Zelfs overdag hangt het leven van parachutisten bij het landen van een infanteriegevechtsvoertuig of gepantserd personeelscarrier af van het snel bereiken van het maximale niveau van situationeel bewustzijn, om nog maar te zwijgen van de landing 's nachts tijdens gevechten, wanneer de veiligheid van de landing afhankelijk is van bijna volledig op sensortechnologie
Al tientallen jaren zijn militaire voertuigen uitgerust met opto-elektronische systemen voor bewaking en richten, zoals nachtzichtapparatuur, systemen om het technisch zicht van de bestuurder te verbeteren, en recentelijk zijn allround zichtsystemen geïntegreerd in nieuwe voertuigen of als aanvullende systemen tijdens upgrades.
De dingen veranderen tegenwoordig erg snel dankzij de convergentie van digitale sensoren en geïntegreerde elektronische architectuur, en er is een duidelijke trend om automatisch configureerbare multisensorsystemen te installeren die naadloos kunnen samenwerken om een aanzienlijk beter situationeel bewustzijn te bieden (de kwaliteit van complexe perceptie van heterogene informatie in een enkel ruimtelijk tijdvolume) vergeleken met wat de bemanningen van gepantserde voertuigen eerder hadden met beperkt zicht.
Volgens Finmeccanica is tegenwoordig een verhoogd niveau van situationeel bewustzijn en het vermogen om bewegende doelen in beweging te identificeren, volgen en aan te wijzen, van cruciaal belang en bepalend voor de ontwikkeling en uitbreidingstrends van deze markt. Wapensystemen en bewakingsapparatuur hebben direct invloed op de effectiviteit van een gevechtsvoertuig bij het uitvoeren van zijn hoofdtaak, in verband waarmee steeds meer vraag is naar sensoren met de hoogste kenmerken.
Ondertussen maakt vooruitgang in micro-elektronica en optica nachtzichtsystemen toegankelijker en in dit opzicht willen steeds meer landen een industriële basis creëren voor de productie van componenten voor dit soort apparatuur. De behoeften van de bestuurder aan nachtzichtsystemen kunnen voornamelijk worden bevredigd door korteafstandssensoren (meestal ongekoelde infrarood- of televisiecamera's), terwijl allround sensoren een integraal kenmerk worden van gepantserde personeelsdragers en infanteriegevechtsvoertuigen, aangezien de bemanning en troepen moeten constant rondom zicht kunnen hebben.
Het CV90 infanteriegevechtsvoertuig, uitgerust met verschillende camera's die de klok rond beelden leveren, dient als een experimenteel platform voor het Battle View 360 augmented reality-systeem van BAE Systems, waarmee je een "cirkelvormig" beeld kunt krijgen en dit op de helm kunt laten zien -gemonteerde displays van de bemanning en troepen
Met behulp van op de helm gemonteerde displays krijgt iedereen in de auto met het Battle View 360 augmented reality-systeem een cirkelvormig beeld; en het hoeven geen afgeleiden te zijn van de Q-Sight- en Q-Warrior-lichtgeleidertechnologieën van BAE Systems
Augmented Reality
Naast deze belangrijke systemen die hun waarde al hebben bewezen, stelt de koppeling van sensoren met geavanceerde displays en informatie- en controlesystemen bemanningen in staat om zich in de wereld van augmented reality te begeven, waarin informatie over hun eenheden, de vijand, routes, oriëntatiepunten kan op het juiste moment onder hun aandacht worden gebracht, obstakels samen met duizenden andere berichten en informatie. Hoewel dit concept goed bekend is in het leger, luchtvaart, kunnen grondvoertuigen het op dit gebied binnenkort overtreffen, aangezien het gewicht, de grootte, het energieverbruik en de kostenkenmerken van sensoren en computersystemen afnemen, en de tijd en moeite die aan het certificeringsproces wordt besteed aanzienlijk minder is dan in de luchtvaart.
Bovendien, zoals Dan Lindell, hoofd gevechtsvoertuigen bij de Zweedse vestiging van BAE Systems Hagglunds, opmerkte, veranderen deze technologieën de machines zelf. "We zijn machines aan het herontwerpen om deze systemen te integreren... Ten eerste hebben we in de afgelopen vijf of zes jaar het vermogen dat in de machine wordt verdeeld verdubbeld en we zien dat het energieverbruik voortdurend toeneemt." Het bedrijf blijft werken aan elektrische en hybride elektrische aandrijving (een traditionele motor via een generator die elektrische motoren aandrijft) voor zijn machines. Lindell stelt dat de menselijke factor ook belangrijk is voor opto-elektronische technologie. “Hoe presenteren we al deze zintuiglijke gegevens en beelden die we willen verspreiden onder de bemanningsleden? Dit is een heel groot probleem voor ons."
