Chiar și în timpul zilei, viața parașutiștilor atunci când debarcă dintr-un vehicul de luptă de infanterie sau un transportor blindat de personal depinde de realizarea timpurie a nivelului maxim de conștientizare situațională, ca să nu mai vorbim de aterizarea noaptea în timpul unei bătălii, când siguranța forței de aterizare depinde aproape în totalitate de tehnologiile senzorilor
De mai bine de un deceniu, sistemele optoelectronice au fost instalate în vehiculele militare pentru monitorizarea și vizarea, de exemplu, a dispozitivelor de vizionare nocturnă, a sistemelor de îmbunătățire a viziunii tehnice pentru șofer și, recent, au integrat sistemele de viziune globală fie în vehicule noi sau ca sisteme suplimentare pentru upgrade-uri
În zilele noastre, totul se schimbă foarte rapid datorită combinației de senzori digitali și arhitectură electronică integrată, în timp ce există o tendință clară de a instala sisteme multi-senzori configurabile automat, care pot funcționa perfect împreună pentru a oferi o conștientizare situațională semnificativ mai bună (calitatea percepția complexă a informațiilor eterogene într-un singur volum spațial-temporal) în comparație cu ceea ce aveau înainte echipajele vehiculelor blindate, limitate în revizuire.
După cum sa menționat în compania Finmeccanica, astăzi un nivel crescut de proprietate asupra situației și capacitatea de a identifica, urmări și marca obiective în mișcare este extrem de important și determină tendințele de dezvoltare și expansiune ale acestei piețe. Sistemele de arme și dispozitivele de observare afectează în mod direct eficacitatea unui vehicul de luptă în îndeplinirea sarcinii sale principale și, prin urmare, senzorii cu cele mai înalte caracteristici sunt din ce în ce mai solicitați.
Între timp, progresul în microelectronică și optică face ca sistemele de vizionare nocturnă să fie mai accesibile și, în acest sens, din ce în ce mai multe țări doresc să creeze o bază industrială pentru producția de componente pentru acest tip de echipamente. Nevoile șoferului pentru sistemele de vizionare nocturnă pot fi satisfăcute în principal de senzori cu rază scurtă de acțiune (de obicei camere cu infraroșu sau de televiziune răcite), în timp ce senzorii de viziune completă devin o parte integrantă a transportatorilor de personal blindat și a vehiculelor de luptă a infanteriei, din moment ce echipajul și trupele trebuie să aibă o vedere constantă.
CV90 BMP, echipat cu mai multe camere care oferă imagini 24/7, servește drept platformă experimentală pentru sistemul de realitate augmentată Battle View 360 de la BAE Systems, care vă permite să obțineți o imagine „circulară” și să o afișați pe afișajele montate pe cască. a echipajului și a trupelor
Folosind afișaje montate pe cască, toată lumea din vehicul cu sistemul Battle View 360 de realitate augmentată primește o vizualizare completă; și nu trebuie să fie derivate ale tehnologiilor de ghidare a luminii Q-Sight și Q-Warrior ale BAE Systems
Realitate augmentată
Pe lângă aceste sisteme cheie care și-au dovedit deja valoarea, conectarea senzorilor cu afișaje avansate și sisteme de gestionare a informațiilor permite echipajelor să se deplaseze în lumea realității augmentate, în care informații despre unitățile lor, inamic, rute, repere pot să li se prezinte atenția la momentul potrivit.obstacole alături de alte mii de alte mesaje și informații. Deși acest concept este bine cunoscut în aviația militară, vehiculele terestre îl pot depăși în curând în acest domeniu, deoarece greutatea, dimensiunea, consumul de energie și caracteristicile de cost ale senzorilor și sistemelor de calcul sunt reduse, iar timpul și efortul petrecut în procesul de certificare este semnificativ mai puțin decât în aviație …
În plus, după cum a remarcat Dan Lindell, șeful vehiculelor de luptă din filiala suedeză a Hagglunds a BAE Systems, aceste tehnologii schimbă mașinile în sine. „Proiectăm mașini pentru a integra aceste sisteme … Mai întâi, în ultimii cinci până la șase ani am dublat puterea distribuită în mașină și vedem că consumul de energie este în continuă creștere.” Compania continuă să lucreze la acționările electrice și hibride (un motor tradițional prin intermediul unui generator alimentează motoarele electrice) pentru mașinile sale. Lindell susține că factorul uman este important și pentru tehnologia optoelectronică. „Cum reprezentăm toate aceste date senzoriale și imagini pe care vrem să le distribuim echipajului? Aceasta este o problemă foarte mare pentru noi.
