{Biz Page Template} Teaser ''Main article: [[Public:1]]''. ''FAQ page: [[Public:2]]''
The product is so different, that's what we're talking about here, that I'd rather tell you how it's similar to the competitors' products.
1. IVAS
С продуктом IVAS от Microsoft HoloLense наш продукт объединяет лишь несколько characteristics and features: масса, функция дополненной реальности (которая реализована по-другому, оптически и электронно), hand tracking, voice control, digital aiming device integration. Продукт обещает функции работы с картами и позиционирование, функции тренировки в условиях STE и интеграцию с цифровым прицельным устройством. Но данные функции тоже реализованы по-другому, начиная с интерфейса и графического представления, заканчивая требованиями к ресурсам устройства. Поэтому архитектура, состав электронных компонентов, интерфейс и возможности программного обеспечения сильно отличаются.
Key differences
Неподходящая технология. IVAS использует голографическую оптику, когда световая волна попадает на границу разделения сред между линзой и воздухом свыше критического угла, вызывая эффект многократного полного внутреннего отражения между передней и задней поверхностями линзы и флуоресценцию в стекле линзы, которое излучает свет во всех направлениях. Поэтому IVAS использует толстые внутренние линзы, которые светятся в темноте, что является основным недостатком для использования в целях обороны и безопасности, делая военнослужащих отличной целью для снайперов противника. Чтобы уменьшить данный недостаток, IVAS использует внешнюю затемнённую линзу визора, что тоже критично для пользователя в темноте, он теряет ситуационную осведомлённость. Это ещё раз подтверждает факт, что IVAS на базе HoloLense 2 изначально не разработан для военного применения, а был создан для образовательных и развлекательных целей:
-
CAE’s augmented reality solutions transform healthcare education and training.
-
GIGXR is an immersive learning platform for medical and nursing schools, healthcare and enterprise globally.
-
The FDA-cleared SurgicalAR™ platform empowers surgeons with holographic navigation to transform procedural safety.
-
The Augmented Reality Anatomy Lab and Learning Platform.
-
RemoteSpark is an industrial augmented reality tool for remote support.
-
PTC solutions for industrial manufacturers are world class.
-
Trimble Connect bridges your 3D content from the screen to the construction site.
-
Hevolus solutions transform the buying process into an engaging and emotionally rewarding experience.
Дисплеи на HoloLens 2 — это простые волноводные дисплеи с фиксированным фокусом примерно два метра. Из-за фиксированного фокуса дисплеи демонстрируют Vergence-accommodation conflict, что является неприятным визуальным ощущением для зрителя.
Дифракционные волноводы сильно влияют на качество изображения. Допустим у вас солдат противника - это красный, а свой - зелёный. А вы видите розовый... И не понимаете какой цвет искажён красный или зелёный
Проблема затемнения областей экрана. IVAS, HoloLense 1 и 2, другие производители AR / MR / XR очков и масок на сегодня не решили очень важную проблему затемнения части экрана. Дело в том, что пользователь видит отражение световых лучей или люминесцентное свечение (голографическое изображение), порождённое первичным волноводным эффектом света. Но такие очки и маски не могут отображать тёмные участки. Из-за чего контрастное изображение в светлое время суток без искусственного затемнения невозможно. А искусственное затемнение в свою очередь исключает ситуационную осведомлённость об окружающем пространстве. Пользователь видит самые тёмные участки изображения просто как области фона, не темнее фона. В своих промо-роликах Microsoft намеренно вводит в заблуждение аудиторию, демонстрируя голограммы с непрозрачным чёрным цветом или другими тёмными цветами, которые темнее фона. Таким образом данная технология подпадает под ограничение для использования в светлое время суток. В нашем продукте ARHUDFM мы нашли элегантное решение проблемы затемнения для отображения контрастных изображений днём и при искусственном освещении, чтобы пользователь постоянно видел окружающее пространство без ухудшения даже при ярком солнечном освещении. Например, тепловизионное изображение или видео с цифрового прицела, дрона, робота, камер других пользователей или камер, установленных на бронированной технике.
Недостаточное поле зрения. IVAS имеет меньший FOV (80°h 28°v) по сравнению с продуктом ARHUDFM (105°h и 70°v) или по сравнению с обычной оптикой. Что это означает? При небольшом FOV вы не сможете различить мелкие участки и детали изображения. Вам будет очень неудобно использовать цифровой прицел. Ведь, когда вы смотрите в окуляр обычного оптического прицела вы видите не менее чем 60°h 60°v, т.е. вместе с IVAS вы не видите примерно половину.
