鎖定雷射目標：無人機與地面部隊在夜視鏡（NVG）下的協同指引

 

空地協同作戰的演進與雷射標定模擬的產業必然性

在現代航太國防與戰術軍事行動的發展軌跡中，空地協同作戰（Air-Ground Integration）已成為決定戰場勝負的核心樞紐，無論是執行密接空中支援（Close Air Support, CAS）、高價值目標的精準打擊（Precision Strike），或是前線隱蔽部隊的緊急物資空投（Airdrop Resupply），皆高度仰賴空中飛行載具與地面部隊之間精確無誤的情報同步與目標指引，在晝間或高能見度環境下，這項任務相對單純；然而，隨著現代軍事行動全面轉向「全天候、全天時」的運作模式，夜間作戰與惡劣環境下的目標標定，成為了各國國防單位面臨的最大技術挑戰。

在夜間戰術環境中，地面部隊（如特種部隊、砲兵前線觀測員或無人地面車輛）通常會配備紅外線雷射目標標定器（IR Laser Target Designators），這類雷射光束在人類肉眼下是完全不可見的，必須透過高階的微光夜視鏡（Night Vision Goggles, NVG）或特定的紅外線感測器（IR Sensors）才能被捕捉與辨識，當地面人員將雷射光束精準投射在敵方裝甲車輛或安全的空投著陸區（Landing Zone, LZ）時，高空中的無人飛行載具（UAV）酬載操作員必須透過其 光電雲台（EO/IR Gimbal）中的 NVG 模式，於充滿背景光害與熱雜訊的夜間畫面中，快速辨識出這道雷射光束與其標定的光斑，進而引導雷射導引武器（Laser-Guided Munitions）或精確定位空投點。

從產業發展與訓練實務的角度觀察，要確保這套複雜的「偵蒐至打擊（Sensor-to-Shooter）」迴路在實戰中完美運作，單憑實機外場訓練存在著極大的侷限性，首先真實的紅外線雷射標定器具有極高的致盲危險性，在非戰區進行頻繁的對空標定演練，伴隨著難以承受的安全風險。其次，雷射光束在空氣中的可視度高度依賴大氣懸浮微粒（如水氣、沙塵）的散射效應；要在現實中反覆重現特定的濃霧或雨雪條件，以測試無人機 NVG 鏡頭對雷射光束的擷取極限，成本極為高昂且缺乏數據一致性。此外，實機演練難以任意佈署敵方的防空威脅或電子干擾來測試操作員的壓力極限。

為了解決這些跨領域的整合與訓練痛點，採用高擬真視覺模擬軟體與分散式網路架構，建構一個安全的「合成戰術環境」，被視為目前最具經濟效益與科學嚴謹性的解答，本解決方案以 Quantum3D MANTIS 即時場景管理軟體 為核心運算大腦，特別整合了 雷射標定效果外掛模組（Laser Designator Effect Plug-In） 以及 Quest2 / ViXsen 高精度感測器模擬套件，這套系統能在精確的物理運算下，於虛擬的夜視鏡（NVG）視角中，逼真重現紅外線雷射光束的軌跡、大氣散射與目標光斑。

MANTIS 為 Quantum3D 研發的即時影像產生軟體，支援 CDB、感測器模擬、環境特效、飛行與車輛模擬等應用，提供高擬真 3D 圖形，適用於訓練與模擬市場。

透過結合 DIS/HLA 軍事網路協定，這套系統能將地面的 砲兵前線觀測員訓練模擬器（AFOS） 或是 BARKAN 無人地面載具（UGV），與空中的 UAV 模擬訓練系統 無縫連線，地面單位在虛擬世界中發射雷射，空中的無人機操作員則透過逼真的 NVG 畫面進行辨識與鎖定，這種從「孤島式設備」走向「全域網路共振」的模擬技術，不僅讓工程研發團隊得以在硬體迴路（HIL）中驗證新型感測器的極限，更讓前線官兵能在無風險的環境下，深度鍛鍊空地協同的戰術默契與決策精準度，確立了高擬真雷射模擬在現代聯合作戰訓練中的基石地位。

 

Quantum3D MANTIS KSFO Night Demo

解決方案特色：從底層物理光學到網路同步的全面擬真架構

要讓「無人機在夜空中看見地面雷射」這件事在虛擬環境中具備工程與戰術上的驗證價值，系統不能僅僅是在畫面上畫一條綠色的發光線條，Quantum3D 的解決方案透過多層次的軟硬體與網路協定深度耦合，確保雷射光束的行為、感測器的反應以及跨系統的資料傳輸皆符合真實世界的物理法則。

