Formations virtuelles à travers le pays pour l'AFRL

Le laboratoire de recherche de l'Armée de l'Air américaine combine formations présentielles et virtuelles grâce au VN‑Matrix

Le laboratoire de recherche de l'Armée de l'Air américaine (AFRL) fit face à d'importants enjeux techniques et opérationnels lorsqu'il entreprit de réaliser une démonstration en temps réel et sur le terrain d'un système de simulation à travers le pays. La démonstration nécessitait la distribution et la diffusion en temps réel de plusieurs images haute résolution depuis une installation sécurisée vers une salle d'exposition ouverte au public en utilisant un réseau non sécurisé. Et pour ne pas arranger les choses, la bande passante réseau entre les sites était limitée. La démonstration devait se dérouler en temps réel tout en préservant la qualité d'image des contenus sensibles. Pour ce faire, le laboratoire AFRL Mesa a sélectionné un système qui associait la technologie d'enregistrement et de diffusion d'images en temps réel VN‑Matrix® et le processeur pour mur d'images Quantum® Elite Extron.

L'AFRL peut pour la première fois allier rentabilité et travail collaboratif grâce aux produits d'enregistrement et de diffusion VN‑Matrix.

Une démonstration capitale

L'Human Effectiveness Directorate de l'AFRL, situé à Mesa dans l'Arizona, étudie le comportement humain ainsi que les technologies de support. L'AFRL est le seul organisme de l'Armée de l'Air américaine chargé de piloter la détection, le développement, et l'intégration de technologies de guerre couvrant l'air, l'espace, et le cyberespace.

À l'été 2007, l'AFRL a eu le privilège de faire la démonstration « en direct » de son Joint Theater Air-Ground Simulation System lors de l'exposition de l'Air Force Association (AFA) organisée à l'hôtel Marriott Wardman Park de Washington. La démonstration avait pour vedette de véritables aéronefs et équipements de commandement et de conduite d'opérations combinés à des systèmes virtuels utilisés pour améliorer la qualité et l'efficacité des formations.

Enjeux techniques

L'association du réel au virtuel dans des environnements sécurisés et non sécurisés soulevait un certain nombre de questions d'ordre technique. Étant donné que l'établissement utilisait un réseau public non sécurisé avec une bande passante limitée, le système devait maîtriser des problèmes de qualité de service et être compatible avec des systèmes de chiffrement réseau.

Parmi les éléments essentiels de la démonstration, deux F‑16 survolant l'Arizona et deux simulateurs de F-16 haute fidélité avec équipage se trouvant dans la salle d'exposition de l'AFA. Une cible virtuelle au sol a également été intégrée dans la démonstration, en utilisant un dôme de projection immersif mesurant cinq mètres de diamètre. Le personnel en charge des communications au sol et du commandement et de la conduite d'opérations apportait son expertise depuis les deux sites.

La solution d'enregistrement, de streaming, et de diffusion

Les codecs VN‑Matrix VNC 200 DVI Extron sont utilisés pour diffuser des images de missions tactiques produites à Mesa. Des données de missions et des images d'aéronefs enregistrées à des résolutions VGA et SXGA ont été diffusées avec des transmissions radio sur deux connexions T1 fournies par une entreprise de télécommunications régionale.

Les images de liaison 16 MFD (Multi-Function Display) et TDF (Tactical Display Framework) codées n'utilisaient que 350 kb/s sur cette connexion à faible bande passante tandis que les routeurs réseau fournissaient un chiffrement de 128 bits pour sécuriser les flux vidéo et les données de missions.

Le VN‑Matrix a aussi été utilisé pour encoder et diffuser le viseur tête haute (HUD) et les instruments de bord avec une résolution 1920 x 1080 provenant d'un des F‑16 en activité au cours de l'exposition. Durant chaque simulation, un enregistreur VN‑Matrix a été utilisé pour enregistrer les images HUD, des instruments de bord, de liaison 16 MFD, et TDF. Après chacune des simulations, les quatre images enregistrées ont été diffusées pour analyser la mission d'entraînement et faire la démonstration des capacités d'analyse après action du système.

Au cours de cette présentation, un processeur pour mur d'images Quantum Elite avait par ailleurs été utilisé pour présenter simultanément jusqu'à 12 images informatiques de données de missions tactiques en direct ou enregistrées sur un mur d'images composé de cubes de projection 2x2 de 3,6 m de diagonale avec une résolution combinée de 3840 x 2160. L'AFRL a sélectionné le Quantum Elite pour sa capacité à présenter un grand nombre de sources informatiques DVI et RVB tout en maintenant les performances visuelles en temps réel nécessaires dans un environnement de simulation.

Capacité et performance de diffusion

Le système VN‑Matrix permettait d'encoder, de chiffrer, et de distribuer des images produites par des équipements fonctionnant dans un lieu sécurisé sur une connexion réseau non sécurisée vers un événement public en direct, en utilisant des données confidentielles. Et cela avec une latence très faible. Ce degré de latence est indispensable durant les échanges entre les membres d'une équipe participant à une simulation à travers une vaste zone géographique. Il leur permet de travailler en ayant la certitude qu'ils utilisent tous les mêmes données lors d'opérations sensibles. Si les images de données tactiques ne sont pas présentées de manière simultanée à tous les participants, la communication devient brouillée, les décisions sont retardées, et l'équipe n'est pas à la hauteur de ses performances.

