Dokonca aj vo dne, život parašutistov pri výstupe z bojového vozidla pechoty alebo obrneného transportéra závisí od skorého dosiahnutia maximálnej úrovne situačného povedomia, nehovoriac o pristátí v noci počas bitky, keď je bezpečnosť pristávacej sily. takmer úplne závisí od senzorových technológií
Už viac ako desať rokov sú vo vojenských vozidlách inštalované optoelektronické systémy na monitorovanie a zameranie napríklad zariadení na nočné videnie, systémov na zlepšenie technického videnia pre vodiča a v poslednej dobe integrujú systémy všestranného videnia buď do nových vozidiel. alebo ako dodatočné systémy pre aktualizácie
V dnešnej dobe sa všetko veľmi rýchlo mení vďaka kombinácii digitálnych senzorov a integrovanej elektronickej architektúry, pričom existuje jasná tendencia inštalovať automaticky konfigurovateľné viacsenzorové systémy, ktoré môžu bezproblémovo spolupracovať a poskytovať výrazne lepšie situačné povedomie (kvalita komplexné vnímanie heterogénnych informácií v jednom priestorovo -časovom objeme) v porovnaní s tým, čo mali predtým obmedzené posádky obrnených vozidiel.
Ako je uvedené v spoločnosti Finmeccanica, dnes je zvýšená úroveň zodpovednosti za situáciu a schopnosť identifikovať, sledovať a označovať pohybujúce sa ciele v pohybe kriticky dôležité a určuje vývoj a trendy expanzie na tomto trhu. Zbraňové systémy a pozorovacie zariadenia priamo ovplyvňujú účinnosť bojového vozidla pri plnení jeho hlavnej úlohy, a preto sú senzory s najvyššími charakteristikami stále viac žiadané.
Pokrok v mikroelektronike a optike medzitým robí systémy nočného videnia dostupnejšími a v tejto súvislosti stále viac krajín chce vytvoriť priemyselnú základňu na výrobu komponentov pre tento typ zariadení. Potreby vodiča pre systémy nočného videnia môžu uspokojiť predovšetkým senzory krátkeho dosahu (zvyčajne nechladené infračervené alebo televízne kamery), zatiaľ čo senzory všestranného videnia sa stávajú neoddeliteľnou súčasťou obrnených transportérov a bojových vozidiel pechoty, pretože posádka a jednotky musíte mať neustály celkový pohľad.
CV90 BMP, vybavený niekoľkými kamerami, ktoré poskytujú 24/7 snímok, slúži ako experimentálna platforma pre systém rozšírenej reality BAE Systems Battle View 360, ktorý vám umožňuje získať „kruhový“obraz a zobraziť ho na displejoch namontovaných na prilbe. posádky a vojsk
Vďaka displejom pripevneným na prilbe dostane každý vo vozidle so systémom rozšírenej reality Battle View 360 všestranný pohľad; a nemusí ísť o deriváty technológií svetlovodu BA-Systems Q-Sight a Q-Warrior
Rozšírená realita
Okrem týchto kľúčových systémov, ktoré sa už osvedčili, prepojenie senzorov s pokročilými displejmi a systémami správy informácií umožňuje posádkam presunúť sa do sveta rozšírenej reality, v ktorom môžu informácie o svojich jednotkách, nepriateľovi, trasách, orientačných bodoch byť im v pravý čas predstavené. prekážky spolu s tisíckami ďalších správ a informácií. Aj keď je tento koncept vo vojenskom letectve dobre známy, pozemné vozidlá ho v tejto oblasti môžu čoskoro prekonať, pretože hmotnosť, veľkosť, spotreba energie a nákladové charakteristiky senzorov a počítačových systémov sa znižujú a čas a úsilie vynaložené na certifikačný proces je podstatne menej ako v letectve …
Navyše, ako poznamenal Dan Lindell, vedúci bojových vozidiel švédskej pobočky Hagglunds spoločnosti BAE Systems, tieto technológie menia samotné stroje. „Prerábame stroje tak, aby integrovali tieto systémy … Po prvé, za posledných päť až šesť rokov sme zdvojnásobili výkon distribuovaný v zariadení a vidíme, že spotreba energie sa neustále zvyšuje.“Spoločnosť pokračuje v práci na elektrických a hybridných elektrických pohonoch (tradičný motor poháňaný generátorom elektromotorov) pre svoje automobily. Lindell tvrdí, že pre optoelektronickú technológiu je dôležitý aj ľudský faktor. "Ako reprezentujeme všetky tieto senzorické údaje a obrázky, ktoré chceme distribuovať posádke?" Je to pre nás veľmi veľký problém. “