În prezent se dezvoltă un sistem care pune un accent deosebit pe conștientizarea situației și pe integrarea factorilor umani. Sistemul de realitate augmentată BattleView 360 se bazează pe un sistem de cartografiere digitală. Colecționează. Urmărește și afișează un fragment de teren de care este interesat echipajul. În timp ce poartă o cască cu BattleView 360, cei care stau în mașină primesc o imagine „circulară” externă. În același timp, ei primesc cu promptitudine mesaje despre schimbările de situație și despre desemnarea țintei pentru a deschide focul. Echipajul vehiculului de luptă poate interacționa cu BattleView 360 în două moduri, prin cască sau tabletă. BAE Systems, în cooperare cu filiala sa britanică, demonstrează în prezent sistemul său BattleView 360 instalat pe CV90 BMP în mai multe țări. Managerul de programe Andy Thain este foarte familiarizat cu piața de imagistică și de conștientizare a situației pentru vehiculele militare. „Cu siguranță vedem un interes tot mai mare în întreaga Europă și în Statele Unite, în special în zona de cercetare, în sistemele de conștientizare situațională pentru aceste vehicule de luptă, în special pentru transportatorii de blindate și vehiculele de luptă ale infanteriei și, în viitor, pentru alte tipuri de vehicule.”
Domnul Thane a declarat că compania are o serie de contracte legate de diverse proiecte de cercetare din Marea Britanie și SUA în care sunt implicate și alte companii. „Sistemele pe care le dezvoltăm și le studiem adaugă capabilități șoferului, tunului și comandantului vehiculului și le oferă o vizibilitate generală mult mai bună decât în cazul periscopilor actuali sau al ferestrelor cu fante foarte înguste, comune în vehiculele militare.” Pentru grupul de aterizare din spatele vehiculului, stăpânirea situației este importantă, deoarece trebuie să știe ce îi așteaptă înainte de a debarca din vehicul. "Ar putea fi fiecare parașutist, dar cel mai probabil un lider de echipă urmat de subordonații săi".
În ceea ce privește geografia, „există interes și activitate în Statele Unite și în întreaga Europă”, a remarcat Thane, de exemplu, toți cei șapte operatori de mașini CV90 din Europa (Danemarca, Estonia, Finlanda, Olanda, Norvegia, Elveția și Suedia) iau în considerare integrarea sistemului. Battle View 360 la modernizarea vehiculelor. În Statele Unite, organizațiile militare, inclusiv Comandamentul pentru Doctrină și Antrenament de Combat (TRADOC) și Centrul de Cercetare în Electronică în Comunicații (CERDEC) lucrează la sisteme circulare de conștientizare a situației, la fel ca și Laboratorul Britanic de Știință și Tehnologie (DSTL).
Probleme de integrare
Una dintre problemele asociate integrării unor astfel de tehnologii este caracteristicile de proiectare ale unui model specific al unui vehicul de luptă, de exemplu, pentru un sistem de vizualizare circulară, este necesar să se găsească un loc pe corp, să furnizeze energie și să transmită date. linii. În plus, imaginile de la camere trebuie afișate pentru a oferi vizualizare simultană fără probleme tuturor celor din mașină; toate acestea necesită o putere de calcul semnificativă, cunoașterea factorilor umani și experiență în dezvoltarea de software specializat.„Prelucrarea datelor în sine nu este o problemă mare, problema constă în realizarea de afișaje suficient de puternice pentru a fi utilizate pe vehiculele militare”, a continuat Thane. „Afișajele noastre au fost instalate anterior pe avioane cu reacție și elicoptere. A lua această tehnologie și a le face rezistente și rezistente la manipulare este cu adevărat o provocare, dar fezabilă, deoarece componentele optice pe care le avem sunt suficient de puternice și compacte."
În această privință, merită să ne oprim asupra diferitelor tehnologii de afișare a căștilor, inclusiv ghiduri de undă optice utilizate în sistemul Q-Sight al BAE Systems și modificările sale, deși acest lucru nu înseamnă integrarea obligatorie a tehnologiei Q-Sight în sistemul Battle View 360, deoarece compania dezvoltă alte tehnologii de afișare robuste mici. Thane și-a amintit de remarcile picante ale soldaților care se mișcau cu afișajele în interiorul mașinii, mai ales când își loveau capul de ceva. "Oricum, am reușit să trecem prin aceste condiții de operare."