Momenteel wordt gewerkt aan een systeem dat de nadruk legt op situationeel bewustzijn en de integratie van menselijke factoren. De kern van het BattleView 360 augmented reality-systeem is een digitaal kaartsysteem. Ze verzamelt. Volgt en toont een stuk terrein dat interessant is voor de bemanning. Met een helm met BattleView 360-functie krijgen degenen die in de auto zitten een externe "ronde" foto. Tegelijkertijd ontvangen ze prompt berichten over veranderingen in de situatie en doelaanduiding voor het openen van het vuur. De bemanning van het gevechtsvoertuig kan op twee manieren communiceren met BattleView 360, via een helm of een tablet. BAE Systems demonstreert momenteel in samenwerking met zijn Britse dochteronderneming zijn BattleView 360-systeem, geïnstalleerd op het CV90-infanteriegevechtsvoertuig, in verschillende landen. Programmamanager Andy Thain is zeer bekend met de markt voor beeldvorming en situational awareness voor militaire voertuigen. "We zien zeker een groeiende interesse in heel Europa en in de VS, vooral op onderzoeksgebied, in situationele bewustzijnssystemen voor deze gevechtsvoertuigen, vooral voor gepantserde personeelsdragers en infanteriegevechtsvoertuigen, en in de toekomst voor andere soorten voertuigen."
De heer Thane zei dat het bedrijf een aantal contracten heeft met verschillende Britse en Amerikaanse R&D-projecten waarbij ook andere bedrijven betrokken zijn. "De systemen die we ontwikkelen en bestuderen, voegen mogelijkheden toe aan de bestuurder, schutter en voertuigcommandant en bieden hen een aanzienlijk beter zicht rondom dan wat ze hebben met de huidige periscopen of zeer smalle spleetvensters die gebruikelijk zijn in militaire voertuigen." Voor troepen in de achtersteven van het voertuig is situationeel bewustzijn belangrijk omdat ze moeten weten wat hen te wachten staat voordat ze uit het voertuig stappen. "Het kan elke parachutist zijn, maar hoogstwaarschijnlijk een squadronleider gevolgd door zijn ondergeschikten."
In termen van geografie: "Er is interesse en activiteit in de Verenigde Staten en in heel Europa", merkte Thane op, bijvoorbeeld alle zeven operators van CV90-machines in Europa (Denemarken, Estland, Finland, Nederland, Noorwegen, Zwitserland en Zweden) overweegt het systeem Battle View 360 te integreren bij het upgraden van je voertuigen. In de VS werken militaire organisaties, waaronder het Doctrine and Combat Training Command (TRADOC) en het Communications Electronics Research Establishment (CERDEC) aan allround situational awareness-systemen, evenals het British Defence Science and Technology Laboratory (DSTL).
Integratieproblemen
Een van de problemen die samenhangen met de integratie van dergelijke technologieën zijn de ontwerpkenmerken van een bepaald model van een gevechtsvoertuig, bijvoorbeeld voor een surroundweergavesysteem is het noodzakelijk om een plaats op het lichaam te vinden, stroom te leveren en gegevensoverdracht te leggen lijnen. Bovendien moeten de beelden van de camera's op displays worden weergegeven om gelijktijdige naadloze visualisatie te bieden aan iedereen die in de auto zit; dit alles vereist veel rekenkracht, kennis van menselijke factoren en ervaring met het ontwikkelen van gespecialiseerde software. "Gegevensverwerking zelf is niet zo'n groot probleem, het probleem is om voldoende duurzame displays te maken die zijn ontworpen voor gebruik op militaire voertuigen", vervolgt Thane. “Onze displays zijn eerder geïnstalleerd op straalvliegtuigen en helikopters. Het is echt een uitdaging om deze technologie te gebruiken en ze robuust en fraudebestendig te maken, maar het is te doen omdat de optische componenten die we hebben behoorlijk robuust en compact zijn."
In dit verband is het de moeite waard om verschillende HMD-technologieën te benadrukken, waaronder de optische golfgeleiders die worden gebruikt in het Q-Sight-systeem van BAE Systems en de aanpassingen ervan, hoewel dit niet betekent dat de Q-Sight-technologie moet worden geïntegreerd in het Battle View 360-systeem, aangezien het bedrijf ontwikkelt andere kleine, robuuste displaytechnologieën. Thane herinnerde zich de hartige opmerkingen van de soldaten die rondliepen met de displays aan in het voertuig, vooral wanneer ze hun hoofd ergens tegenaan stootten. "Hoe het ook zij, we waren in staat om door deze bedrijfsomstandigheden heen te komen."