V súčasnosti sa vyvíja systém, ktorý kladie osobitný dôraz na situačné povedomie a integráciu ľudských faktorov. Systém rozšírenej reality BattleView 360 je založený na systéme digitálneho mapovania. Zbiera. Sleduje a zobrazuje fragment terénu, o ktorý sa posádka zaujíma. Tí, ktorí sedia v aute, majú helmu s BattleView 360 a získajú externý „kruhový“obrázok. Súčasne rýchlo dostávajú správy o zmenách situácie a označení cieľa, aby spustili paľbu. Posádka bojového vozidla môže s BattleView 360 komunikovať dvoma spôsobmi, a to prostredníctvom prilby alebo tabletu. Spoločnosť BAE Systems v spolupráci s britskou dcérskou spoločnosťou v súčasnosti predvádza svoj systém BattleView 360 nainštalovaný na CV90 BMP vo viacerých krajinách. Programový manažér Andy Thain je veľmi dobre oboznámený s trhom so zobrazovaním a situačnou informovanosťou pre vojenské vozidlá. „Rozhodne vidíme rastúci záujem v celej Európe a v USA, najmä v oblasti výskumu, o systémy situačnej informovanosti pre tieto bojové vozidlá, najmä pre obrnené transportéry a bojové vozidlá pechoty, a v budúcnosti o ďalšie typy vozidiel.“
Pán Thane uviedol, že spoločnosť má niekoľko zmlúv týkajúcich sa rôznych britských a amerických výskumných projektov, do ktorých sú zapojené aj ďalšie spoločnosti. "Systémy, ktoré vyvíjame a študujeme, dodávajú vodičovi, strelcovi a veliteľovi vozidla schopnosti a poskytujú im výrazne lepšiu všestrannú viditeľnosť, ako majú súčasné periskopy alebo veľmi úzke štrbinové okná bežné vo vojenských vozidlách." Pre pristávaciu skupinu v zadnej časti vozidla je dôležité zvládnutie situácie, pretože pred vystúpením z vozidla musia vedieť, čo ich čaká. „Mohol to byť každý parašutista, ale s najväčšou pravdepodobnosťou veliteľ čaty a jeho podriadení.“
Pokiaľ ide o geografiu, „v USA a v celej Európe je záujem a aktivita,“poznamenal Thane, napríklad, všetkých sedem operátorov strojov CV90 v Európe (Dánsko, Estónsko, Fínsko, Holandsko, Nórsko, Švajčiarsko a Švédsko) zvažuje integrácia systému. Battle View 360 pri aktualizácii vašich vozidiel. V Spojených štátoch vojenské organizácie vrátane Veliteľstva pre doktrínu a bojový výcvik (TRADOC) a Centrum výskumu komunikačnej elektroniky (CERDEC) pracujú na systémoch kruhovej informovanosti o situácii, rovnako ako Britské laboratórium pre vedeckú a technologickú obranu (DSTL).
Problémy integrácie
Jedným z problémov spojených s integráciou takýchto technológií sú konštrukčné vlastnosti konkrétneho modelu bojového vozidla, napríklad pre systém kruhového zobrazenia je potrebné nájsť miesto na trupu, napájanie a laický prenos údajov. linky. Okrem toho sa musia zobrazovať obrázky z kamier, aby bola zaistená súčasná bezproblémová vizualizácia pre každého v aute; to všetko vyžaduje značný výpočtový výkon, znalosť ľudských faktorov a skúsenosti s vývojom špecializovaného softvéru.„Samotné spracovanie údajov nie je veľký problém, problém je vo vyhotovení displejov, ktoré sú dostatočne silné na to, aby ich bolo možné použiť vo vojenských vozidlách,“pokračoval Thane. "Naše displeje boli predtým nainštalované v prúdových lietadlách a vrtuľníkoch." Zobrať túto technológiu a urobiť ju odolnou a odolnou voči falšovaniu je skutočne náročné, ale uskutočniteľné, pretože naše optické komponenty sú dostatočne silné a kompaktné."
