性不佳、無法實(shí)現(xiàn)通視，影響據(jù)槍射擊等單兵夜視裝備需要解決的各種實(shí)用性問題。

隨著新型夜間成像探測技術(shù)（CCD、CMOS、EBCCD、EMCCD等）、非制冷紅外熱成像技術(shù)、新型顯示技術(shù)（LCOS、光波導(dǎo)、自由曲面透鏡等）、圖像處理技術(shù)的發(fā)展，夜視眼鏡也由單一的微光向微光與紅外的融合、由傳統(tǒng)的直視向視頻成像傳輸方向發(fā)展，尤其是以VR、AR、MR為代表的穿戴式顯示裝置在民用領(lǐng)域得到迅速發(fā)展，也受到各國軍方的高度關(guān)注。

美軍未來單兵系統(tǒng)的核心之一：集成視覺增強(qiáng)系統(tǒng)

2021年4月，美國陸軍和微軟公司簽訂價(jià)值218.8億美元的合同，在10年內(nèi)向美國陸軍提供約120000套集成視覺增強(qiáng)系統(tǒng)——IVAS。

IVAS主要由抬頭顯示器、集成的傳感器模塊、單兵背負(fù)式計(jì)算機(jī)及穿戴式電池組成。其具有夜視功能，僅一個(gè)抬頭顯示器，就有指南針、數(shù)字3D地圖、測距、敵我雙方士兵位置信息等功能。IVAS甚至還有人臉識(shí)別功能、十字分劃自動(dòng)瞄準(zhǔn)功能、自動(dòng)翻譯語言功能等，大幅度提升了士兵的單兵作戰(zhàn)能力。

此前，美國率先開展穿戴式顯示裝置的軍事應(yīng)用探索，并提出下一代夜視眼鏡的發(fā)展計(jì)劃和目標(biāo)。美國下一代夜視眼鏡的發(fā)展目標(biāo)為通過無線傳輸技術(shù)、圖像識(shí)別融合技術(shù)，將夜視槍用瞄準(zhǔn)鏡和夜視眼鏡有機(jī)融合，以實(shí)現(xiàn)夜間機(jī)動(dòng)式快速瞄準(zhǔn)射擊，解決夜間機(jī)動(dòng)大視場觀察與遠(yuǎn)距離搜索目標(biāo)快速轉(zhuǎn)換的問題，同時(shí)還必須具有隱蔽觀察、拐角射擊等功能。

2020年8月14日，美軍第3步兵師的士兵在弗吉尼亞州貝爾沃堡進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，佩戴早期型集成視覺增強(qiáng)系統(tǒng)

除了擁有夜視功能，IVAS還具有熱成像功能，可以讓士兵在夜間或透過煙霧、灰塵和其他遮蓋物對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀察。也可以通過安裝在步槍，卡賓槍或機(jī)槍上的光學(xué)器件給IVAS輸送視頻信號(hào)，從而使戰(zhàn)斗人員可以窺視角落或觀察其他難以到達(dá)的區(qū)域，無需將自己暴露在外部，就可以對(duì)敵方進(jìn)行偵察和打擊。此外，IVAS還能以同樣的方式接收來自其他有人或無人平臺(tái)的傳感器信號(hào)，包括安裝在有人或無人機(jī)上的攝像機(jī)。單兵自行部署的微型無人機(jī)，以及地面車輛等平臺(tái)，都可以在第一時(shí)間將畫面?zhèn)鬏數(shù)筋^戴顯示器上。

IVAS將是軍事史上專門用于近距離作戰(zhàn)的班組級(jí)士兵的最先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品。美國陸軍未來司令部士兵殺傷性跨職能小組（CFT）、士兵項(xiàng)目執(zhí)行辦公室和微軟公司正在共同研發(fā)、改進(jìn)這種新型MR作訓(xùn)裝備。

在許多軍事類的科幻電影或游戲中，可以看到配備高科技裝備的“未來步兵”的身影。這些未來步兵往往外著絢麗的外骨骼，手持高科技武器，頭戴單兵戰(zhàn)術(shù)眼鏡。戰(zhàn)場信息經(jīng)過系統(tǒng)整合，被投射在這些未來步兵頭盔的抬頭顯示器上，讓士兵掌握了完整的戰(zhàn)場信息。