Naast de conversieprotocollen die gewoonlijk worden gebruikt om gegevens van verschillende sensoren van verschillende fabrikanten aan hetzelfde netwerk te leveren, is er het probleem van beeldafstemming of uitlijning. "Dit betekent het combineren van beelden van zichtbare en infraroodsensoren met verschillende werkingsprincipes, verschillende lenzen en gezichtsvelden, en ze compatibel met elkaar maken", zegt Richard Hadfield, Battle View 360 Technical Project Manager bij BAE Systems. "We zoomen in en stemmen het beeld in realtime af om een virtuele koepel te creëren en vervolgens die sensoren in die virtuele koepel te plaatsen." Een andere technische uitdaging die Hadfield noemt, is het volgen van de beweging van de hoofden van meerdere mensen tegelijk, omdat ze in verschillende richtingen kunnen kijken. Hij zei dat het bedrijf hiervoor een oplossing heeft, waaronder een volgapparaat in elke helm en een set volgsensoren die door het interieur van de auto zijn verdeeld.
De meest nauwkeurige synchronisatie met de buitenwereld van de beelden die op de displays worden weergegeven, is een van de belangrijkste problemen van ergonomie. "Je moet ervoor zorgen dat mensen die het systeem gebruiken niet ziek worden door latency of latency," zei Hadfield. "We denken dat we het hebben gedaan en de vertraging hebben verwijderd, maar ik kan niet zeggen hoe." Hoe gebruikers omgaan met de displays die ze op hun hoofd dragen, is ook een groot probleem, en om dit op te lossen, introduceerde BAE Systems een element dat is gebaseerd op een "zeer betrouwbare" MIME-software (Map and Image Management Engine) die effectief werkt met midden jaren 90 op verschillende Britse militaire vliegtuigen. "We hebben deze tool aangepast voor gebruik op de grond en hebben veel functionaliteit toegevoegd die verantwoordelijk is voor het verwerken van terrein, zodat we bijvoorbeeld routes kunnen plannen met behulp van terreinkenmerken en dit alles is haalbaar voor elk type voertuig", voegde Hadfield eraan toe.
Finmeccanica's topklasse warmtebeeldcamera's gebruiken een derde generatie MCT-sensor met hoge resolutie om een uitstekende beeldkwaliteit te leveren, dag, nacht en bij slecht zicht. Deze camera's kunnen worden geïntegreerd in een breed scala aan voertuigbeeldvormingssystemen.
Вывод информации
De MIME-software communiceert via het communicatienetwerk van het voertuig met het gevechtscontrolesysteem en/of het doeldetectie- en acquisitiesysteem, vergelijkt de ontvangen gegevens en filtert ze om elke gebruiker de nodige en nauwkeurig gedoseerde informatie te bieden en een overmatige informatiebelasting te elimineren. "Te veel informatie krijgen is bijna net zo erg als te weinig informatie geven", merkte Hadfield op. – Dat wil zeggen, we staan voor een andere taak: wat moet een bepaalde persoon wel en niet zien?
Peder Sjolund, een van de ontwikkelaars van het BattleView 360-systeem en programmamanager bij BAE Systems Hagglunds, zei dat ze met ervaren bemanningsleden van gevechtsvoertuigen hebben gewerkt om te begrijpen welke informatie ze in elke situatie nodig hebben en wat de limieten zouden moeten zijn. "We hebben een paar commandanten uitgenodigd tanks en BMP om een discussie te starten over hoeveel informatie ze in verschillende scenario's kunnen verwerken, zei hij. - Een van de scenario's kan een mars zijn, en de tweede kan close combat zijn. Als je aan het marcheren bent, ben je echt gefocust op de route, waar de volgende rallypunten zijn, hoe lang je zult rijden, hoeveel brandstof je hebt en hoe snel je bij het rallypunt moet zijn op een bepaalde tijd,” Hadfield toegevoegd. "Maar als je dichter bij het doelwit komt, begin je bedreigingen te krijgen, dan ga je verschillende stadia van de gevechtsmissie in, en uiteraard zal de informatie die je ziet veranderen."