IVAS использует LCoS проекционный модуль, в то время как мы применяем DLP. Обе технологии заслуживают внимания:
| LCoS | DLP |
|---|---|
| LCoS можно использовать для управления фазой света в каждом пикселе для управления лучом, поэтому его используют все производители голографических дисплеев для AR. LCoS может иметь более компактные размеры. Можно сказать, что у HoloLense нет выбора. | ARHUDFM не использует голографическую оптику, поэтому с помощью DLP может отображать более гладкие (при разрешении 1080p FHD, 2K, 4K, 9K) изображения без дрожания, идеальную геометрию и превосходную линейность оттенков серого, более высокий контраст, более широкую цветовую гамму, до 35 триллионов цветов (человеческий глаз способен обнаруживать около 16 миллионов цветов). |
| LCoS-чипы более устойчивы к мощному излучению чем DLP-матрицы, поскольку все элементы размещены на охлаждающей подложке. Однако потери светового потока у LCoS выше, чем у DLP. В связи с этим используются более мощные светодиодные и лазерные источники. Больше энергозатраты и требуется больше охлаждения. | DLP-пикопроекторы могут излучать свет силой более 50 Lm, но такая мощность в AR устройстве не требуется, а коэффициент потери светового потока ниже. Ниже энергозатраты и эффективнее охлаждение в компактном герметичном корпусе. |
| LCoS использует поляризованную световую волну, как во многих 3D очках. В течение продолжительного времени использования, это вызывает повышенную утомляемость, так же, как LED экраны компьютеров, телефонов и телевизоров. | При использовании DLP свет проецируемого изображения не является поляризованным по своей природе. |
| Расстояние между элементами матрицы составляет несколько десятков микрометров и коэффициент заполнения (отношение суммарной рабочей площади пикселей к общей площади матрицы) у LCoS ниже, чем у DLP. | В проекторах DLP изображение создается микроскопически маленькими зеркалами, размещенными в матрице на полупроводниковом чипе, известном как цифровое микрозеркальное устройство (DMD). Эти зеркала настолько малы, что шаг пикселя DMD может составлять 5,4 мкм или меньше. Каждое зеркало соответствует одному или нескольким пикселям проецируемого изображения. |
| LCoS является третьей по распространенности после технологий DLP и 3LCD (LCD), но занимает значительно меньшую долю рынка, близок к 3LCD, но в отличие от последней использует не просветные ЖК-матрицы, а отражающие. LCoS создает изображения с помощью стационарного зеркала, закрепленного на поверхности чипа, и использует жидкокристаллическую матрицу для управления тем, как отражается много света. В LCoS-проекторах сегодня используются в основном трёхчиповые схемы на основе монохромных LCoS-матриц, так как секвенциональные матрицы имеют очень низкую контрастность. HoloLens 2 использует два микродисплея Field Sequential Color (FSC) LCoS производства Himax. | DLP это набор микросхем, основанный на оптической микроэлектромеханической технологии (MEMS), в которой используется цифровое микрозеркальное устройство. Он также используется примерно в 85% проекций цифрового кино (включая IMAX, RealD) и в аддитивном производстве в качестве источника света в некоторых принтерах для отверждения смол в твердые трехмерные объекты. ARHUDFM применяет один микродисплей производства Texas Instruments. |
| LCoS являются более дорогими. | DLP имеют более низкую цену и позволяют сделать конечный продукт дешевле. |
Проблема запотевания линз. Ещё из недостатков можно выделить проблему запотевания линз. Эффект запотевания возникает даже при незначительном понижении температуры воздуха на улице. Для этого достаточно +5-10°С. Не важно из какого светопрозрачного материала сделаны линзы и визор (стекло, поликарбонат, полиуретан и т.д.), при перемещении из более прохладного состояния в более тёплое, возникает конденсат на поверхности, так как материал линзы имеет температурную инерцию и в условия контраста температур линзы и воздуха на поверхности линзы образуется точка росы. Это проявляется в следующих случаях:
- Резкая смена температур. Осенью, зимой и весной температура воздуха в любом помещении теплее, чем на улице. Когда вы заходите с улицы в помещение, холодные линзы встречаются с теплым воздухом. Водяные пары из теплого воздуха оседают на поверхности холодных линз в виде мелких капель. Образовывается конденсат.
- Линзы запотевают сами по себе. Находясь на морозе, линзы становятся холодными, а теплый воздух, который вы выдыхаете, поднимается вверх. Снова возникает разница температур и запотевание.
- Туман. При повышенной влажности воздуха конденсат на линзах будет образовываться не только в помещении, но и даже на улице.