盡管各軍事強(qiáng)國早在十幾年前就開始試驗(yàn)此類裝備，但都未取得良好的成效。而如今，美軍正在通過IVAS快速接近這一目標(biāo)。

IVAS于2018年開始研發(fā)，近期開始交付美軍使用。美國陸軍未來司令部士兵殺傷性跨職能小組的公開資料顯示，IVAS的研發(fā)是受到《2018年美國國防戰(zhàn)略規(guī)劃》的啟發(fā)，旨在保持美軍在近距離戰(zhàn)斗中的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。美國陸軍稱，IVAS將現(xiàn)有的高分辨率傳感器集成到統(tǒng)一的頭戴顯示裝置中，以提供先進(jìn)的態(tài)勢(shì)感知能力，從而戰(zhàn)勝當(dāng)前和未來的對(duì)手。美國國防部也表示，希望讓士兵利用此系統(tǒng)用于訓(xùn)練、演習(xí)和作戰(zhàn)，從而提高士兵的戰(zhàn)場感知能力與決策能力。

2020年10月，美軍第82空降師的士兵在弗吉尼亞州皮克特堡訓(xùn)練期間，使用改進(jìn)后的新型集成視覺增強(qiáng)系統(tǒng)

IVAS與戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的抬頭顯示器HUD（HeadUpDisplay）的原理非常相似，可以將關(guān)鍵信息投射到士兵視野中。擁有IVAS的士兵能夠看到小分隊(duì)內(nèi)其他人的位置、戰(zhàn)場上的敵方陣地和其他戰(zhàn)場數(shù)據(jù)，還能夠從附近的夜視設(shè)備接收戰(zhàn)場信息。士兵可以通過安裝在車體上的攝像頭“看穿”他們乘坐的車輛側(cè)壁，或查看戰(zhàn)場上空飛行的無人機(jī)信息。

IVAS極大提高模擬訓(xùn)練效果

美國《陸軍時(shí)報(bào)》最早在2019年4月采訪了弗吉尼亞州皮克特堡裝備IVAS的士兵和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)員。當(dāng)時(shí)，士兵們?cè)谝巴猸h(huán)境中進(jìn)行小型團(tuán)隊(duì)演習(xí)，并進(jìn)行室內(nèi)實(shí)彈射擊。在第一輪測試中包括戰(zhàn)術(shù)射擊、導(dǎo)航和信息共享，還包括使用IVAS監(jiān)控士兵射擊過程中的表現(xiàn)。在第二輪測試中，一個(gè)班級(jí)規(guī)模的部隊(duì)夜間在皮克特堡的森林和訓(xùn)練村莊執(zhí)行了完整的任務(wù)，其中包括使用IVAS的地圖軟件進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃。

2020年發(fā)布的一份報(bào)告宣稱，美國軍方已經(jīng)多次在訓(xùn)練中使用IVAS進(jìn)行模擬訓(xùn)練。例如，在一個(gè)軍事訓(xùn)練設(shè)施中，士兵穿過房間并清除他們的虛擬敵人，裝備IVAS的士兵們練習(xí)清理6個(gè)房間，在這些房間預(yù)先布置了虛擬目標(biāo)模型，士兵們使用步槍及步槍上安裝的跟蹤器，指揮部則可以準(zhǔn)確地看到士兵們進(jìn)入房間時(shí)在干什么。演習(xí)結(jié)束后，士兵們聚集在一張圓形的黑色桌子旁，觀看他們?cè)贗VAS上的表現(xiàn)報(bào)告。IVAS可以再次重現(xiàn)整個(gè)行動(dòng)，向士兵們展示每人的虛擬化身，指揮官和士兵們可以分析所有的機(jī)動(dòng)動(dòng)作，射擊的每一次擊中和失誤。

時(shí)任美國陸軍副部長的瑞安·麥卡錫曾表示：“這不僅僅是用于戰(zhàn)斗，我們可以收集訓(xùn)練中士兵的各項(xiàng)數(shù)據(jù)（體溫、心率等），并提高他們的射擊精度?！?/p>

目前，首批交付的5000套IVAS已由美國陸軍開始陸續(xù)接收。這批設(shè)備尚未確定列裝作戰(zhàn)單位。未來，IVAS將用于駐軍、野戰(zhàn)訓(xùn)練和戰(zhàn)斗部署。據(jù)悉，第82空降師、第75游騎兵團(tuán)和第101空降師等軍事單位由于其獨(dú)特的作戰(zhàn)任務(wù)需要，可能會(huì)優(yōu)先獲得該裝備。

IVAS極大提高運(yùn)兵途中的態(tài)勢(shì)感知能力

為了解決運(yùn)兵途中士兵態(tài)勢(shì)感知能力缺失的問題，美國陸軍于2022年開始，將IVAS列為近期重點(diǎn)發(fā)展的高優(yōu)先級(jí)項(xiàng)目。