Sjolund zei dat het bedrijf deze binnenkomende informatie heeft gecombineerd met het concept van op de helm gemonteerde displays, wat de beste manier is voor inzittenden om nuttige informatie te krijgen wanneer de schermen niet de hele binnenruimte vullen, vaak is er niet genoeg ruimte of beschikbaar energie voor hen, of allebei tegelijk. De module op elke helm heeft een individuele hoofdbewegingssensor en een apparaat om verbinding te maken met een mini-battle management systeem op basis van MIME-software, waarmee elke gebruiker een beeld van de juiste sensor kan ontvangen met de overlay van de nodige tactische informatie.
De meeste gepantserde voertuigen laten geen goed zicht toe, dus alle soorten camerasystemen zijn wijdverbreid, waarvan de meeste nachtzichtcamera's met CMOS-technologie bevatten (complementaire metaaloxide-halfgeleiderstructuur)
Meer sensoren
Zoals Finmeccanica opmerkt, terwijl het aantal sensoren dat op militaire voertuigen is geïnstalleerd blijft groeien, is de combinatie van technologieën vrij stabiel, hoewel ze voortdurend worden verbeterd. Een typisch waarnemingssysteem omvat een nachtzichtsensor (meestal infrarood), een dagvizier (optisch of televisie) en een laserafstandsmeter. Extra sensoren zoals laserverlichting/pointers worden vaak geïntegreerd om aan speciale eisen te voldoen. Voor bestuurdersvisie en situational awareness-systemen zijn televisie- en warmtebeeldcamera's voldoende.
Plug-and-play-optronica blijft aantrekkelijk voor installatie op gevechtsvoertuigen; deze trend wordt bijvoorbeeld versterkt door de populariteit van de POP-familie (Plug-in Optronic Payload) van Israel Aerospace Industries van gyro-gestabiliseerde dag- en nachtbewakings- en richtsystemen. De POP-familie omvat zes systemen met elk een eigen configuratie. Tegelijkertijd hebben ze allemaal een hoge mate van modulariteit en kunnen ze speciale "secties" accepteren met die sensoren die worden bepaald door de eisen van de gebruiker. Deze secties kunnen indien nodig in het veld worden vervangen en zullen toekomstige upgrades van POP-familiesystemen mogelijk maken naarmate nieuwe optocoupler-technologieën beschikbaar komen.
Ongekoelde infraroodcamera's worden steeds populairder in "algemene" toepassingen, zoals het verbeteren van het zicht van de bestuurder, maar gekoelde infraroodcamera's blijven een must wanneer beeldvorming van hoge kwaliteit vereist is. Wat wapenvizieren betreft, evolueren traditionele apparaten met lange golflengte (8-12 micron) momenteel naar apparaten met meerdere afstanden, dat wil zeggen door sensoren met een gemiddelde golflengte (3-5 micron) toe te voegen. In sommige algemene toepassingen op laag niveau, dat wil zeggen bij taken waarbij zichtbaarheid geen grote rol speelt, worden momenteel sensoren gebruikt die in het nabije (langegolflengte) IR-gebied van het spectrum werken, samen met goedkope televisiecamera's.
Finmeccanica is van mening dat de technologie van fabricagecircuits op complementaire metaaloxide-halfgeleiderstructuren (CMOS) geleidelijk zichtbare CCD-camera's zal vervangen, en dat meer exotische technologieën, zoals het verre (kortegolflengte) IR-gebied van het spectrum, verder zullen worden ontwikkeld . Volgens het bedrijf verschillen de mogelijkheden van dit deel van het spectrum van het middengolf- en langegolf-infraroodbereik. Het kan nuttig zijn voor sommige gespecialiseerde toepassingen, hoewel de relatief hoge kosten momenteel de militaire vraag ernaar kunnen beperken. Naast de vooruitgang in technologieën op basis van minder bekende golflengten, maken voortdurende vooruitgang in sensortechnologie het mogelijk om zowel gekoelde als ongekoelde infrarooddetectoren te bouwen met kleinere arrays met een hogere resolutie en/of kleinere optische (diafragma)diafragma's.
Typische moderne voertuigdisplays zijn geharde schermen met speciale elementen om de kwaliteit van monochrome beelden van infraroodcamera's te maximaliseren. De nieuwste systemen zijn genetwerkte, multifunctionele LCD-flatpanels met software waarmee u meerdere afbeeldingen tegelijk kunt weergeven, afbeeldingen met hoge resolutie kunt overlappen en de beeldkwaliteit kunt verbeteren. Gedreven door de beschikbaarheid van commerciële paneeltechnologie, gaat hun evolutie in de richting van betere beeldkwaliteit (inclusief hogere definitie), grotere interne netwerkbandbreedte en grotere rekenkracht.
