Дори през деня животът на парашутистите при слизане от пехотна бойна машина или бронетранспортьор зависи от най -ранното постигане на максимално ниво на познаване на ситуацията, да не говорим за кацане през нощта по време на битка, когато безопасността на десантните сили почти изцяло зависи от сензорните технологии
Повече от десетилетие във военни превозни средства са инсталирани оптоелектронни системи за наблюдение и насочване, например устройства за нощно виждане, системи за подобряване на техническото зрение на водача, а напоследък те интегрират системи за цялостно виждане или в нови превозни средства или като допълнителни системи за надстройки
В днешно време всичко се променя много бързо благодарение на комбинацията от цифрови сензори и интегрирана електронна архитектура, докато има ясна тенденция за инсталиране на автоматично конфигурирани мултисензорни системи, които могат да работят безпроблемно заедно, за да осигурят значително по-добра информираност за ситуацията (качеството на сложно възприемане на хетерогенна информация в един пространствено -времеви обем) в сравнение с това, което екипите на бронирани превозни средства, ограничени в прегледа, са имали преди.
Както бе отбелязано в компанията Finmeccanica, днес повишеното ниво на собственост върху ситуацията и способността да се идентифицират, проследяват и маркират движещи се цели в движение са от изключително значение и определят тенденциите за развитие и разширяване на този пазар. Оръжейните системи и устройствата за наблюдение влияят пряко върху ефективността на бойна машина при изпълнение на основната й задача и затова сензорите с най -високи характеристики са все по -търсени.
Междувременно напредъкът в микроелектрониката и оптиката прави системите за нощно виждане по -достъпни и в това отношение все повече страни искат да създадат индустриална основа за производството на компоненти за този тип оборудване. Нуждите на водача за системи за нощно виждане могат да бъдат задоволени главно от сензори за къси разстояния (обикновено неохладени инфрачервени или телевизионни камери), докато сензорите за цялостно виждане се превръщат в неразделна част от бронетранспортьорите и бойните машини на пехотата, тъй като екипажът и войските трябва да имате постоянен всестранен изглед.
CV90 BMP, оборудван с множество камери, които осигуряват денонощни изображения, служи като експериментална платформа за системата за разширена реалност на Battle View 360 на BAE Systems, която ви позволява да получите "кръгово" изображение и да го покажете на дисплеите, монтирани на шлема. на екипажа и войските
Използвайки дисплеи, монтирани на каски, всички в превозното средство със системата за разширена реалност Battle View 360 получават цялостен изглед; и не е задължително да са производни на технологиите Q-Sight и Q-Warrior на BAE Systems за водене на светлина
Разширена реалност
В допълнение към тези ключови системи, които вече са доказали своята стойност, връзката на сензори с усъвършенствани дисплеи и системи за управление на информацията позволява на екипажите да се преместят в света на разширената реалност, в която информация за техните подразделения, врага, маршрутите, ориентирите може да бъдат представени на вниманието им в точното време препятствия заедно с хиляди други съобщения и информация. Въпреки че тази концепция е добре известна във военната авиация, наземните превозни средства може скоро да я надминат в тази област, тъй като теглото, размерът, консумацията на енергия и характеристиките на разходите на сензорите и изчислителните системи са намалени, а времето и усилията, изразходвани за процеса на сертифициране, са значително по -малко, отколкото в авиацията ….
Освен това, както отбеляза Дан Линдел, ръководител на бойните машини в шведския клон на Hagglunds на BAE Systems, тези технологии променят самите машини. "Ние преработваме машини, за да интегрираме тези системи … Първо, през последните пет до шест години удвоихме мощността, разпределена в машината, и виждаме, че консумацията на енергия непрекъснато се увеличава." Компанията продължава да работи върху електрически и хибридни електрически задвижвания (традиционен двигател чрез генератор, който захранва електрически двигатели) за своите автомобили. Линдел твърди, че човешкият фактор е важен и за оптоелектронните технологии. „Как представяме всички тези сензорни данни и изображения, които искаме да разпространим до екипажа? Това е много голям проблем за нас."
