Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB Militärische Ausbildung verläuft klassischerweise in zwei getrennten Welten: Hier die Übung im Gelände, dort die Computersimulation mit abstrakten Modellen. Dazwischen entsteht eine Lücke: Wie lässt sich vermitteln, dass eine Position taktisch gut oder schlecht ist – nicht durch Erfahrung allein, sondern durch nachvollziehbare Bewertungskriterien? Das Fraunhofer IOSB hat mit der »MilitAR-Sandbox« einen Demonstrator entwickelt, der diese Lücke schließt. Nutzende greifen direkt in Sand ein, während Algorithmen die taktische Qualität der Position in Echtzeit zurückprojizieren. Der Austausch zwischen Mensch und Modell wird unmittelbar erlebbar.
© Fraunhofer IOSB, Linda Christ
MilitAR-Sandbox: Taktische Positionsbewertung greifbar gemacht
Ausbildung an der Schnittstelle zwischen Sandkasten und Algorithmus
Lücke zwischen Erfahrung und Modelllogik
Projizierte Höhenlinien, Gitter und SWK auf modellierten Sand
Die Integrierung von Geländeauswertungsalgorithmen in Trainings- oder Entscheidungssysteme führt zu einer grundsätzlichen Herausforderung: Die Bewertungskriterien bleiben verborgen. Auszubildende und Entscheidungsträger können schlecht nachvollziehen, warum ein Algorithmus eine Position entsprechend bewertet. Computergestützte Szenarien lösen das nicht – sie wirken zu abstrakt. Traditionelle Trainingsmittel wie Geländemodelle oder Tischübungen hingegen sind starr und reagieren nicht auf Nutzereingaben. Die »MilitAR-Sandbox« adressiert diese Lücke durch eine modular aufgebaute, offene Architektur: Sie unterstützt schnelle Iteration und direkte Validierung mit realen Nutzenden.
Die Innovation liegt nicht in der Augmented-Reality-Sandkasten-Technologie selbst – diese wird seit Jahren in Geografie- und Raumplanungsausbildung eingesetzt – sondern in der Integration militärischer Analysealgorithmen mit dokumentierter Schnittstelle und der systematischen Validierung mit echten Nutzenden.
Darstellung der Systemarchitektur mit drei Ebenen: Sensorik (3D-Kamera) blau, Analysepipeline grün (modulare Plugins System), Visualisierung rosa (Beamer + GUI)
Die »MilitAR-Sandbox« funktioniert als tangible User Interface – eine Schnittstelle, die digitale Daten durch physische Interaktion greifbar macht. Sie verbindet drei Komponenten in einer standardisierten Architektur:
Sensorik und Datenerfassung: Eine 3D-Kamera erfasst die Sandoberfläche kontinuierlich und generiert ein digitales Höhenmodell. Die räumliche Kalibrierung erfolgt separat – Nutzende können Lage und Höhenmaßstab je nach Trainings- oder Validierungsszenario flexibel einstellen.
Analysepipeline: Modular aufgebaute Analyse-Plugins kommunizieren über standardisierte Programmierschnittstellen (API) und ein Bus-System. Dies ermöglicht Austausch und Erweiterung einzelner Module ohne Hardware-Anpassung. Der aktuell implementierte »Stellungswahlassistent« bewertet Positionen nach Wirkung, Deckung und Zugänglichkeit.
Visualisierung und Bedienung: Ein Beamer projiziert die Ergebnisse direkt zurück auf den Sand – die farbcodierte Bewertung, Höhenlinien und Koordinatengitter. Eine grafische Benutzeroberfläche ermöglicht in Echtzeit die Anpassung aller Parameter. Alle Operationen werden in Logdateien dokumentiert – essenziell für Validierung und Nachvollziehbarkeit.
Das System ist in modularer Form aufgebaut und mit einem kleinen Lieferwagen transportierbar. Dies ermöglicht flexible Einsätze an verschiedenen Ausbildungs- und Erprobungsorten.
Test mit Soldaten
Im Rahmen einer mehrtägigen Test- und Erprobungskampagne modellierten Soldatinnen und Soldaten Geländeszenarien und beurteilten die algorithmischen Bewertungen gegen ihre taktische Erfahrung. Das Ergebnis war aufschlussreich: Der Stellungswahlassistent erreichte hohe Übereinstimmung mit fachlichen Urteilen. Wo Abweichungen auftraten, ließen sich diese unmittelbar analysieren – nicht abstrakt am Bildschirm, sondern direkt am Sand mit den Nutzenden. Diese direkte Rückkopplung ermöglichte Kalibrierung und Verfeinerung der Gewichtungsparameter deutlich schneller als reine Computersimulation.
Trainingsteilnehmerinnen und -teilnehmer berichteten von gestiegenem Verständnis für die Faktoren, die eine Position taktisch wertvoll machen. Ein Soldat fasste prägnant zusammen: »Das Tool ist hervorragend für schnelles Prototyping geeignet.« Das System transformierte abstrakte Kriterien in erlebbare Zusammenhänge.