MANTIS 雷射標定效果外掛模組（Laser Designator Effect Plug-In）

這是實現空地雷射協同的核心模組。該外掛專門用於模擬紅外線雷射目標標定器（IR Laser Target Designator），並且深度針對 夜視設備（NVG） 的光學特性進行了最佳化。在真實物理中，雷射是一束高度集中的光源，只有當光束擊中空氣中的微粒（如灰塵、水滴）產生散射時，旁觀者（如無人機鏡頭）才能看見光束的軌跡，MANTIS 雷射模組結合了視線交叉測試（Line-of-Sight Intersection Testing），能以極低的延遲（透過 CIGI 協定）計算出雷射從地面發射源到 3D 地形或動態模型上的精確碰撞點，並產生正確的「雷射光斑（Laser Spot）」，同時，它會根據 MANTIS 大氣模組中的能見度設定，動態渲染雷射光束在空氣中的衰減與可視度。

圖中為雷射標定模擬場景，可見戰機正在使用紅外線雷射標定系統，將雷射光束投射到地面目標，以支援精確導引武器，此效果來自 MANTIS 雷射標定效果外掛模組，該模組可模擬紅外線雷射導引，並在夜視設備（NVG） 中清晰可見，適用於軍事模擬、戰術訓練與空地協同作戰演練，提升飛行與作戰模擬的精確度與戰術應用效果。

Quest2 與 ViXsen 高精度 NVG 感測器後處理

無人機的 NVG 鏡頭在捕捉雷射時，會面臨極端的光學挑戰，ViXsen 模組 提供了基於物理的底層運算，包含地平線光暈（Horizon Glow）與城市光暈（City Glow）的生成，當雷射光束出現時，Quest2 模組 則負責模擬真實 NVG 硬體的極限反應，例如：雷射光斑的高亮度會在 NVG 螢幕上產生典型的「光暈效應（Halo Effect）」與「布魯明效應（Blooming）」；同時，Quest2 的 自動增益控制（AGC） 演算法會啟動；如果地面部隊不慎將雷射掃過高反射率的物體（如玻璃或水面），強烈的反射光會迫使 NVG 自動調低整體增益，導致背景畫面瞬間變暗（致盲效應），這些隨機雜訊（Random Noise）、固定雜訊與閃爍效應的真實還原，是訓練無人機操作員如何在光學干擾下維持目標鎖定的關鍵。

圖片中展示了夜視模擬技術，模擬夜視鏡（NVG）環境中的視覺效果，畫面中的發光點代表熱源或光源，提供增強夜間識別與戰場感知能力，該技術可應用於軍事訓練、航空航太、無人機操作與感測器測試，提升在低光或全暗環境下的目標識別與戰術規劃能力。

DIS / HLA 分散式網路互動模擬架構

空地協同的核心在於「跨系統對話」，解決方案原生支援 DIS（分散式互動模擬） 與 HLA（高層次架構） 網路通訊協定，在一個聯合演訓的聯邦（Federation）中，地面單位（可能由另一位學員操作 砲兵前線觀測員訓練模擬器 AFOS，或是遠端操控 BARKAN 無人地面車 UGV）按下雷射發射鈕，這個動作會轉化為網路封包，包含雷射的發射座標、向量角度與編碼頻率，空中的 UAV 模擬訓練系統 接收到封包後，MANTIS 引擎即時在無人機的 NVG 通道中渲染出這道光束。這種低延遲的跨節點資料交換，徹底打破了單一載具訓練的壁壘，實現了真正的戰術網路共振。

UAV 無人機訓練系統結合高擬真飛行模擬、任務規劃與感測器模擬功能，支援多機型操作與團隊任務訓練。可攜式 IP67 結構，適用於教室與野外訓練環境。

GeoScapeSE / CDB 全球資料庫 與高精度地形匹配

雷射標定的精準度高度依賴地形幾何的準確性。如果地面模擬器與空中無人機模擬器使用的地形資料存在微小的海拔落差，就會發生「雷射穿牆」或「目標懸空」的荒謬現象，系統支援 CDB（通用資料庫） 格式與 GeoScapeSE WWDB 全球特定地理資料庫，CDB 確保了網路上所有參與聯合作戰的模擬節點，無論是海、陸、空資產，都在執行時間（Run-time）讀取絕對一致的地形幾何、建築物配置與材質編碼（Material Coded Data）。這保證了雷射光束被建築物遮蔽（Occlusion）的計算是絕對同步且物理正確的。