В момента се разработва система, която поставя особен акцент върху ситуационната информираност и интегрирането на човешкия фактор. Системата за разширена реалност BattleView 360 е базирана на система за цифрово картографиране. Тя събира. Проследява и показва фрагмент от терена, който се интересува от екипажа. Докато носят каска с BattleView 360, седящите в колата получават външна "кръгла" картина. В същото време те незабавно получават съобщения за промени в ситуацията и обозначаване на целта за откриване на огън. Екипажът на бойната машина може да взаимодейства с BattleView 360 по два начина, чрез каска или таблет. BAE Systems, в сътрудничество с британското си дъщерно дружество, в момента демонстрира своята система BattleView 360, инсталирана на CV90 BMP в няколко страни. Мениджърът на програмата Анди Тейн е много запознат с пазара на изображения и информация за ситуацията за военни превозни средства. „Определено виждаме нарастващ интерес в цяла Европа и в Съединените щати, особено в областта на изследванията, към системите за осведоменост за ситуацията за тези бойни превозни средства, особено за бронетранспортьори и бойни машини на пехотата, а в бъдеще и за други видове превозни средства.“
Г -н Thane каза, че компанията има редица договори, свързани с различни изследователски проекти във Великобритания и САЩ, в които участват и други компании. "Системите, които разработваме и изучаваме, добавят възможности към водача, стрелеца и командира на превозното средство и им осигуряват значително по-добра цялостна видимост, отколкото при сегашните перископи или много тесните прозорци с прозорци, често срещани във военните превозни средства." За десанта в задната част на превозното средство овладяването на ситуацията е важно, тъй като те трябва да знаят какво ги очаква, преди да слязат от превозното средство. "Това може да бъде всеки отделен парашутист, но най -вероятно ръководител на отряд, последван от подчинените си."
По отношение на географията „има интерес и активност в Съединените щати и в цяла Европа“, отбеляза Тане например, че всичките седем оператора на машини CV90 в Европа (Дания, Естония, Финландия, Холандия, Норвегия, Швейцария и Швеция) обмислят интегриране на системата. Battle View 360 при надграждане на вашите превозни средства. В Съединените щати военни организации, включително Командването за доктрина и бойно обучение (TRADOC) и Изследователският център за комуникационна електроника (CERDEC), работят по кръгови системи за осведоменост за ситуацията, както и Британската лаборатория за отбранителна наука и технологии (DSTL).
Проблеми с интеграцията
Един от проблемите, свързани с интегрирането на такива технологии, са конструктивните характеристики на конкретен модел на бойна машина, например за система с кръгъл изглед е необходимо да се намери място на корпуса, да се захранва мощност и да се предават данни линии. В допълнение, изображенията от камерите трябва да се показват, за да осигурят едновременна безпроблемна визуализация за всички в колата; всичко това изисква значителна изчислителна мощ, познаване на човешкия фактор и опит в разработването на специализиран софтуер."Обработката на самите данни не е голяма работа, проблемът е в създаването на дисплеи, които са достатъчно силни, за да се използват на военни превозни средства", продължи Тане. „Нашите дисплеи преди бяха инсталирани на реактивни самолети и хеликоптери. Приемането на тази технология и тяхната здравина и защита срещу подправяне е наистина предизвикателство, но осъществимо, защото оптичните компоненти, които имаме, са достатъчно здрави и компактни."
В тази връзка си струва да се спрем на различни технологии за показване на каски, включително оптични вълноводи, използвани в системата Q-Sight на BAE Systems и нейните модификации, въпреки че това не означава задължителната интеграция на технологията Q-Sight в системата Battle View 360, тъй като компанията разработва друга технология за малки здрави дисплеи. Тейн си спомни пикантните забележки на войниците, които се движеха наоколо с включени дисплеи в колата, особено когато удариха главата си в нещо. "Както и да е, успяхме да преминем през тези условия на работа."
В допълнение към протоколите за преобразуване, които обикновено се използват за доставяне на данни от различни сензори на различни производители в една и съща мрежа, има проблем с шиенето или подравняването на изображения. „Това означава да комбинирате изображения от видими и инфрачервени сензори с различни принципи на работа, различни лещи и зрителни полета и да ги направите съвместими помежду си“, казва Ричард Хадфийлд, технически ръководител на Battle View 360 в BAE Systems. "Ние увеличаваме и намаляваме в реално време, за да създадем виртуален купол и след това вмъкнем тези сензори в този виртуален купол." Друг технически проблем, споменат от Хадфийлд, е едновременното проследяване на движението на главите на няколко души, защото те могат да гледат в различни посоки. Той каза, че компанията има решение за това, което включва проследяващо устройство във всяка каска и набор от сензори за проследяване, разпределени в интериора на автомобила.
Колкото е възможно по -точно, синхронизирането с външния свят на показаните изображения е един от най -важните ергономични проблеми. „Трябва да се уверите, че хората, използващи системата, не се чувстват неудобно с латентността или латентността“, каза Хадфийлд. „Смятаме, че се справихме и премахнахме забавянето, но не мога да кажа как.“Начинът, по който потребителите взаимодействат с дисплеите, които носят на главите си, също е значителен проблем и за да разреши това, BAE Systems въведе елемент, базиран на "много надежден" софтуер MIME (Map and Image Management Engine), който работи ефективно със средата на 90-те години на различни британски военни самолети. „Ние адаптирахме този инструмент за наземно използване и включихме много функционалности, които се справят с терена, така че можем например да планираме маршрути, използвайки характеристиките на терена, и всичко това е възможно за всеки тип превозно средство“, добави Хадфийлд.