Änderung des Ergebnisses durch Sandmodellierung
Änderung des Ergebnisses durch Sandmodellierung
Die »MilitAR-Sandbox« adressiert drei primäre Anwendungsszenarien:
- Ausbildung und Training: Vermittlung taktischer Bewertungskriterien durch interaktives, greifbares Lernen statt Frontalunterricht
- Algorithmen-Validierung: Systematische Überprüfung von Bewertungsformeln mit echten Nutzenden – offenbart blinde Flecken, die reine Simulation übersieht
- Co-Design und Rapid Prototyping: Dank modularer, offener Architektur können Entwicklungsteams Bewertungslogiken schnell variieren und direkt am System mit Endnutzenden diskutieren – ohne dass Grundstruktur oder Hardware angepasst werden müssen.
Von der Entwicklung zum operativen Einsatz
Die »MilitAR-Sandbox« konzentriert sich auf die frühe Phase der Algorithmen-Entwicklung: Sie ermöglicht schnelle Iteration, direkte Validierung mit Fachkräften und Ausbildung von Nutzenden, bevor Bewertungslogiken in größere Systeme übergehen. Der Digitale Lagetisch des Fraunhofer IOSB adressiert dagegen die operative Phase – Live-Lagevisualisierung, Echtzeitdaten-Integration und verteilte Entscheidungsunterstützung im Einsatz. Während die Sandbox die algorithmische Fundierung schafft, integriert der Lagetisch diese in einen breiteren operativen Kontext.
Standardisierung und Skalierung
Die Roadmap zielt auf Interoperabilität und Erweiterbarkeit:
- Objekterkennung: Physische Objekte im Sand (Modellfahrzeuge, Stellungsmarker) steuern und annotieren Algorithmen-Eingaben
- Geoinformationssystem-Integration: Import von realen Geodaten aus Geoinformationssystemen (GIS) für Nachbildung operativer Einsatzgebiete
- Standardschnittstellen: Anpassung an OGC-Standards (Open Geospatial Consortium) und militärische Datenformate für Anbindung bestehender Stabsinformationssysteme
Blick über den militärischen Einsatz hinaus
Während die »MilitAR-Sandbox« derzeit für militärische Ausbildung und Algorithmen-Validierung konzipiert ist, eröffnet das Konzept perspektivisch auch Anwendungen in anderen Domänen. Szenariobasiertes Rapid Prototyping mit tangible User Interfaces könnte etwa in Infrastrukturplanung, Katastrophenschutz oder städtebaulicher Analyse Einsatz finden – überall dort, wo räumliche Entscheidungen durch Algorithmen gestützt und mit Stakeholdern validiert werden müssen. Solche zivilen oder industriellen Erweiterungen sind momentan nicht geplant, zeigen aber das Potenzial der modularen Architektur.
Von der Entwicklung zum operativen Einsatz
Die »MilitAR-Sandbox« konzentriert sich auf die frühe Phase der Algorithmen-Entwicklung: Sie ermöglicht schnelle Iteration, direkte Validierung mit Fachkräften und Ausbildung von Nutzenden, bevor Bewertungslogiken in größere Systeme übergehen. Der Digitale Lagetisch des Fraunhofer IOSB adressiert dagegen die operative Phase – Live-Lagevisualisierung, Echtzeitdaten-Integration und verteilte Entscheidungsunterstützung im Einsatz. Während die Sandbox die algorithmische Fundierung schafft, integriert der Lagetisch diese in einen breiteren operativen Kontext.
Standardisierung und Skalierung
Die Roadmap zielt auf Interoperabilität und Erweiterbarkeit:
- Objekterkennung: Physische Objekte im Sand (Modellfahrzeuge, Stellungsmarker) steuern und annotieren Algorithmen-Eingaben
- Geoinformationssystem-Integration: Import von realen Geodaten aus Geoinformationssystemen (GIS) für Nachbildung operativer Einsatzgebiete
- Standardschnittstellen: Anpassung an OGC-Standards (Open Geospatial Consortium) und militärische Datenformate für Anbindung bestehender Stabsinformationssysteme
Blick über den militärischen Einsatz hinaus
Während die »MilitAR-Sandbox« derzeit für militärische Ausbildung und Algorithmen-Validierung konzipiert ist, eröffnet das Konzept perspektivisch auch Anwendungen in anderen Domänen. Szenariobasiertes Rapid Prototyping mit tangible User Interfaces könnte etwa in Infrastrukturplanung, Katastrophenschutz oder städtebaulicher Analyse Einsatz finden – überall dort, wo räumliche Entscheidungen durch Algorithmen gestützt und mit Stakeholdern validiert werden müssen. Solche zivilen oder industriellen Erweiterungen sind momentan nicht geplant, zeigen aber das Potenzial der modularen Architektur.
Kontakt und Kooperation
Die »MilitAR-Sandbox« wird auf Messen und Veranstaltungen gezeigt. Militärische Dienststellen, Ausbildungseinrichtungen und Forschungspartner, die den Demonstrator erleben oder an der Weiterentwicklung mitwirken möchten, wenden sich an die Gruppe »Geo-Intelligence« des Fraunhofer IOSB. Beratung zu Integrationsprojekten und maßgeschneiderten Adaptionen sind möglich.