Diffusion en temps réel d'images de mission MFD et TDF à travers le pays
Diffusion en temps réel d'images de mission MFD et TDF à travers le pays
Enregistrement d'images MFD, TDF, du viseur tête haute, et des instruments de bord
Enregistrement d'images MFD, TDF, du viseur tête haute, et des instruments de bord
Mur d'images présentant plusieurs entrées graphiques en temps réel
Mur d'images présentant plusieurs entrées graphiques en temps réel

Les codecs VN‑Matrix ont offert une flexibilité et des performances sans précédent durant cette démonstration. Des images haute résolution ont non seulement été diffusées à travers le pays à des débits très faibles, mais une robustesse incroyable a aussi été démontrée pendant les périodes de faible rendement du réseau. Durant la phase de test du système, les connexions T1 ont connu une perte de paquets supérieure à 20%. Avec sa capacité intégrée de dissimulation d'erreurs, le codec PURE3® a assuré la préservation d'images sans artéfact au cours de cette situation extrême. Une telle perte de paquets peut être désastreuse pour certains produits d'encodage vidéo et graphiques.

La compression sans perte visuelle du codec PURE3 permet par ailleurs de préserver la superposition des données du viseur tête haute du F‑16. Les informations détaillées des instruments de précision et des superpositions d'un viseur tête haute ont été conservées sans perte et sans artéfact, y compris lors de leur présentation sur des arrière-plans offrant un contraste relativement faible. C'est la première fois que l'AFRL a été en mesure de préserver ce niveau de détail, sans produire d'artéfact, avec un codec de compression. Il était aussi essentiel de préserver les détails des images au niveau pixel pour de nombreuses simulations.

Enregistrement des missions d'entraînement et des simulations

La lecture de contenus réels et virtuels enregistrés à l'aide du VN‑Matrix a permis de comparer les événements des missions aux décisions du pilote au cours de chacune d'entre elles. Les contenus enregistrés peuvent être conservés sur des disques externes ou lus à la demande lors d'un enregistrement local sur un enregistreur VN‑Matrix.

Lecture des données d'une mission avec l'enregistreur VN‑Matrix
Lecture des données d'une mission avec l'enregistreur VN‑Matrix

Analyse après action

L'exposition de l'AFA a mis en scène des missions enregistrées qui ont été diffusées deux fois par jour à partir de l'enregistreur VN‑Matrix. Grâce aux capacités d'analyse après action de l'enregistreur VN‑Matrix, l'AFRL a pu facilement identifier les événements des missions, les décisions du pilote, et les capacités du système dans cet environnement mêlant le réel au virtuel. La compression réalisée par le codec PURE3 dans le VN‑Matrix préservait les mouvements et les détails des images de l'événement d'origine tandis que la lecture des quatre flux vidéo maintenait une synchronisation précise entre chaque écran. La lecture synchronisée des contenus enregistrés est indispensable pour les données présentées dans des systèmes multi-écrans, qui sont utilisés dans des applications de simulation, de formation, de conduite et de commandement d'opérations, ou de murs d'images. Grâce à la précision fournie dans cette qualité de lecture, l'AFRL analysait incontestablement des informations exactes.

L'enregistreur VN‑Matrix offre d'autres commandes de transport sur des flux enregistrés, notamment la recherche, la localisation, la lecture à vitesse variable - avance rapide ou rembobinage, avance image par image. Ces commandes permettent à l'utilisateur d'analyser efficacement le contenu enregistré, de parcourir rapidement le contenu ou de l'examiner de façon détaillée en effectuant une avance rapide ou un rembobinage, image par image.

Après l'envol des formations, l'atterrissage des coûts de fonctionnement

L'AFRL peut pour la première fois allier rentabilité et travail collaboratif grâce aux produits d'enregistrement et de diffusion VN‑Matrix. Des données de missions importantes généralement conservées dans le centre d'opérations de Mesa ont pu être diffusées durant l'exposition de l'AFA à Washington. L'enregistrement des données de missions et des images de simulation ont amélioré les capacités d'analyse après action en offrant plus de données visuelles et une méthode structurée de retransmission et de visualisation des données des simulations. L'exploitation de deux aéronefs au lieu de quatre et le lancement deux fois par jour de la mission au lieu de quatre ont permis de réduire les coûts. Ceci a également permis de réduire les risques pour la sécurité associés aux opérations de vol.

La démonstration de l'AFA a rencontré un tel succès qu'elle a été reproduite durant la convention I/ITSEC organisée en novembre 2007 dans l'Orange County Convention Center d Orlando. L'AFRL continue d'utiliser les produits VN‑Matrix et Quantum Elite dans ses programmes de formation et de simulation.

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