Премиалните термокамери на Finmeccanica използват трето поколение MCT сензор с висока разделителна способност, за да осигурят отлично качество на изображението, ден, нощ и при лоша видимост. Тези камери могат да бъдат интегрирани в голямо разнообразие от системи за изобразяване на превозни средства
Извеждане на информация
Софтуерът MIME взаимодейства чрез комуникационната мрежа на превозното средство със системата за управление на боевете и / или системата за откриване и улавяне на целта, като сравнява получените данни и ги филтрира, за да предостави на всеки потребител необходимата и точно дозирана информация и да елиминира прекомерното натоварване с информация."Получаването на твърде много информация е почти толкова лошо, колкото и предоставянето на твърде малко информация", каза Хадфийлд. - Тоест имаме още една задача: какво трябва и какво не трябва да се вижда от конкретен човек?
Педер Сьолунд, съвместен разработчик на BattleView 360 и мениджър на програми в BAE Systems Hagglunds, каза, че са работили с опитни екипажи от бойни превозни средства, за да разберат каква информация се нуждаят във всяка ситуация и какви ограничения трябва да бъдат. „Внесохме няколко командира на танкове и BMP, за да започнем дискусия за това колко информация могат да обработват в различни сценарии“, каза той. - Един от сценариите може да бъде поход, а вторият може да бъде близък бой. Ако сте на поход, тогава наистина сте съсредоточени върху маршрута, къде ще бъдат следващите пунктове за събиране, колко дълго ще шофирате, колко гориво има и каква скорост е необходима, за да стигнете до мястото за събиране в даден момент време “, добави Хадфийлд. "Но след това, когато се доближите до целта, започват да се появяват заплахи, след това влизате в различни етапи на бойната мисия и очевидно информацията, която виждате, ще се промени."
Sjolund каза, че компанията е комбинирала тази входяща информация с концепцията за дисплеи, монтирани на каски за екипажи на самолети, което е най-добрият начин да получите полезна информация за тези, които седят в колата, когато цялото вътрешно пространство не е запълнено с екрани, често там няма достатъчно място или налична енергия за тях, или и двете. другия едновременно. Модулът на всяка каска има индивидуален сензор за движение на главата и устройство за свързване към система за управление на мини боеве, базирана на софтуер MIME, което позволява на всеки потребител да покаже картина от правилния сензор с необходимата тактическа информация.
Повечето бронирани превозни средства не позволяват добра видимост, поради което системите от камери от всички типове са широко разпространени, повечето от които включват CMOS (допълващи се полупроводникови метални оксиди) камери за нощно виждане
Още сензори
Както отбелязва компанията Finmeccanica, докато броят на сензорите, инсталирани на военни превозни средства, продължава да расте, комбинацията от технологии е доста стабилна, въпреки че те непрекъснато се подобряват. Типичната система за наблюдение включва сензор за нощно виждане (обикновено инфрачервен), дневен мерник (оптичен или телевизионен) и лазерен далекомер. За да отговорят на специални изисквания, често се интегрират допълнителни сензори като лазерни осветители / указатели. За зрението на водача и системите за осведоменост за ситуацията са достатъчни телевизионни и термични камери.
Plug and play оптроника остава привлекателна за бойните превозни средства; например тази тенденция се подкрепя от популярността на семейство POP (Plug-in Optronic Payload) Israel Aerospace Industries от системи за дневно и нощно наблюдение и наблюдение на жироскопи. Фамилията POP включва шест системи, всяка със собствена конфигурация. В същото време всички те имат високо ниво на модулност и могат да приемат специални „секции“с тези сензори, които се определят от изискванията на потребителя. Тези секции могат да се заменят на място, ако е необходимо, и в бъдеще ще улеснят надграждането на семейство POP с появата на нови технологии за оптрони.
Неохладените инфрачервени камери стават все по -популярни в „общите“приложения, като например подобряване на качеството на зрението на водача, но охладените инфрачервени камери остават задължителни, когато се изисква висококачествено изображение. Що се отнася до прицелите за оръжия, традиционните устройства с дълги вълни (8-12 микрона) в момента се развиват в устройства с много обхвати, тоест чрез добавяне на сензори със средни вълни (3-5 микрона). В някои общи приложения на ниско ниво, тоест в задачи, при които видимостта не играе голяма роля, понастоящем се използват сензори, работещи в близката (дълги вълни) инфрачервена област на спектъра, заедно с евтини телевизионни камери.