GeoScapeSE WWDB 是全球首款無縫整合的特定地理資料庫，提供 15M 或 10M 高解析度影像，支援 OTW、NVG、IR、EO 及雷達感測等應用，並針對 Quantum3D 影像產生器進行最佳化。

GeoScapeSE WWDB 影像範例

FIVE 戰術環境與動態干擾注入

真實戰場上的雷射指引絕非一帆風順，透過整合 FIVE（戰術環境模擬系統） 的教官操作站（IOS），教官可以在演練過程中動態注入各種威脅與干擾，例如，教官可以透過戰術編輯器（Tactical Editor）設定敵方裝甲車配備「雷射警告接收器（LWR）」，當地面的雷射光束打中該車輛時，FIVE 系統的人工智慧規則會觸發車輛施放煙幕彈（Smoke Grenades）並進行戰術規避，濃煙會迅速遮蔽無人機 NVG 的視線，迫使無人機操作員與地面部隊必須重新協調標定位置或切換至長波紅外線（LWIR）感測器。這種基於規則的動態對抗，極大地提升了訓練的戰術深度。

FIVE（Forces In Virtual Environment）戰術環境模擬系統提供逼真的戰術環境模擬，適用於戰術訓練、戰爭推演、決策支援與電子戰演習。

解決方案應用：在虛擬黑夜中驗證高張力聯合作戰任務

結合 MANTIS 雷射標定特效與高階 NVG 模擬的無人機訓練系統，為各軍種、執法機構與航太研發單位提供了一個無限廣闊的實驗與演訓沙盒，以下深入探討幾項最具代表性的實務應用場景：

夜間高價值目標的隱蔽精準打擊

在特種作戰或反恐任務中，地面引導小組（JTAC）經常會潛伏於敵方陣地邊緣，在漆黑的夜裡，他們使用配備紅外線雷射的觀測儀器，鎖定敵方的高價值目標（如雷達站、飛彈發射車或指揮所），在此模擬情境中，學員們分別操作 AFOS 模擬器 與 UAV 地面控制站（GCS）。地面小組在虛擬的 3D 戰區中開啟 IR 雷射，高空盤旋的 QUAV 無人機酬載操作員，立刻將光電雲台切換至 NVG 模式，並在 Quest2 模擬的雜訊畫面中搜索那道微弱的綠色光束，一旦無人機確認了雷射光斑的位置，操作員即可利用機載的雷射測距儀進行二次確認，並將絕對座標透過資料鏈（Data Link）傳送給後方指揮中心，或是直接導引模擬的空對地飛彈（如地獄火飛彈）進行打擊，這種訓練能有效消弭語音通訊中的座標誤差，訓練學員「所見即所打（See and Strike）」的實戰默契。

前線隱蔽物資空投與著陸區（LZ）標定

除了火力打擊，雷射標定在後勤補給與救援任務中同樣扮演關鍵角色，當前線部隊被圍困或需要緊急醫療物資時，直升機或大型貨運無人機必須在夜間進行低空空投，開啟照明設備會暴露己方位置，因此必須仰賴 NVG 與 IR 雷射，透過系統模擬，教官可利用進階天氣模組設定為低雲幕、無月光的極端暗夜，地面部隊在一個狹窄的林間空地開啟雷射指示器，並以特定的頻率畫出著陸區的邊界，無人機操作員在上方透過 NVG 視角，不僅要克服 Quest2 生成的極端影像雜訊（因為環境光極低，AGC 會將增益開到最大，導致雜訊劇增），還要準確判讀雷射畫出的空投範圍，並評估周遭樹木或電塔（由 MANTIS 靜態模型模組生成）的碰撞風險。這類演練能大幅提升夜間空投的成功率與安全性。