V tomto ohľade stojí za to sa pozastaviť nad rôznymi technológiami zobrazovania prilieb, vrátane optických vlnovodov používaných v systéme Q-Sight spoločnosti BAE Systems a jeho modifikácií, aj keď to neznamená povinnú integráciu technológie Q-Sight do systému Battle View 360, pretože spoločnosť vyvíja ďalšie malé robustné zobrazovacie technológie. Thane si pamätal pikantné poznámky vojakov, ktorí sa pohybovali s displejmi vo vnútri auta, najmä keď si do niečoho buchli hlavu. „Každopádne sme sa dokázali dostať cez tieto prevádzkové podmienky.“
Okrem prevodných protokolov, ktoré sa bežne používajú na dodávanie údajov od rôznych senzorov rôznych výrobcov do tej istej siete, je tu aj problém spojenia alebo zarovnania obrazu. "To znamená kombinovať obrázky z viditeľných a infračervených senzorov s rôznymi princípmi činnosti, rôznymi šošovkami a zornými poľami a navzájom ich kompatibilovať," povedal Richard Hadfield, technický vedúci Battle View 360 v BAE Systems. "Priblížime a oddialime reálny čas, aby sme vytvorili virtuálnu kupolu, a potom vložíme tieto senzory do tejto virtuálnej kupoly." Ďalším technickým problémom, ktorý Hadfield spomína, je súčasné sledovanie pohybu hláv niekoľkých ľudí, pretože tí sa môžu pozerať rôznymi smermi. Povedal, že spoločnosť má na to riešenie, ktoré obsahuje sledovacie zariadenie v každej prilbe a sadu sledovacích senzorov rozmiestnených po celom interiéri vozidla.
Čo najpresnejšie je synchronizácia zobrazených snímok s vonkajším svetom jedným z najdôležitejších ergonomických problémov. "Musíte sa uistiť, že ľuďom používajúcim systém nie je nepríjemné latencia alebo latencia," povedal Hadfield. „Myslíme si, že sme to urobili správne a odstránili sme zdržanie, ale neviem povedať, ako.“Významným problémom je aj spôsob interakcie používateľov s displejmi, ktoré nosia na hlavách, a aby to bolo možné vyriešiť, spoločnosť BAE Systems predstavila prvok založený na „vysoko spoľahlivom“softvéri MIME (Map and Image Management Engine), ktorý efektívne funguje od polovice 90. rokov minulého storočia. rôzne britské vojenské lietadlá. "Prispôsobili sme tento nástroj na terestriálne použitie a zahrnuli množstvo funkcií, ktoré zvládajú terén, takže môžeme napríklad plánovať trasy pomocou charakteristík terénu a je to možné pre akýkoľvek typ vozidla," dodal Hadfield.
Prémiové termálne kamery Finmeccanica používajú snímač MCT tretej generácie s vysokým rozlíšením, ktorý poskytuje vynikajúcu kvalitu obrazu vo dne, v noci a za zlej viditeľnosti. Tieto kamery je možné integrovať do najrozmanitejších zobrazovacích systémov automobilov
Informačný výstup
Softvér MIME interaguje prostredníctvom komunikačnej siete vozidla so systémom riadenia boja a / alebo systémom detekcie a získavania cieľa, porovnáva prijaté údaje a filtruje ich, aby každému používateľovi poskytol potrebné a presne dávkované informácie a eliminoval nadmerné informačné zaťaženie.„Získať príliš veľa informácií je takmer rovnako zlé ako poskytnúť príliš málo informácií,“povedal Hadfield. - To znamená, že máme ešte jednu úlohu: čo by malo a čo nemalo vidieť konkrétny človek?
Peder Sjolund, spoluautor vývoja a programu BattleView 360 v BAE Systems Hagglunds, uviedol, že spolupracovali so skúsenými posádkami bojových vozidiel, aby pochopili, aké informácie v každej situácii potrebujú a aké by mali byť obmedzenia. "Priviedli sme niekoľko veliteľov tankov a BMP, aby začali diskusiu o tom, koľko informácií môžu zvládnuť v rôznych scenároch," povedal. - Jeden zo scenárov môže byť pochod a druhý môže byť boj zblízka. Ak ste na pochode, potom sa skutočne zameriavate na trasu, kde budú ďalšie zberné miesta, ako dlho budete jazdiť, koľko paliva je k dispozícii a aká rýchlosť je potrebná na to, aby ste sa v daný čas dostali na zberné miesto čas, “dodal Hadfield. „Ale potom, keď sa dostanete bližšie k cieľu, začnú sa objavovať hrozby, potom vstúpite do rôznych fáz bojovej misie a očividne sa informácie, ktoré uvidíte, zmenia.“
Sjolund uviedol, že spoločnosť tieto prichádzajúce informácie spojila s konceptom displejov namontovaných na prilbe pre posádky lietadiel, čo je najlepší spôsob, ako získať užitočné informácie pre tých, ktorí sedia v aute, keď celý vnútorný priestor nie je zaplnený obrazovkami, často tam pre nich nie je dostatok priestoru alebo dostupnej energie, alebo oboje. ten druhý súčasne. Modul na každej prilbe má individuálny snímač pohybu hlavy a zariadenie na pripojenie k systému riadenia minimálneho boja založeného na softvéri MIME, ktorý umožňuje každému používateľovi zobraziť obrázok zo správneho senzora s prekrytými potrebnými taktickými informáciami.
