Även på dagtid beror fallskärmsjägarnas liv vid avstigning från ett infanteri stridsfordon eller pansarbärare av den tidigaste uppnåendet av den maximala lägesmedvetenheten, för att inte tala om att landa på natten under en strid, när landningsstyrkens säkerhet beror nästan helt på sensorteknik
I mer än ett decennium har optoelektroniska system installerats i militära fordon för övervakning och riktning, till exempel mörkerseende, system för förbättrad teknisk syn för föraren, och nyligen har de integrerat allroundvisionssystem antingen i nya fordon eller som ytterligare system för uppgraderingar
Numera förändras allt mycket snabbt tack vare kombinationen av digitala sensorer och integrerad elektronisk arkitektur, medan det finns en tydlig tendens att installera automatiskt konfigurerbara multisensorsystem som kan fungera sömlöst tillsammans för att ge betydligt bättre situationsmedvetenhet (kvaliteten på komplex uppfattning om heterogen information i en enda rumslig -samtidig volym) i jämförelse med vad besättningarna på pansarfordon, begränsade i granskning, hade tidigare.
Som nämnts i Finmeccanica -företaget är idag en ökad ägande av situationen och förmågan att identifiera, spåra och markera rörliga mål i rörelse av avgörande betydelse och avgör utvecklingen och expansionstrenderna på denna marknad. Vapensystem och observationsanordningar påverkar direkt ett stridsfordons effektivitet för att fullgöra dess huvuduppgift, och därför efterfrågas sensorer med de högsta egenskaperna allt mer.
Samtidigt gör framsteg inom mikroelektronik och optik nattvisionssystem mer överkomliga, och i detta avseende vill fler och fler länder skapa en industriell grund för tillverkning av komponenter för denna typ av utrustning. Förarens behov av nattvisionssystem kan främst tillgodoses med kortdistanssensorer (vanligtvis okylda infraröda eller tv-kameror), medan allroundsensorer blir en integrerad del av pansarbärare och infanteri stridsfordon, eftersom besättning och trupper måste ha en konstant allroundvy.
CV90 BMP, utrustad med flera kameror som ger bilder dygnet runt, fungerar som en experimentell plattform för BAE Systems Battle View 360 augmented reality-system, som gör att du kan få en "cirkulär" bild och visa den på hjälmmonterade skärmar av besättningen och trupperna
Med hjälp av hjälmmonterade skärmar får alla i fordonet med Battle View 360 augmented reality-system en allroundvy. och det behöver inte vara derivat av BAE Systems Q-Sight- och Q-Warrior-ljusguide-teknik
Augmented reality
Förutom dessa nyckelsystem som redan har bevisat sitt värde, gör anslutningen av sensorer med avancerade displayer och informationshanteringssystem det möjligt för besättningarna att flytta till en värld av augmented reality, där information om deras enheter, fienden, rutter, landmärken kan presenteras för deras uppmärksamhet vid rätt tidpunkt. hinder tillsammans med tusentals andra meddelanden och information. Även om detta koncept är välkänt inom militär luftfart kan markfordon snart överträffa det på detta område, eftersom vikt, storlek, energiförbrukning och kostnadskarakteristik för sensorer och datorsystem minskar, och den tid och ansträngning som läggs ner på certifieringsprocessen är betydligt mindre än inom luftfart ….
Dessutom, som Dan Lindell, chef för stridsfordon vid den svenska grenen av Hagglunds av BAE Systems, noterade, förändrar dessa tekniker själva maskinerna. "Vi gör om maskiner för att integrera dessa system … Först under de senaste fem till sex åren har vi fördubblat den effekt som distribueras i maskinen och vi ser att energiförbrukningen ständigt ökar." Företaget fortsätter att arbeta med elektriska och hybridelektriska drivenheter (en traditionell motor genom en generator som driver elmotorer) för sina bilar. Lindell hävdar att den mänskliga faktorn också är viktig för optoelektronisk teknik.”Hur representerar vi alla dessa sensoriska data och bilder som vi vill distribuera till besättningen? Det här är ett mycket stort problem för oss."
För närvarande utvecklas ett system som lägger särskild vikt vid situationsmedvetenhet och integration av mänskliga faktorer. Augmented reality -systemet BattleView 360 är baserat på ett digitalt kartläggningssystem. Hon samlar. Spårar och visar ett fragment av terrängen som besättningen är intresserad av. När de bär hjälm med BattleView 360 får de som sitter i bilen en extern "cirkulär" bild. Samtidigt får de snabbt meddelanden om förändringar i situationen och målbeteckning för att öppna eld. Kampfordonets besättning kan interagera med BattleView 360 på två sätt, via en hjälm eller en surfplatta. BAE Systems visar i samarbete med sitt brittiska dotterbolag för närvarande sitt BattleView 360 -system installerat på CV90 BMP i flera länder. Programchef Andy Thain är mycket bekant med bild- och lägesmedvetenhetsmarknaden för militära fordon. "Vi ser definitivt ett växande intresse över hela Europa och i USA, särskilt inom forskningsområdet, för situationsmedvetenhetssystem för dessa stridsfordon, särskilt för pansarbärare och infanteri stridsfordon, och i framtiden för andra typer av fordon."
