项目主要参与者,其中泰雷兹负责总体协调。
泰雷兹“蝎子”(Scorpion)是全球首型也是迄今已知唯一一型全彩头盔提示系统,通过先进的混合惯性光学跟踪技术提供实时增强视野。
欧洲未来战斗机驾驶舱界面示意图。EPIIC项目基本信息。
刘禹彤
欧洲防务基金(EDF)资助项目“增强型战斗机驾驶舱飞行员界面与交互”(EPIIC)正在通过识别、评估和开发创新和颠覆性的驾驶舱相关技术,应对未来空战及协同作战的技术挑战。该项目旨在为第六代战斗机,如未来空战系统(FCAS)“下一代战斗机”(NGF)和“暴风雨”战斗机打造全新的驾驶舱航空电子设备标准,并提供能够重新定义战斗机性能的尖端技术。
项目总体情况
该项目总投资约7500万欧元,2023年1月正式启动,研究周期37个月,参与者由来自12个欧洲国家的20多个组织组成,包括泰雷兹、英德拉(Indra)、达索、空客等,致力于实现欧洲防务自主。
项目主要特点包括:1.增强空战能力。通过开发未来空战和协同作战的创新和颠覆性技术来增强欧洲军队的空中作战能力。
2.人机协作的颠覆性概念。利用新技术实现人机协作的颠覆性概念,以创造完全沉浸式的环境,包括自适应人机交互(HMI)、创新虚拟助手交互、大面积显示器、头盔显示器、驾驶舱投影和新型多模式交互等战斗机驾驶舱相关技术。
3.系统与飞行员之间的共生合作。创建系统与飞行员之间的共生合作,飞行员在复杂的环境中监督其负责的所有有人驾驶和无人驾驶平台。
4.欧洲技术自主。参与者由来自12个欧洲国家的20多个组织组成,其中包括大型工业公司、大学研究部门、创新型初创企业和中型企业,它们均致力于实现欧洲技术自主,减少传统战斗机驾驶舱航空电子设备中对第三方技术的依赖。
关键技术分析
该项目包含数个工作包(未公开披露),分别由泰雷兹、空客、英德拉、达索等公司牵头实施,工作包下设具体任务。根据EPIIC项目官网和主要参与企业机构的公开报道进行了初步分析,以下关键技术值得关注:
1.头盔显示器技术该项技术由法国泰雷兹公司牵头研发。未来的头盔显示器必须保留前几代产品的优点:低重量、高亮度、高精度、抗弹射,同时提供更宽的视野、白天和夜晚的卓越沉浸感,以及任务信息和飞行信息的直观显示。此外,该头盔还可以容纳测量血氧、心率和大脑活动的生物传感器,以分析飞行员的生理状况(缺氧、疲劳、压力等);还将评估任务指挥官的虚拟助理解决方案,结合生理状态,在认知超负荷、疲劳、压力或隧道视野效应的情况下提供支持。英德拉公司也参与了该项技术研发,主要解决虚拟现实/增强现实以及头盔中的传感器集成问题。
2.多模态交互技术该项技术由空客公司牵头开发,包含语音命令、语音合成、手势交互、眼动追踪等技术,可增强态势感知能力,加快响应速度。空客公司负责多模态交互演示、手势交互、语音合成技术;英德拉公司开发脑机接口和眼动追踪技术;莱昂纳多公司开发自然语言处理(NLP)语音命令技术;Tecnobit公司开发多点触控能力。此外,空客还与西班牙多元宇宙计算(Multiverse Computing)公司合作,该公司正在开发一种受量子计算原理启发的最先进的手势识别算法。
3.机组人员监控技术在战斗机驾驶舱中,机组人员监控系统(CMS)旨在识别机组人员的生理状况(如缺氧、重力引起意识丧失),认知状况(如精神超负荷、注意力隧道效应),以及情绪状况(如平静、困惑、恐惧、愤怒等),以便系统调整其界面来维持或提高任务性能和安全性。这可以通过多个生理传感器实现,与环境参数相结合,有助于清晰地了解机组人员的整体功能状态,从而反映机组人员在特定时间执行特定任务的整体能力。
该项技术由达索、泰雷兹、莱昂纳多、英德拉等公司合作开发。达索是法德西FCAS中下一代战斗机(NGF)的主承包商,在参与EPIIC每个工作包的同时,尤其关注机组人员监控和虚拟助手技术。泰雷兹公司负责EPIIC项目总体协调,并且重点关注两项关键技术:头盔显示器和机组人员监控系统;研究了空间定向障碍、思维游离、思维空白和意识丧失等四种生理状态;设计基于人工智能的检测模型,从生理信号中提取特征并开发机器学习和深度学习模型;发表了题为“实时心理负荷分类助力未来驾驶舱飞行员提高效率”的论文。英德拉公司在2024年完成组装驾驶人员监控系统的实时压力推理架构,并成功演示了眼动追踪控制和首个脑机接口原型。
4.创新显示技术代 傲 航 宇 公 司(Diehl Aerospace)是德国代傲集团与泰雷兹的合资企业,正在为EPIIC项目开发创新的显示解决方案,特别是大尺寸显示器以及座舱盖投影。该公司与Tecnobit公司、莱昂纳多和柯林斯航宇合作,开发了一款带有自立体(裸眼3D)显示器的演示装置,采用曲面、自由形态和自立体显示单元,具备多重关键功能,旨在增强飞行员在复杂环境中的感知能力,提高任务成功率。
小结
EPIIC项目是针对欧洲未来战斗机驾驶舱显示与控制技术的重要探索项目,汇集了欧洲主要航空企业与研究机构的先进技术,将有力提升飞行员态势感知能力、减轻飞行员负担、提升作战效能,并推动扩展现实、人工智能、量子信息等前沿技术与航空技术融合发展。