無人機與無人地面車（UAV-UGV Swarm）的自主協同

未來的戰場將是無人載具的天下，Quantum3D 的 BARKAN 無人地面車（UGV）具備自主導航與目標鎖定能力，這項解決方案能完美支援「無人機與無人車」的協同作戰模擬（MUM-T, Manned-Unmanned Teaming），在虛擬演練中，BARKAN UGV 作為地面先鋒，深入充滿核生化（CBRN）污染或高防空威脅的城市戰區（MOUT），當 BARKAN 透過其感測器發現隱藏在狹巷中的敵軍時，其砲塔上的雷射標定器會自動啟動並照射目標，此時在城市上空安全高度待命的 QUAV 雲下自主無人機，其 AI 視覺演算法（透過硬體迴路 HIL 連接）會接收並分析 MANTIS 輸出的 NVG 雷射影像，自動進行目標幾何邊界的鎖定，並發動協同攻擊。這種訓練與測試機制，為研發新世代無人蜂群（Swarm）戰術提供了絕佳的資料驗證平台。
UAV Datasheet Download >

城市光暈（City Glow）與複雜光源環境下的雷射辨識極限測試

在城市環境中作戰，NVG 的效能會面臨嚴峻的挑戰，現代城市的密集路燈、車輛頭燈以及建築物照明，會產生強烈的「城市光暈」，系統開發商可載入包含高密度建築與光源的 GeoScapeSE 城市模型，當無人機在城市上空啟動 NVG 模式時，ViXsen 與 Quest2 會精確模擬這些強烈的人造光源如何在鏡頭中產生光暈與布魯明效應（Blooming），在此環境下，地面部隊發射的 IR 雷射很容易被背景光害所掩蓋，工程團隊與訓練教官可以利用這個合成環境，客觀驗證操作員在面對強烈對比光源時，如何手動調整 NVG 的感光度與對比度，從混亂的城市光害中過濾並剝離出微弱的戰術雷射訊號。

GeoScapeSE WWDB 是全球首款無縫整合的特定地理資料庫，提供 15M 或 10M 高解析度影像，支援 OTW、NVG、IR、EO 及雷達感測等應用，並針對 Quantum3D 影像產生器進行最佳化。

針對敵方防空威脅（如刺針飛彈）的紅藍軍雷射對抗

雷射標定是一把雙面刃；當你用雷射照射敵人時，你也暴露了自身的位置，透過結合 刺針飛彈模擬器（Stinger Simulator），系統可進行高張力的紅藍軍對抗（Red vs. Blue），在聯合網路中，一組學員操作地面部隊進行雷射標定與無人機偵蒐（藍軍），另一組學員則佩戴 VR 頭顯操作刺針飛彈防空系統（紅軍），當紅軍的雷射警告接收器（LWR）偵測到雷射照射時，他們會立刻嘗試用刺針飛彈鎖定空中的無人機；此時，FIVE 戰術系統 會觸發無人機的飛彈警告接收器（MWR），無人機飛行員必須立刻中斷雷射標定任務，執行劇烈的規避動作，並發射熱焰彈（Flare）來干擾刺針飛彈的紅外線尋標器。這種由真人參與的多節點互動，讓雷射指引訓練不再只是單向的「打靶」，而是充滿生存壓力的戰術博弈。

Quantum3D 刺針飛彈模擬器（Stinger Simulator）是一款 VR高擬真訓練系統，支援個人與團隊訓練，提供環境設定、敵我識別、規避動作等功能，並內建訓後回顧與教官操作站，全面提升訓練效能。

產業應用與客製化矩陣

空地雷射協同技術的應用場景極為廣泛，不同領域對於系統的精細度、干擾源與網路架構有著截然不同的需求，以下矩陣詳細梳理了 MANTIS 雷射特效與感測器模擬技術在各大產業的應用維度與客製化配置重點：

此矩陣清晰地表明，基於 MANTIS 引擎的雷射與 NVG 模擬技術，不僅是一套視覺軟體，更是一個具備高度適應性的模組化平台。透過參數的微調與模組的抽換，它能精確適配從前線特種部隊到後方 AI 研發實驗室的嚴苛需求。

其他解決方案

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影像與光電紅外線系列 >
飛行模擬器系列 >

專屬訓練環境建置與技術支援

實際的系統配置將因應您的測試應用、規範、場地限制及待測物特性而有所不同，立即聯繫奧創系統，讓我們協助您找到最適合您實驗室的完美解答，實際系統配置將因應您的測試應用、規範、場地限制及待測物特性而有所不同，如需深入規劃與系統或軟硬體選配搭配建議，請聯繫「奧創團隊」，我們擁有豐富的系統整合經驗，隨時準備為您提供最專業的配置建議與技術支援。