Химические средства против запотевания линз оказывают незначительный эффект. В нашем продукте эта проблема решена за счёт герметичной изоляции внутренней линзы от внешней и герметичной изоляции вокруг контура лица, при использовани нижней части маски.
Высокое энергопотребление и недостаточная ёмкость батареи. Электроника IVAS на базе одноплатного компьютера SoC Qualcomm Snapdragon 850; HPU; RAM 4Gb LPDDR4x system DRAM; 64 Gb flash; WLAN 802.11ac; Bluetooth 5; является на сегодня одной из самых производительных для компактных устройств, но одновременно и более дорогой, чем ту, которую используем мы в нашем устройстве. IVAS использует 7 камер против 4 камер в нашем продукте и более производительный графический процессор. Это значительно увеличивает энергопотребление системных компонентов. А при меньшей ёмкости батареи IVAS и более высоком энергопотреблении заявленный срок жизни батареи 7-8 часов (на тестах было 2-3 часа), что критически мало для использования в целях обороны и безопасности. Microsoft предлагает простое решение, в комплект военнослужащего входит 3 сменных батареи. Однако, чтобы пользователь смог заменить батарею, ему необходимо выполнить несколько действий: снять маску и перчатки, снять рюкзак, открыть его и достать сменную батарею, выключить устройство, открыть крышку корпуса маски, вынуть батарею из устройства, вставить свежую батарею, включить устройство, убрать батарею в рюкзак, закрыть его и снова надеть, надеть маску. Как видите, это не быстро. Но проблема не в этом. Заряд батареи может закончиться в очень неподходящее время, IVAS просто выключится и превратится в помеху. Также может идти дождь или снег и допускать попадание влаги внутрь электронного устройства нельзя. Может быть темно и быстро заменить батарею не получится, в отличие от быстрой смены магазина стрелкового оружия, которое можно выполнить наощупь. В маске ARHUDFM мы это продумали и ёмкость несъёмной батареи составляет 40,800 mAh, что эквивалентно сроку жизни более 72 часов. А в особых случаях, когда требуется увеличить непрерывный срок работы устройства, пользователь может подключить пауэр банк из рюкзака, не снимая его, а лишь протянув руку в карман и вставив кабель в разъём сзади маски.
Проблема пассивного охлаждения. Другой проблемой является охлаждение электронных компонентов внутри герметичного корпуса, особенно процессора (CPU), графического процессора (HPU), микросхем оперативной памяти (RAM) и батареи. Воздушное охлаждение нарушает герметичность и туда может попадать влага и пыль. При герметичном исполнении воздушное охлаждение невозможно. Жидкостное охлаждение невозможно в принципе для носимых компактных устройств. Использование алюминия для наружного корпуса носимого устройства малоэффективно, так как корпус будет нагреваться под действием прямых солнечных лучей до температур, когда начнёт срабатывать защита процессора и он начнёт уменьшать тактовую частоту до момента полного отключения. IVAS have passive cooling (no fans), то есть содержит один или несколько одновременно из указанных недостатков, что является критической проблемой для использования в целях обороны и безопасности.
Проблема усталости и повышенной нагрузки на шейный отдел позвоночника. IVAS имеет массу 2.5 lbs (ожидается, что масса снизится до 1.8 lbs). Кажется, что это немного для взрослого и выносливого человека. Но центр масс выступает вперёд на несколько дюймов. Это создаёт крутящий момент, что и было отмечено во время испытаний на полигоне of the Soldier Lethality Cross-Functional Team, based at Fort Benning, GA. По мнению военных экспертов уменьшение массы желательно, но не критично. А вот создаваемый крутящий момент является серьёзным недостатком. Например, в используемых приборах ночного видения высокий крутящий момент тоже присутствует (масса устройств примерно такая же), однако в то время, когда устройство не используется, его можно сложить наверх и почти полностью избавиться от этого негативного эффекта. В конструкции нашего продукта ARHUDFM центр масс сосредоточен примерно в центре головы, поэтому крутящий момент не ощущается, несмотря на сопоставимую массу устройства.