當(dāng)一名佩戴IVAS的士兵進(jìn)入“斯特賴克”（Stryker）裝甲車時(shí)，可以實(shí)時(shí)查看作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)的態(tài)勢(shì)。IVAS配有特定的接口，在車上可以啟動(dòng)并給電池充電。研究團(tuán)隊(duì)還在“斯特賴克”裝甲車上集成了無線電設(shè)備，因此裝甲車上的士兵能夠在聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下使用IVAS的所有功能。研究團(tuán)隊(duì)將戰(zhàn)車上目前配備的前方駕駛員視覺增強(qiáng)系統(tǒng)、指揮員獨(dú)立觀察系統(tǒng)等數(shù)據(jù)傳送至IVAS，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查看功能。

過去，乘坐“斯特賴克”裝甲車的士兵只能通過一幅中控畫面，切換駕駛員、炮手或車長傳感器的屏幕、詢問車組乘員周圍的狀況，或者通過乘員艙的潛望鏡了解狀況。但在IVAS的幫助下，士兵們可以在行進(jìn)途中獲取地圖、任務(wù)和進(jìn)行情報(bào)更新。在到達(dá)目的地后，士兵們能夠在車內(nèi)看到裝甲車周圍的情況，從而選擇從不會(huì)遭受直接火力攻擊的一側(cè)下車并立即開展行動(dòng)。

配備IVAS后，士兵無需將自身暴露于危險(xiǎn)之中，能夠在車輛的安全防護(hù)下清楚地“看見”周邊大片區(qū)域的情況，并且可以通過“黑蜂”等微型無人機(jī)來極大減小士兵和車輛的物理限制。微型無人機(jī)能夠?qū)?shù)據(jù)傳送到IVAS的頭戴顯示器中，使士兵們具備超越其肉眼及戰(zhàn)車平臺(tái)的可視范圍。

列裝之路困難重重

2019年，微軟公司與美國陸軍達(dá)成初步合作協(xié)議時(shí)，公司的部分員工就展開了強(qiáng)烈的抗議活動(dòng)，稱軍事版IVAS將用于“幫助人們殺人”。員工們向微軟公司高管發(fā)送一封公開信，要求取消合同。“意圖傷害不是對(duì)我們技術(shù)的可接受的使用”，心懷不滿的微軟公司員工說，IVAS會(huì)將軍事戰(zhàn)斗變成“模擬視頻游戲”。但是，微軟公司總裁布拉德·史密斯（BradSmith）依舊支持與軍方的合同，他說：“保衛(wèi)我們國家的人需要并且應(yīng)該得到我們的支持”，這一行為遭到了眾多微軟公司員工的強(qiáng)烈反對(duì)。

此外，根據(jù)微軟公司與美國陸軍簽署的協(xié)議，公司將以218.8億美元的價(jià)格在10年內(nèi)向美國陸軍提供約120000套IVAS。這一訂單數(shù)量過于龐大，受到美國國會(huì)的質(zhì)疑，認(rèn)為這一數(shù)量遠(yuǎn)超出軍隊(duì)的需求。

美國參議院軍事委員會(huì)同樣提出了類似的擔(dān)憂，因?yàn)樵跍y試中，士兵們多次反饋意見：“并非軍隊(duì)中的所有人員都應(yīng)配備IVAS，而是僅僅為特定士兵配備?！彼?，美國參議院軍事委員會(huì)認(rèn)為不應(yīng)該過于激進(jìn)，美國陸軍應(yīng)該采取一種混搭措施，不能放棄現(xiàn)有的夜視儀采購計(jì)劃，而是為士兵分別提供IVAS、ENVG-B，使用兩種系統(tǒng)同時(shí)裝備士兵。

一些啟示

IVAS的研發(fā)與具體應(yīng)用是一個(gè)成熟的體系性行動(dòng)。從設(shè)想提出到方案確定，從試驗(yàn)反饋到功能實(shí)現(xiàn)，美國陸軍與微軟公司緊密合作，各負(fù)其責(zé)。尤其是在試驗(yàn)論證階段，微軟公司技術(shù)人員走到美國陸軍士兵身邊，在高度的戰(zhàn)場擬真環(huán)境中探尋IVAS的最佳作戰(zhàn)效能。此外，IVAS作為一種新興體系化裝備，預(yù)示著未來的觀瞄裝備將持續(xù)向小型化、智能化方向發(fā)展。

編輯/曾振宇

2022年8月24日，美軍士兵佩戴新型的集成視覺增強(qiáng)系統(tǒng)，準(zhǔn)備在華盛頓州劉易斯-麥科德聯(lián)合基地進(jìn)行城市突襲演習(xí)