În plus față de protocoalele de conversie utilizate în mod obișnuit pentru a furniza date de la diferiți senzori ai diferiților producători către aceeași rețea, există problema cusăturii sau alinierii imaginilor. „Aceasta înseamnă combinarea imaginilor de la senzori vizibili și infraroșii cu diferite principii de funcționare, lentile și câmpuri de vedere diferite și făcându-le compatibile între ele”, a spus Richard Hadfield, conducător tehnic pentru Battle View 360 la BAE Systems. „Mărim și micșorăm în timp real pentru a crea o cupolă virtuală și apoi vom introduce acei senzori în acea cupolă virtuală.” O altă problemă tehnică, menționată de Hadfield, este urmărirea simultană a mișcării capetelor mai multor persoane, deoarece acestea pot privi în direcții diferite. El a spus că compania are o soluție pentru aceasta, care include un dispozitiv de urmărire în fiecare cască și un set de senzori de urmărire distribuiți în interiorul vehiculului.
Cât mai precis posibil, sincronizarea cu lumea exterioară a imaginilor afișate este una dintre cele mai importante probleme ergonomice. „Trebuie să vă asigurați că persoanele care utilizează sistemul nu sunt incomode cu latența sau latența”, a spus Hadfield. „Credem că am înțeles bine și am eliminat întârzierea, dar nu pot spune cum”. Modul în care utilizatorii interacționează cu afișajele pe care le poartă pe cap este, de asemenea, o problemă semnificativă și, pentru a rezolva acest lucru, BAE Systems a introdus un element bazat pe software-ul MIME (Map and Image Management Engine) „foarte fiabil” care funcționează eficient cu mijlocul anilor '90 pe diverse avioane militare britanice. „Am adaptat acest instrument pentru utilizarea terestră și am inclus o mulțime de funcționalități care gestionează terenul, astfel încât să putem, de exemplu, să planificăm rute folosind caracteristicile terenului și totul este fezabil pentru orice tip de vehicul”, a adăugat Hadfield.
Camerele termice premium Finmeccanica utilizează un senzor MCT de înaltă rezoluție de a treia generație pentru a oferi o calitate excelentă a imaginii, zi, noapte și cu vizibilitate redusă. Aceste camere pot fi integrate într-o mare varietate de sisteme de imagine a vehiculelor
Ieșirea informațiilor
Software-ul MIME interacționează prin rețeaua de comunicații a vehiculului cu sistemul de control al luptei și / sau sistemul de detectare și achiziție a țintei, comparând datele primite și filtrându-le pentru a oferi fiecărui utilizator informațiile necesare și dozate cu precizie și pentru a elimina încărcarea excesivă de informații.„Obținerea de prea multe informații este aproape la fel de proastă ca și furnizarea de informații prea puține”, a spus Hadfield. - Adică mai avem o sarcină: ce ar trebui și ce nu ar trebui să fie văzut de o anumită persoană?
Peder Sjolund, co-dezvoltator BattleView 360 și manager de programe la BAE Systems Hagglunds, a declarat că au lucrat cu echipaje experimentate de vehicule de luptă pentru a înțelege ce informații au nevoie în fiecare situație și care ar trebui să fie constrângerile. "Am adus câțiva comandanți de tancuri și BMP pentru a începe o discuție despre cât de multe informații pot gestiona în diferite scenarii", a spus el. - Unul dintre scenarii poate fi un marș, iar al doilea poate fi o luptă strânsă. Dacă sunteți în marș, atunci vă concentrați cu adevărat pe traseu, unde vor fi următoarele puncte de colectare, cât timp veți conduce, cât de mult combustibil este disponibil și ce viteză este necesară pentru a ajunge la punctul de colectare la un anumit moment timp”, a adăugat Hadfield. "Dar apoi, pe măsură ce vă apropiați de obiectiv, încep să apară amenințări, apoi intrați în diferite etape ale misiunii de luptă și, evident, informațiile pe care le vedeți se vor schimba."