Voors en tegens
Wat betreft de ontwikkeling van op de helm gemonteerde displays, noemde Finmeccanica de sterke en zwakke punten van de bestaande technologie. Voordelen zijn onder meer compactheid, de mogelijkheid om met of zonder helm te werken en een relatief laag stroomverbruik. De nadelen zijn volgens het bedrijf onder meer de kosten, slechte bescherming tegen schade, snelle vermoeidheid van de eigenaar en mogelijk een beperking in het vermogen om bepaalde taken in de auto uit te voeren, evenals de noodzaak van een back-upapparaat. De conclusie die Finmeccanica trekt uit de analyse van voor- en nadelen is dat in de nabije toekomst op een helm gemonteerde displays niet veel zullen worden gebruikt in militaire voertuigen. Het bedrijf is echter optimistischer over de vooruitzichten van augmented reality (het toevoegen van denkbeeldige objecten aan afbeeldingen van objecten in de echte wereld, meestal van een ondersteunende informatieve eigenschap), die kan worden verkregen zonder op een helm gemonteerde displays. "Augmented reality heeft een enorm potentieel omdat het de presentatie van informatie aan de bemanning verbetert, wat kan helpen bij detectie en targeting." Het is niet verrassend dat bijna alle klanten zich primair richtten op prijs en prestaties, maar Finmeccanica benadrukt dat deze factoren afhankelijk zijn van de toepassing. In de regel is de klant bereid meer te investeren wanneer oplossingen op systeemniveau (bijvoorbeeld brandbestrijding of situational awareness) nodig zijn, niet alleen omdat deze duurder zijn, maar vooral omdat de eisen hier strenger zijn en dit de gebruik van goedkopere en minder functionele apparatuur van leveranciers uit het lagere segment. Met minder strenge eisen, zorgt de focus op kosten voor een breder scala aan concurrerende leveranciers.
Adviezen van specialisten
Emmanuel Bercier, hoofd verkoop bij ULIS, de infrarooddivisie van het Franse Sofradir, dat ongekoelde warmtebeeldcamera's maakt, heeft gemerkt dat militaire eisen specifieker worden in termen van gewenste functionaliteit. Dit omvat het verbeteren van zichtsystemen voor bestuurders, het vergroten van het lokale situationele bewustzijn om voertuigen te beschermen en het integreren in op afstand bestuurbare wapenstations (RCWS), bijvoorbeeld voor het richten op wapens. "We zien twee grote uitdagingen", vervolgde Bercier. “Ten eerste, prestatie-upgrades om een groter gezichtsveld te krijgen, zoals 180 graden voor het zichtsysteem van een bestuurder, of om het herkenningsbereik van het lokale situational awareness-systeem en RBS te vergroten ... Ten tweede, de ontwikkeling van apparatuur die kleiner is, lichter, met minder stroomverbruik. Hoewel we soms met grote machines te maken hebben, is het beschikbare volume voor elk materieel altijd een probleem.”
Wat betreft potentieel ontwrichtende nieuwe technologieën, gelooft de heer Bercier dat CMOS-sensoren die het zichtbare spectrum en het nabij-infraroodspectrum bestrijken een goede kandidaat zijn voor veelbelovende all-weather vision-apparaten voor de bestuurder, hetzelfde geldt voor kortegolf IR-systemen. “Nieuwe technologieën zullen moeite hebben om het vereiste niveau van verfijning en kwalificatie voor dit soort toepassingen te bereiken. We zullen zien wat er de komende tien jaar gebeurt, maar warmtebeeldsensoren zijn al gebaseerd op gevestigde technologieën die zowel de capaciteit blijven vergroten als de kosten verlagen."
Op de vraag waar het hele R&D-proces geografisch actief is, zei Dan Lindell dat het Westen praat en test, terwijl het Oosten de afgewerkte producten levert. “We zien dat veel dingen die op beurzen worden besproken en getoond, echt worden geïntegreerd in Rusland, maar ook in China. We zien een vrij duidelijke behoefte aan dit soort systemen in Zuidoost-Azië, terwijl de landen van het Westen praten en iets proberen te doen, sommige in mindere mate, andere in grotere mate.
Gebruikte materialen:
www.leonardocompany.com
www.baesystems.com
www.iai.co.il
www.ulis-ir.com
www.techcult.ru
www.wikipedia.org
ru.wikipedia.org