Väčšina obrnených vozidiel neumožňuje dobrý výhľad, preto sú rozšírené kamerové systémy všetkých typov, z ktorých väčšina obsahuje kamery s nočným videním CMOS (komplementárny polovodič z oxidu kovu).
Viac senzorov
Ako poznamenáva spoločnosť Finmeccanica, počet senzorov inštalovaných vo vojenských vozidlách stále rastie, ale kombinácia technológií je pomerne stabilná, aj keď sa neustále zdokonaľujú. Typický zameriavací systém obsahuje senzor nočného videnia (zvyčajne infračervený), denný zameriavač (optický alebo televízny) a laserový diaľkomer. Aby sa splnili špeciálne požiadavky, často sú integrované ďalšie senzory, ako napríklad laserové iluminátory / ukazovatele. Na systémy videnia vodiča a situačného povedomia postačujú televízne a termálne kamery.
Plug and play optronics zostáva atraktívna pre bojové vozidlá; napríklad tento trend je podporovaný popularitou rodiny gyro-stabilizovaných denných a nočných zameriavacích a zameriavacích systémov POP (Plug-in Optronic Payload) Israel Aerospace Industries. Rodina POP obsahuje šesť systémov, každý s vlastnou konfiguráciou. Zároveň majú všetky vysokú úroveň modularity a môžu prijímať špeciálne „sekcie“s tými snímačmi, ktoré sú určené požiadavkami používateľa. Tieto sekcie je možné v prípade potreby nahradiť v teréne a v budúcnosti uľahčia inováciu rodiny POP, pretože budú k dispozícii nové technológie optočlenov.
Nechladené infračervené kamery sú stále obľúbenejšie vo „všeobecných“aplikáciách, ako je napríklad zlepšenie kvality zraku vodiča, ale chladené infračervené kamery zostávajú nutnosťou, keď je potrebné vysokokvalitné zobrazovanie. Pokiaľ ide o zameriavače zbraní, tradičné zariadenia s dlhými vlnami (8-12 mikrónov) sa v súčasnosti vyvíjajú na zariadenia s viacerými dosahmi, to znamená pridaním senzorov so strednými vlnami (3-5 mikrónov). V niektorých všeobecných aplikáciách nízkej úrovne, to znamená v úlohách, kde viditeľnosť nehrá veľkú úlohu, sa v súčasnosti používajú senzory pracujúce v blízkej (dlhovlnnej) infračervenej oblasti spektra spolu s lacnými televíznymi kamerami.
Finmeccanica verí, že technológia výroby obvodov založených na komplementárnych štruktúrach oxidov kovov a polovodičov (CMOS) postupne nahradí CCD kamery vo viditeľnom rozsahu a budú sa ďalej rozvíjať exotickejšie technológie, ako je vzdialená (krátkovlnná) infračervená oblasť spektra.. Podľa spoločnosti sú možnosti tejto oblasti spektra odlišné od infračervených rozsahov stredných a dlhých vĺn. Môže to byť užitočné pre niektoré špecializované aplikácie, aj keď relatívne vysoké náklady môžu v súčasnej dobe obmedziť vojenský dopyt po nich. Okrem pokroku v technológiách založených na menej známych vlnových dĺžkach umožňujú kontinuálne pokroky v senzorovej technológii chladené aj nechladené infračervené detektory s menšími poľami, vyšším rozlíšením a / alebo menšími optickými (clonovými) membránami.
Typickými modernými displejmi automobilov sú robustné obrazovky so špeciálnymi funkciami na maximalizáciu kvality monochromatického obrazu z infračervených kamier. Najnovšími systémami sú sieťové multifunkčné ploché panely LCD so softvérom, ktoré dokážu zobrazovať viac obrazov súčasne, prekrývať grafiku s vysokým rozlíšením a zlepšovať kvalitu obrazu. Ich vývoj, poháňaný dostupnosťou technológie komerčných panelov, smeruje k lepšej kvalite obrazu (vrátane vyššieho rozlíšenia), väčšej šírke pásma vnútornej siete a väčšiemu výpočtovému výkonu.