Sjolund a spus că compania a combinat aceste informații primite cu conceptul de afișaje montate pe cască pentru echipajele aeronavelor, care este cel mai bun mod de a obține informații utile pentru cei care stau în mașină atunci când întregul spațiu interior nu este umplut cu ecrane, adesea acolo nu este suficient spațiu sau energie disponibilă pentru ei, sau pentru ambele, cealaltă în același timp. Modulul de pe fiecare cască are un senzor individual de mișcare a capului și un dispozitiv pentru conectarea la un sistem de control de mini-luptă bazat pe software-ul MIME, care permite fiecărui utilizator să afișeze o imagine de la senzorul corect cu informațiile tactice necesare suprapuse.
Majoritatea vehiculelor blindate nu permit o vizualizare bună, prin urmare sistemele de camere de toate tipurile sunt răspândite, dintre care cele mai multe includ camere de viziune nocturnă CMOS (semiconductor complementar de oxid de metal)
Mai mulți senzori
După cum remarcă compania Finmeccanica, în timp ce numărul de senzori instalați pe vehiculele militare continuă să crească, combinația de tehnologii este destul de stabilă, deși acestea sunt în mod constant îmbunătățite. Un sistem tipic de vizionare include un senzor de vedere nocturnă (de obicei în infraroșu), o vedere de zi (fie optică, fie televizor) și un telemetru laser. Pentru a îndeplini cerințe speciale, sunt adesea integrați senzori suplimentari, cum ar fi iluminatoarele / indicatoarele cu laser. Pentru viziunea șoferului și sistemele de conștientizare a situației, televizorul și camerele termice sunt suficiente.
Optronica Plug and Play rămâne atractivă pentru vehiculele de luptă; de exemplu, această tendință este susținută de popularitatea familiei POP (Plug-in Optronic Payload) Israel Aerospace Industries de sisteme de observare și vizionare de zi și de noapte stabilizate prin giroscop. Familia POP include șase sisteme, fiecare cu propria configurație. În același timp, toate au un nivel ridicat de modularitate și pot accepta „secțiuni” speciale cu acei senzori care sunt determinați de cerințele utilizatorului. Aceste secțiuni pot fi înlocuite pe teren dacă este necesar și, în viitor, va face mai ușoară actualizarea familiei POP pe măsură ce vor fi disponibile noi tehnologii optocuploare.
Camerele cu infraroșu răcite devin din ce în ce mai populare în aplicațiile „generale”, cum ar fi îmbunătățirea calității vederii șoferului, dar camerele cu răcire cu infraroșu rămân o necesitate atunci când este necesară o imagine de înaltă calitate. În ceea ce privește obiectivele pentru arme, dispozitivele tradiționale cu undă lungă (8-12 microni) evoluează în prezent în dispozitive cu mai multe domenii, adică prin adăugarea de senzori cu undă medie (3-5 microni). În unele aplicații generale de nivel scăzut, adică în sarcinile în care vizibilitatea nu joacă un rol important, senzorii care operează în regiunea infraroșie apropiată (cu undă lungă) a spectrului sunt utilizați în prezent împreună cu camerele de televiziune ieftine.
Finmeccanica consideră că tehnologia circuitelor de fabricație bazate pe structuri complementare metal-oxid-semiconductor (CMOS) va înlocui treptat camerele CCD în intervalul vizibil, iar tehnologiile mai exotice, cum ar fi regiunea infraroșie îndepărtată (cu unde scurte) a spectrului, vor fi dezvoltate în continuare. Potrivit companiei, capacitățile acestei regiuni a spectrului sunt diferite de gamele cu infraroșu cu undă medie și undă lungă. Poate fi util pentru unele aplicații specializate, deși costul relativ ridicat poate limita în prezent cererea militară pentru aceasta. În plus față de progresele tehnologiilor bazate pe lungimi de undă mai puțin cunoscute, progresele continue ale tehnologiei senzorilor permit atât detectoare cu raze răcite, cât și cele neîncălzite cu matrice mai mici, rezoluție mai mare și / sau diafragme optice (diafragme) mai mici.
Afișajele tipice ale vehiculelor moderne sunt ecrane robuste cu caracteristici speciale pentru a maximiza calitatea imaginilor monocrome de la camerele cu infraroșu. Cele mai noi sisteme sunt panouri LCD multifuncționale cu ecran plat, cu software, care pot afișa mai multe imagini în același timp, suprapun grafică de înaltă rezoluție și îmbunătățesc calitatea imaginii. Dezvoltarea lor, determinată de disponibilitatea tehnologiei panourilor comerciale, se îndreaptă către o calitate mai bună a imaginii (inclusiv o definiție mai mare), mai multă lățime de bandă internă a rețelei și mai multă putere de calcul.