Thane sa att företaget har ett antal kontrakt relaterade till olika forskningsprojekt i Storbritannien och USA där andra företag också är involverade. "De system vi utvecklar och studerar lägger till funktioner för föraren, skytten och fordonsbefälhavaren och ger dem betydligt bättre sikt runt om än de har med nuvarande periskop eller de mycket smala slitsfönster som är vanliga i militära fordon." För landningsfesten på baksidan av fordonet är det viktigt att behärska situationen, eftersom de behöver veta vad som väntar dem innan de stiger av bilen. "Det kan vara varenda fallskärmsjägare, men troligen en truppledare följt av hans underordnade."
När det gäller geografin, "det finns intresse och aktivitet i USA och i hela Europa", noterade Thane till exempel att alla sju CV90 -maskinoperatörer i Europa (Danmark, Estland, Finland, Nederländerna, Norge, Schweiz och Sverige) överväger integrera systemet. Battle View 360 när du uppgraderar dina fordon. I USA arbetar militära organisationer inklusive Command for Doctrine and Combat Training (TRADOC) och Communications Electronics Research Center (CERDEC) med cirkulära situationsmedvetenhetssystem, liksom British Defense Science and Technology Laboratory (DSTL).
Integrationsfrågor
Ett av problemen som är förknippade med integrationen av sådan teknik är konstruktionsegenskaperna hos en specifik modell av ett stridsfordon, till exempel för ett cirkulärt siktsystem är det nödvändigt att hitta en plats på skrovet, leverera kraft och lägga dataöverföring rader. Dessutom måste bilder från kameror visas för att ge samtidiga sömlösa visualiseringar för alla i bilen; allt detta kräver betydande datorkraft, kunskap om mänskliga faktorer och erfarenhet av utveckling av specialiserad programvara."Att bearbeta uppgifterna i sig är ingen stor grej, problemet är att göra skärmar som är tillräckligt starka för att användas på militära fordon", fortsatte Thane.”Våra bildskärmar installerades tidigare på jetplan och helikoptrar. Att ta denna teknik och göra dem tuffa och manipuleringssäkra är verkligen utmanande, men genomförbart, eftersom de optiska komponenterna vi har är tillräckligt starka och kompakta."
I detta avseende är det värt att uppehålla sig vid olika hjälmdisplaytekniker, inklusive optiska vågledare som används i Q-Sight-systemet för BAE Systems och dess modifieringar, även om detta inte innebär den obligatoriska integrationen av Q-Sight-teknik i Battle View 360-systemet, eftersom företaget utvecklar annan liten robust displayteknik. Thane kom ihåg de pikanta anmärkningarna från soldaterna som rörde sig med skärmarna inne i bilen, särskilt när de slog huvudet mot något. "Hur som helst kunde vi komma igenom dessa driftsförhållanden."
Förutom de konverteringsprotokoll som vanligtvis används för att leverera data från olika sensorer från olika tillverkare till samma nätverk, finns det problem med bildsöm eller justering. "Det innebär att kombinera bilder från synliga och infraröda sensorer med olika driftsprinciper, olika linser och synfält och göra dem kompatibla med varandra", säger Richard Hadfield, teknisk chef för Battle View 360 på BAE Systems. "Vi zoomar in och ut i realtid för att skapa en virtuell kupol och sedan infoga dessa sensorer i den virtuella kupolen." Ett annat tekniskt problem, som Hadfield nämner, är den samtidiga spårningen av rörelserna hos huvudet på flera personer, eftersom de kan titta åt olika håll. Han sa att företaget har en lösning för detta, som inkluderar en spårningsanordning i varje hjälm och en uppsättning spårningssensorer fördelade över fordonets interiör.
Så exakt som möjligt är synkroniseringen med omvärlden för de visade bilderna ett av de viktigaste ergonomiska problemen. "Du måste se till att de som använder systemet inte känner sig obekväma med latens eller latens", sa Hadfield. "Vi tror att vi fick rätt och tog bort förseningen, men jag kan inte säga hur." Hur användarna interagerar med bildskärmarna som de bär på huvudet är också ett betydande problem, och för att lösa detta introducerade BAE Systems ett element baserat på "mycket tillförlitlig" mjukvara (Map and Image Management Engine) som fungerar effektivt med mitten av 90-talet på olika brittiska militära flygplan. "Vi har anpassat det här verktyget för markanvändning och inkluderat massor av funktioner som hanterar terrängen, så att vi till exempel kan planera rutter med terrängegenskaper, och det är allt möjligt för alla typer av fordon", tillade Hadfield.