Finmeccanica вярва, че технологията за производство на схеми, базирани на допълващи се структури от метал-оксид-полупроводник (CMOS), постепенно ще замени CCD камерите във видимия диапазон, а по-екзотични технологии като далечната (късо вълнова) инфрачервена област на спектъра ще бъдат допълнително развити. Според компанията възможностите на този регион на спектъра са различни от средно вълновите и дълги вълнови инфрачервени диапазони. Той може да бъде полезен за някои специализирани приложения, въпреки че относително високата цена в момента може да ограничи военното търсене за него. В допълнение към напредъка в технологиите, базирани на по -малко известни дължини на вълните, непрекъснатият напредък в сензорната технология дава възможност както за охладени, така и за неохладени инфрачервени детектори с по -малки масиви, по -висока разделителна способност и / или по -малки оптични (апертура) диафрагми.
Типичните съвременни дисплеи за превозни средства са здрави екрани със специални функции за максимално качество на монохромни изображения от инфрачервени камери. Най-новите системи са мрежови многофункционални плоски LCD панели със софтуер, който може да показва няколко изображения едновременно, да наслагва графики с висока разделителна способност и да подобрява качеството на изображението. Тяхното развитие, водено от наличието на търговска панелна технология, се движи към по -добро качество на картината (включително по -висока разделителна способност), по -голяма честотна лента на вътрешната мрежа и по -голяма изчислителна мощ.
Предимства и недостатъци
По отношение на разработването на дисплеи, монтирани на каски, Finmeccanica посочи силните и слабите страни на съществуващата технология. Предимствата включват компактност, възможност за работа със или без каска и относително ниска консумация на енергия. Техните недостатъци, според компанията, включват цена, лоша защита от повреди, умора на собственика и евентуално ограничаване на възможността за изпълнение на определени задачи в колата, както и необходимостта от резервно устройство. Изводът, който Finmeccanica направи от анализа на предимствата и недостатъците, е, че в близко бъдеще дисплеите, монтирани на каски, няма да бъдат широко използвани във военните превозни средства. Компанията обаче е по-оптимистично настроена относно перспективите за разширена реалност (добавяне на въображаеми обекти към изображения на обекти в реалния свят, обикновено помощно-информативно свойство), които могат да бъдат получени без дисплеи, монтирани на каска. "Разширената реалност има огромен потенциал, тъй като подобрява представянето на информация пред екипажа, което може да помогне при откриването и насочването." Не е изненадващо, че почти всички техни клиенти се фокусират предимно върху цената и производителността, но Finmeccanica подчертава, че тези фактори зависят от приложението. Обикновено клиентът е готов да инвестира повече, когато са необходими решения на системно ниво (например контрол на огъня или познаване на ситуацията), не само защото са по-скъпи, но главно защото изискванията са по-строги и това изключва използването на по-евтини и по -малко функционално оборудване от доставчици от долния сегмент. При по -малко строги изисквания акцентът върху разходите позволява да се включат по -широк кръг конкурентни доставчици.
Мнения на експерти
Еманюел Берсие, ръководител на продажбите в ULIS (подразделение на френската инфрачервена технологична компания Sofradir), която произвежда неохладени термовизори, забеляза, че изискванията на военните стават все по -специфични по отношение на желаната функционалност. Това включва подобрени системи за зрение за водачи, повишена местна информираност за ситуацията за защита на превозни средства и интегриране в дистанционно управляеми оръжейни станции (RWM), например за насочване на оръжия. „Виждаме две основни предизвикателства“, продължи Берсие. - Първо, подобряване на производителността, за да се получи по -голямо зрително поле, например 180 градуса за системата за зрение на водача, или увеличаване на обхвата на разпознаване на местната система за осведоменост за ситуацията и DBA … Второ, разработването на оборудване с по -малки размери, по -леки, с по -ниска консумация на енергия. Докато понякога се занимаваме с големи машини, наличният обем за всяко оборудване винаги е проблем."
По отношение на потенциално разрушителни нови технологии, г-н Bercier вярва, че CMOS сензорите, покриващи видимия спектър и близката инфрачервена връзка, са добри кандидати за бъдещи устройства за зрение на водача при всякакви метеорологични условия и същото важи и за късо вълновите инфрачервени системи. „Новите технологии ще бъдат предизвикателство за постигане на необходимото ниво на зрялост и квалификация за този вид приложения. Ще видим какво ще се случи през следващите десет години, но сензорите за термични изображения вече се основават на доказани технологии, които продължават да увеличават двете възможности и да намаляват разходите."
На въпрос къде, от географска гледна точка, се извършва целият процес на разработка и обществени поръчки, Дан Линдел каза, че Западът говори и провежда тестове, докато Изтокът вече доставя готови продукти. „Виждаме, че много неща, които се обсъждат и показват на изложби, наистина се интегрират в Русия, както и в Китай. Виждаме съвсем ясни потребности от системи от този тип в Югоизточна Азия, докато западните страни говорят и се опитват да направят нещо, някои в по -малка степен, други в по -голяма."