Argumente pro şi contra
În ceea ce privește dezvoltarea afișajelor montate pe cască, Finmeccanica a numit punctele tari și punctele slabe ale tehnologiei existente. Avantajele includ compactitatea, capacitatea de a opera cu sau fără cască și consumul relativ scăzut de energie. Dezavantajele acestora, potrivit companiei, includ costul, protecția slabă împotriva daunelor, oboseala proprietarului și, eventual, limitarea capacității de a efectua anumite sarcini în mașină, precum și necesitatea unui dispozitiv de rezervă. Concluzia pe care Finmeccanica a făcut-o din analiza avantajelor și dezavantajelor este că, în viitorul apropiat, afișajele montate pe cască nu vor fi utilizate pe scară largă în vehiculele militare. Cu toate acestea, compania este mai optimistă cu privire la perspectivele de realitate augmentată (adăugarea de obiecte imaginare la imaginile obiectelor din lumea reală, de obicei o proprietate auxiliar-informativă), care poate fi obținută fără afișaje montate pe cască. "Realitatea augmentată are un potențial extraordinar, deoarece îmbunătățește prezentarea informațiilor către echipaj, ceea ce poate ajuta la detectarea și direcționarea." Nu este surprinzător că aproape toți clienții lor s-au concentrat în primul rând pe preț și performanță, dar Finmeccanica subliniază că acești factori depind de aplicație. De obicei, clientul este dispus să investească mai mult atunci când sunt necesare soluții la nivel de sistem (de exemplu, controlul focului sau conștientizarea situației), nu numai pentru că sunt mai scumpe, ci mai ales pentru că cerințele sunt mai stricte și acest lucru împiedică utilizarea celor mai ieftine și echipamente mai puțin funcționale de la furnizorii din segmentul inferior. Cu cerințe mai puțin stricte, accentul pe cost permite implicarea unei game mai largi de furnizori concurenți.
Opiniile experților
Emmanuelle Bercier, șef de vânzări la ULIS (o divizie a companiei franceze de tehnologie cu infraroșu Sofradir), care realizează aparate termice neîncălzite, a observat că cerințele militare devin mai specifice în ceea ce privește funcționalitatea dorită. Aceasta include sisteme de viziune îmbunătățite pentru șoferi, o conștientizare situațională locală sporită pentru a proteja vehiculele și integrarea în stații de arme controlate de la distanță (RWM), de exemplu, pentru ghidarea armelor. „Vedem două provocări principale”, a continuat Bercier. - În primul rând, îmbunătățirea performanței pentru a obține un câmp vizual mai mare, de exemplu, 180 de grade pentru sistemul de viziune al șoferului sau creșterea intervalului de recunoaștere a sistemului local de conștientizare a situației și a DBA … În al doilea rând, dezvoltarea echipamentelor cu dimensiuni mai mici, mai ușoare, cu consum redus de energie. Deși uneori avem de-a face cu mașini mari, volumul disponibil pentru orice echipament este întotdeauna o problemă."
În ceea ce privește noile tehnologii potențial perturbatoare, domnul Bercier consideră că senzorii CMOS care acoperă spectrul vizibil și în infraroșu apropiat sunt candidați buni pentru viitoarele dispozitive de vizionare a condusului pe toate condițiile meteorologice și același lucru se aplică sistemelor cu infraroșu cu unde scurte. „Noile tehnologii vor fi provocatoare pentru a atinge nivelul de maturitate și calificările necesare pentru aceste tipuri de aplicații. Vom vedea ce se întâmplă în următorii zece ani, dar senzorii de imagistică termică se bazează deja pe tehnologii dovedite care continuă să mărească atât capacitățile, cât și reducerea costurilor.”
Când a fost întrebat unde, din punct de vedere geografic, se desfășoară întregul proces de dezvoltare și achiziții, Dan Lindell a spus că Occidentul vorbește și efectuează teste, în timp ce Estul furnizează deja produse finite. „Vedem că multe lucruri discutate și prezentate la expoziții sunt într-adevăr integrate în Rusia, precum și în China. Vedem nevoi destul de clare de sisteme de acest tip în Asia de Sud-Est, în timp ce țările occidentale vorbesc și încearcă să facă ceva, unele într-o măsură mai mică, altele într-o măsură mai mare."