Проблема отсутствия мультимедиа. Microsoft HoloLens 1 и 2, а также IVAS не содержат аудиогарнитуру. На снимках во время полевых испытаний военнослужащие Армии США используют гарнитуры других производителей, совместимые со шлемом. С одной стороны, это не позволяет интегрировать видео и аудио. С другой стороны, это заранее установленное ограничение для будущего развития функциональности. Ведь объединение мультимедиа с Software Defined Radio и сетями нового поколения, технологии speech-to-text и письменные / символьные коммуникации один-ко-многим с высоким качеством и с короткими сессиями открывает подрывные возможности для каждого военнослужащего. О проблемах коммуникаций и задачах для Cross-Domain Interaction мы более подробно говорим здесь. anchor link text
Проблема висящих проводов. IVAS имеет выносной вычислительный модуль с джойстиком для управления. Этот модуль подключён толстым кабелем непосредственно к шлему. Также к модулю подключаются камера цифрового прицела и внешний источник электропитания. Четвёртый кабель проложен от гарнитуры к portable handheld readio через подключаемую выносную тангенту. Пятый кабель идёт от portable handheld readio к внешней антенне. Большинство кабелей имеют петли, закреплены и проходят спереди между расположенными тут карманами для запасных магазинов с патронами и гранат. Это вполне подходит для фотографий в блоге, но не приемлемо на практике. Военнослужащий с таким количеством проводов и петель из них абсолютно точно зацепится при входе и выходе из бронированного транспорта (а на это должно быть затрачено не более 8 секунд для 8-12 человек). Также военнослужащий не сможет передвигаться ползком и вращаться в положении лёжа. Висящие кабели будут мешать, когда военнослужащие будут пробираться сквозь деревья и кустарники. И, наконец, петли из кабелей могут создать опасную ситуацию при смене магазина или при доставании гранаты. В нашем продукте ARHUDFM мы не используем внешние кабели, все модули компактно расположены внутри корпуса маски. Даже модуль Software Defined Radio является встроенным. Исключениями являются: внешняя антенна, гибкий шланг питьевой системы, гибкий шланг баллона со сжатым воздухом (для пожарных). Однако маршрут прокладки данных коммуникаций проходит в основном по спине и не требует висящих петлей. Могут быть подключены (опционально) и другие устройства, но эти подключения тоже не будут создавать критические помехи для передвижения ползком, стрельбы в положении лёжа и безопасного использования аммуниции в передних карманах на груди.
Проблема цены и готовность бюджета её платить. Исходя из опубликованных сведений о контракте DoD и Microsoft, цена одного комплекта устройства составляет более $55,000. Это более, чем в 2 раза больше, чем используемые сегодня приборы ночного видения с тепловизионной съёмкой. И это более чем в 5 раз больше, чем LTV (live-time value) с одного пользователя ARHUDFM. Изначально было заявлено о сумме контракта Microsoft $21.88 BN.[1] It's not immediately clear when the Army, as well as the U.S. Marine Corps and elements of U.S. Special Operations Command, might expects to reach an initial operational capability with the IVAS system. The service says that there is still further test and evaluation to be done even after signing this new contract. Future budgets could have an impact on the project, as well. Congress notably trimmed $230 million from IVAS's research and development in the National Defense Authorize Act (NDAA), which was passed and signed into law earlier this year.[2]
Upcoming IVAS perspectives
US Army leadership does not want to buy additional Enhanced Night Vision Goggle-Binocular (ENVG-B) in 2023 but does plan to acquire Microsoft's militarised HoloLens 2 augmented reality (AR) system if technical problems have been fixed, service officials told reporters on 29 March. The army's fiscal year (FY) 2023 budget request includes $424M to buy “night-vision devices” next year, with $400M from that pot earmarked to purchase 7,272 Integrated Visual Augmentation Systems (IVASs), according to Brigadier General Michael McCurry, the director of force development, and a subsequent email to reporters. Based on these numbers, each IVAS unit will cost the army just over $55,000, a sharp increase over the FY 2022 per unit cost of $25,490.
Next year’s IVAS procurement plan is significantly less than the $854M army leadership requested to spend on buying the heads-up display in 2022. This 2022 request was made before the service postponed fielding the devices due to software and hardware problems. Lawmakers, in turn, cut $394M from the IVAS procurement coffer. Since the Pentagon has not released its budget justification documents, which are anticipated to include five-year spending plans, it is not clear when the army intends to ramp up IVAS procurement spending. The FY 2023 request also includes $64.6M to develop the next IVAS prototype and buy 270 units of this “1.2 version” for testing and development, the army told reporters on 30 March.[3]
This is a full video of the IVAS presentation on Dec. 21. 2021 by IVAS Technical Director Jason Regnier. A detailed breakdown can be found at the following link.
The US Army is taking delivery of a first batch of high-tech combat goggles made by Microsoft Corp., citing encouraging results from testing in the field. Assistant Secretary for Acquisition Douglas Bush has “cleared the Army to begin accepting” some of the 5,000 sets of goggles, spokesman Jamal Beck said in a statement. Their delivery had been placed on hold over concern about the device’s performance until more rigorous testing took place. Based on the test results so far the service “is adjusting its fielding plan to allow for time to correct deficiencies and also field to units that are focused on training activities,” Beck said.[4]
2. ENVG-B
This is the new networked night vision system from L3Harris Technologies.