Finmeccanicas förstklassiga värmekameror använder en tredje generationens högupplösta MCT-sensor för att ge utmärkt bildkvalitet, dag, natt och dålig sikt. Dessa kameror kan integreras i en mängd olika bildavbildningssystem
Informationsutmatning
MIME -programvaran interagerar via fordonets kommunikationsnätverk med stridskontrollsystemet och / eller måldetekterings- och förvärvssystemet, jämför de mottagna data och filtrerar den för att ge varje användare nödvändig och exakt doserad information och eliminera överdriven informationsbelastning."Att få för mycket information är nästan lika illa som att ge för lite information", sade Hadfield. - Det vill säga, vi har ytterligare en uppgift: vad bör och vad bör inte ses av en specifik person?
Peder Sjolund, BattleView 360-medutvecklare och programchef på BAE Systems Hagglunds, sa att de arbetade med erfarna stridsfordonsbesättningar för att förstå vilken information de behöver i varje situation och vilka begränsningar som bör vara. "Vi tog in ett par tank- och BMP -befäl för att starta en diskussion om hur mycket information de kan hantera i olika scenarier," sa han. - Ett av scenarierna kan vara en marsch, och det andra kan vara närkamp. Om du är på marsch är du verkligen fokuserad på rutten, var nästa uppsamlingsplatser kommer att vara, hur lång tid du kommer att köra, hur mycket bränsle som finns tillgängligt och vilken hastighet som krävs för att komma till uppsamlingsplatsen vid en given tid,”tillade Hadfield. "Men när du närmar dig målet börjar hot dyka upp, sedan går du in i olika skeden av stridsuppdraget, och uppenbarligen kommer informationen du ser att förändras."
Sjolund sa att företaget har kombinerat denna inkommande information med konceptet med hjälmmonterade displayer för flygplansbesättningar, vilket är det bästa sättet att få användbar information för dem som sitter i bilen när hela det inre utrymmet inte är fyllt med skärmar, ofta där är inte tillräckligt med utrymme eller tillgänglig energi för dem, eller båda. den andra samtidigt. Modulen på varje hjälm har en individuell huvudrörelsessensor och en anordning för anslutning till ett minikampsystem baserat på MIME-programvara, vilket gör att varje användare kan visa en bild från rätt sensor med nödvändig taktisk information överlagrad.
De flesta pansarfordon tillåter inte bra sikt, därför är kamerasystem av alla slag utbredda, varav de flesta inkluderar CMOS (komplementära metalloxid halvledare) nattkamera
Fler sensorer
Som Finmeccanica -företaget noterar, medan antalet sensorer installerade på militära fordon fortsätter att växa, är kombinationen av teknik ganska stabil, även om de ständigt förbättras. Ett typiskt siktningssystem inkluderar en nattsynssensor (vanligtvis infraröd), en dagsikt (antingen optisk eller tv) och en laseravståndsmätare. För att uppfylla speciella krav, är ytterligare sensorer som laserbelysare / pekare ofta integrerade. För förarsyn och system för medvetenhet är TV och värmekameror tillräckliga.
Plug and play optronics förblir attraktiva för stridsfordon; denna trend stöds till exempel av populariteten hos POP (Plug-in Optronic Payload) Israel Aerospace Industries-familjen av gyrostabiliserade dag- och nattobservations- och siktsystem. POP -familjen innehåller sex system, alla med sin egen konfiguration. Samtidigt har de alla en hög modularitet och kan acceptera speciella "sektioner" med de sensorerna som bestäms av användarens krav. Dessa sektioner kan bytas ut i fält om det behövs, och i framtiden kommer det att göra det enkelt att uppgradera POP -familjen när nya optokopplare -teknologier blir tillgängliga.
Okylda infraröda kameror blir allt mer populära i”allmänna” applikationer, som att förbättra kvaliteten på förarens syn, men kylda infraröda kameror är fortfarande ett måste när högkvalitativ bildbehandling krävs. När det gäller vapenattraktioner, utvecklas för närvarande traditionella långvågs (8-12 mikron) enheter till enheter med flera avstånd, det vill säga genom att lägga till mellanvågiga (3-5 mikron) sensorer. I vissa allmänna lågnivåapplikationer, det vill säga vid uppgifter där synlighet inte spelar någon stor roll, används för närvarande sensorer som arbetar i det nära (långvågiga) infraröda området i spektrumet tillsammans med billiga tv-kameror.