Klady a zápory
Pokiaľ ide o vývoj displejov namontovaných na prilbe, Finmeccanica pomenovala silné a slabé stránky existujúcej technológie. Medzi výhody patrí kompaktnosť, schopnosť pracovať s helmou alebo bez nej a relatívne nízka spotreba energie. K ich nevýhodám podľa spoločnosti patria náklady, zlá ochrana pred poškodením, únava majiteľa a prípadne obmedzenie schopnosti vykonávať určité úlohy v aute, ako aj potreba záložného zariadenia. Záver, ktorý spoločnosť Finmeccanica vyvodila z analýzy výhod a nevýhod, je ten, že v blízkej budúcnosti sa displeje namontované na prilbe nebudú vo vojenských vozidlách široko používať. Spoločnosť je však optimistickejšia, pokiaľ ide o vyhliadky na rozšírenú realitu (pridávanie imaginárnych predmetov k obrazom objektov v reálnom svete, spravidla pomocnú a informačnú vlastnosť), ktoré je možné získať bez displejov namontovaných na prilbe. „Rozšírená realita má obrovský potenciál, pretože zlepšuje prezentáciu informácií posádke, čo môže pomôcť pri detekcii a zameraní.“Nie je prekvapením, že sa takmer všetci ich zákazníci zamerali predovšetkým na cenu a výkon, ale Finmeccanica zdôrazňuje, že tieto faktory závisia od aplikácie. Zákazník je spravidla ochotný investovať viac, keď sú potrebné riešenia na úrovni systému (napríklad protipožiarna kontrola alebo informovanosť o situácii), a to nielen preto, že sú drahšie, ale hlavne preto, že požiadavky sú prísnejšie a to vylučuje použitie lacnejších a menej funkčné vybavenie od dodávateľov nižšieho segmentu. Pri menej prísnych požiadavkách dôraz na náklady umožňuje zapojenie širšieho okruhu konkurenčných dodávateľov.
Názory odborníkov
Emmanuelle Bercier, vedúca predaja spoločnosti ULIS (divízia francúzskej spoločnosti pôsobiacej v oblasti infračervenej technológie Sofradir), ktorá vyrába nechladené termokamery, si všimla, že požiadavky armády sa stávajú konkrétnejšími z hľadiska požadovanej funkčnosti. To zahŕňa vylepšené systémy videnia pre vodičov, zvýšenie povedomia o miestnej situácii v oblasti ochrany vozidiel a integráciu do diaľkovo ovládaných zbraňových staníc (RWM), napríklad na navádzanie zbraní. "Vidíme dve hlavné výzvy," pokračoval Bercier. - Po prvé, zlepšenie výkonu s cieľom získať väčšie zorné pole, napríklad o 180 stupňov pre systém videnia vodiča, alebo zvýšenie dosahu rozpoznávania miestneho systému informovanosti o situácii a DBA … Po druhé, vývoj zariadenia s menšie rozmery, ľahšie, s menšou spotrebou energie. Aj keď sa niekedy zaoberáme veľkými strojmi, dostupný objem akéhokoľvek zariadenia je vždy problémom. “
Pokiaľ ide o potenciálne rušivé nové technológie, pán Bercier je presvedčený, že snímače CMOS pokrývajúce viditeľné spektrum a blízke infračervené žiarenie sú dobrými kandidátmi na budúce zariadenia na videnie vodiča za každého počasia a to isté platí pre krátkovlnné infračervené systémy. „Nové technológie budú náročné na dosiahnutie požadovanej úrovne zrelosti a kvalifikácie pre tieto druhy aplikácií. Uvidíme, čo sa stane v najbližších desiatich rokoch, ale snímače tepelného zobrazovania sú už založené na osvedčených technológiách, ktoré pokračujú vo zvyšovaní schopností a znižovaní nákladov. “
Na otázku, kde z geografického hľadiska prebieha celý proces vývoja a obstarávania, Dan Lindell odpovedal, že Západ hovorí a vykonáva testy, zatiaľ čo Východ už dodáva hotové výrobky. "Vidíme, že mnoho vecí, o ktorých sa diskutuje a ukazuje na výstavách, sa skutočne integruje v Rusku, ako aj v Číne." V juhovýchodnej Ázii vidíme celkom jasné potreby systémov tohto typu, zatiaľ čo západné krajiny hovoria a pokúšajú sa urobiť niečo, niektoré v menšej miere, niektoré vo väčšej miere. “