Работает только в тёмное время суток? Недостатками устройства являются очень маленькое поле зрения, большой вынос вперёд и большой крутящий момент, а также габариты в сложенном состоянии увеличивают риск поломки при ударе о твёрдые предметы (например, при выходе из бронированного транспорта). Очень ограниченная сфера применения, в основном только пехотных и оперативных подразделений.
L3Harris обеспокоена будущим военных заказов ENVG-B, в связи с чем заключила контракт с Fuzix для совместной разработки AR устройства.
L3Harris Technologies has signed an agreement with Vuzix Corporation to develop a customized waveguide-based optics engine that is intended to be used in headborne systems designed for military applications.[5]
'3. SMASH Интересное и функциональное устройство от небольшой израильской компании Smart Shooter. Недостатками являются маленький размер LCD экрана относительно общего поля зрения человека.
4. Lockheed Martin
Заявляет, что более 5 лет самостоятельно работает над разработкой AR устройства. Однако никаких публикаций и подтверждений этому нет. Вместе с этим LMC несколько лет назад вместе с SBIR программой инвестировала в проект Red 6, который работает над созданием STE для пилотирования военной авиации. Это интересный многообещающий, но узконаправленный проект, Технических подробностей нет. Представленная в медиа визуализация является рендером, а не актуальным видом сквозь линзу устройства.
5. Другие военные агентства и военно-технические корпорации
C5ISR CCDC (DEVCOM), DARPA, Elbit Systems, Airbus Defence также на протяжении многих лет упоминают о проектах по разработке AR устройств. Но судя по визуализациям, это обычная компьютерная графика, а не полученные примеры в ходе демонстрационных тестов. Обычно, в как в случае с IVAS, официальные оборонные медиа публикуют хотя бы скудную информацию, чтобы продемонстрировать, что программа не отложена, а финансируется и есть промежуточные результаты. Как минимум эскизы и нерабочие прототипы. Но в данном случае, скорее всего, речь пока идёт о дальних планах и желании, чем о реальных результатах разработки проектов.
На наш взгляд только первые четыре вышеуказанных проекта заслуживают внимания в настоящее время. Более всего, конечно, проект IVAS, так как даже при значительных недостатках он имеет финансирование и поддержку в DoD. Но динамика развития проекта и величина недостатков оставляет большие возможности для других разработчиков, прежде всего малоизвестных стартапов. Ключевым на наш взгляд фактором успеха, как в случае SMASH, является работа без оглядки на технологии конкурентов, а разработка с чистого листа собственной технологии, максимально адаптированной для нужд обороны, служб безопасности, пожарных, экстренной медицины, хирургии и стоматологии. Понимание User experience целевой аудитории само подсказывает нужные решения из ряда известных научных методов, доступных электронных компонентов и материалов.
Traction
Strategy
Main article: [[]] === Strengths === === Weaknesses === === Opportunities === === Threats ===
Plan
Main article: [[]] Table: Specific | Measurable | Achieveable | Realistic | Time-related
Partners
=== New partners === === Existing partners ===
Fixing weaknesses
Areas of research
Related fields
Future ideas
Further reading
See also
References
External links
- ↑ Tom Warren and Sean Hollister, "Microsoft is supplying 120,000 HoloLens-based headsets to the US Army", "The Verge", (Vox Media Inc., 1201 Connecticut Ave. NW, 11th Floor, Washington, DC 20036, March 31, 2021)
- ↑ Joseph Trevithick, "Army Makes Gargantuan Bet On New Augmented Reality Goggles For Its Soldiers", "The Drive", (Recurrent Ventures Inc., 701 Brickell Ave, Suite 1550, Miami, FL 33131, April 4, 2021)
- ↑ Ashley Roque, "Pentagon budget 2023: Army banking on IVAS, cuts night vision programmes", "Janes", (Jane's Group UK Limited, 69 Park Lane, Croydon, England, CR0 1JD, March 22, 2022)
- ↑ Anthony Capaccio, "Microsoft Combat Goggles Win First US Army Approval for Delivery", Bloomberg, (Bloomberg L.P., 731 Lexington Avenue, New York, NY, 10022, September 1, 2022)
- ↑ Ed McGregor, Director of Investor Relations, Vuzix Corporation, "Vuzix Enters into an Agreement with L3Harris Technologies to Develop a New Customized Waveguide-based HMD System", CISION PR Newswire, (PR Newswire Association LLC, 200 Vesey Street, 19th Floor, New York, New York 10281, August 02, 2022)