Finmeccanica tror att tekniken för tillverkning av kretsar baserade på komplementära metalloxid-halvledarstrukturer (CMOS) gradvis kommer att ersätta CCD-kameror inom det synliga området, och mer exotiska teknologier som det långt (kortvågiga) infraröda området i spektrumet kommer att utvecklas ytterligare. Enligt företaget skiljer sig kapaciteten i denna region i spektrumet från mellanvågor och långvågiga infraröda områden. Det kan vara användbart för vissa specialiserade applikationer, även om den relativt höga kostnaden för närvarande kan begränsa militär efterfrågan på det. Förutom framsteg inom teknik baserad på mindre kända våglängder möjliggör kontinuerliga framsteg inom sensorteknologi både kylda och okylda infraröda detektorer med mindre matriser, högre upplösning och / eller mindre optiska (bländar) membran.
Typiska moderna fordonsskärmar är robusta skärmar med specialfunktioner för att maximera kvaliteten på svartvita bilder från infraröda kameror. De senaste systemen är multifunktionella platta LCD-paneler i nätverk med programvara som kan visa flera bilder samtidigt, överlagra högupplöst grafik och förbättra bildkvaliteten. Deras utveckling, som drivs av tillgängligheten av kommersiell panelteknik, går mot bättre bildkvalitet (inklusive högre definition), mer internt nätverksbandbredd och mer datorkraft.
Fördelar och nackdelar
När det gäller utvecklingen av hjälmmonterade skärmar nämnde Finmeccanica styrkorna och svagheterna med befintlig teknik. Fördelarna inkluderar kompakthet, förmågan att arbeta med eller utan hjälm och relativt låg strömförbrukning. Deras nackdelar, enligt företaget, inkluderar kostnad, dåligt skydd mot skador, trötthet hos ägaren och eventuellt begränsning av möjligheten att utföra vissa uppgifter i bilen, samt behovet av en backupenhet. Slutsatsen som Finmeccanica gjorde från analysen av fördelar och nackdelar är att hjälmmonterade skärmar inom en snar framtid inte kommer att användas i stor utsträckning i militära fordon. Företaget är dock mer optimistiskt inför utsikterna för förstorad verklighet (lägger till imaginära objekt till bilder av föremål i den verkliga världen, vanligtvis en hjälp-informativ egenskap), som kan erhållas utan hjälmmonterade skärmar. "Augmented reality har en enorm potential eftersom den förbättrar presentationen av information till besättningen, vilket kan hjälpa till med upptäckt och inriktning." Inte överraskande fokuserade nästan alla deras kunder främst på pris och prestanda, men Finmeccanica betonar att dessa faktorer beror på applikationen. Kunden är vanligtvis villig att investera mer när lösningar på systemnivå behövs (till exempel brandbekämpning eller lägesmedvetenhet), inte bara för att de är dyrare, utan främst för att kraven är strängare och detta hindrar användning av billigare och mindre funktionell utrustning från leverantörer av det nedre segmentet. Med mindre stränga krav gör det möjligt att fokusera på ett större antal konkurrerande leverantörer.
Experternas åsikter
Emmanuelle Bercier, försäljningschef på ULIS (en division av det franska infraröda teknikföretaget Sofradir), som tillverkar okylda värmekameror, har märkt att militärens krav blir mer specifika när det gäller önskad funktionalitet. Detta inkluderar förbättrade siktsystem för förare, ökad lokal lägesmedvetenhet för att skydda fordon och integration i fjärrstyrda vapenstationer (RWM), till exempel för vapenstyrning. "Vi ser två huvudutmaningar", fortsatte Bercier. - För det första, förbättra prestandan för att få ett större synfält, till exempel 180 grader för förarsynssystemet, eller öka igenkänningsområdet för det lokala lägesmedvetenhetssystemet och DBA … För det andra, utveckling av utrustning med mindre dimensioner, lättare, med mindre strömförbrukning. Medan vi ibland hanterar stora maskiner, är den tillgängliga volymen för all utrustning alltid ett problem."
När det gäller potentiellt störande ny teknik menar Bercier att CMOS-sensorer som täcker det synliga spektrumet och nära infrarött är bra kandidater för framtida all-weather-förarvisionsenheter, och samma sak gäller kortvågiga infraröda system.”Ny teknik kommer att bli utmanande för att uppnå erforderlig mognad och kvalifikationer för den här typen av applikationer. Vi får se vad som händer under de kommande tio åren, men termiska bildsensorer är redan baserade på beprövad teknik som fortsätter att öka både kapaciteten och sänka kostnaderna.”
På frågan var, ur geografisk synvinkel, hela utvecklings- och upphandlingsprocessen genomförs, sa Dan Lindell att väst talar och genomför tester, medan öst redan levererar färdiga produkter.”Vi ser att många saker som diskuteras och visas på utställningar verkligen integreras i Ryssland, liksom i Kina. Vi ser ganska tydliga behov av system av denna typ i Sydostasien, medan västländerna pratar och försöker göra något, vissa i mindre utsträckning, vissa i större utsträckning."
