Zelfs overdag hangt het leven van parachutisten bij het uitstappen van een infanteriegevechtsvoertuig of gepantserd personeelscarrier af van het vroegst bereiken van het maximale niveau van situationeel bewustzijn, om nog maar te zwijgen van het landen 's nachts tijdens een gevecht, wanneer de veiligheid van de landingsmacht bijna volledig afhankelijk van sensortechnologieën
Al meer dan tien jaar worden in militaire voertuigen opto-elektronische systemen geïnstalleerd voor het bewaken en richten van bijvoorbeeld nachtzichtapparatuur, systemen voor het verbeteren van het technische zicht van de bestuurder, en recentelijk hebben ze allround zichtsystemen geïntegreerd in nieuwe voertuigen of als extra systemen voor upgrades
Tegenwoordig verandert alles heel snel dankzij de combinatie van digitale sensoren en geïntegreerde elektronische architectuur, terwijl er een duidelijke tendens is 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 -temporeel volume) in vergelijking met wat de bemanningen van gepantserde voertuigen, waarvan de beoordeling beperkt was, eerder hadden.
Zoals opgemerkt door het bedrijf Finmeccanica, is vandaag de dag een verhoogd niveau van eigenaarschap van de situatie en het vermogen om bewegende doelen in beweging te identificeren, volgen en markeren van cruciaal belang en bepalend voor de ontwikkeling en uitbreidingstrends van deze markt. Wapensystemen en observatieapparatuur hebben direct invloed op de effectiviteit van een gevechtsvoertuig bij het vervullen van zijn hoofdtaak, en daarom is er steeds meer vraag naar sensoren met de hoogste kenmerken.
Ondertussen maakt de vooruitgang in micro-elektronica en optica nachtzichtsystemen betaalbaarder, en in dit opzicht willen steeds meer landen een industriële basis creëren voor de productie van componenten voor dit soort apparatuur. Aan de behoefte van de chauffeur aan nachtzichtsystemen kan voornamelijk worden voldaan door korteafstandssensoren (meestal ongekoelde infrarood- of televisiecamera's), terwijl allround zichtsensoren een integraal onderdeel worden van gepantserde personeelsdragers en infanteriegevechtsvoertuigen, aangezien de bemanning en troepen constant zicht rondom hebben.
De CV90 BMP, uitgerust met meerdere camera's die 24/7 beelden leveren, dient als een experimenteel platform voor het Battle View 360 augmented reality-systeem van BAE Systems, waarmee u een "cirkelvormig" beeld kunt verkrijgen en dit kunt weergeven op de op de helm gemonteerde displays van de bemanning en troepen
Met behulp van op de helm gemonteerde displays krijgt iedereen in het voertuig met Battle View 360 augmented reality-systeem een rondom zicht; 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 informatiebeheersystemen de bemanningen in staat om naar de wereld van augmented reality te gaan, 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 de militaire luchtvaart, kunnen grondvoertuigen het op dit gebied binnenkort overtreffen, aangezien het gewicht, de grootte, het energieverbruik en de kostenkenmerken van sensoren en computersystemen worden verminderd, en de tijd en moeite die aan het certificeringsproces wordt besteed, wordt beduidend minder dan in de luchtvaart. …
Bovendien, zoals Dan Lindell, hoofd gevechtsvoertuigen bij de Zweedse tak van Hagglunds van BAE Systems, 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 tot 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 aandrijvingen (een traditionele motor via een generator die elektrische motoren aandrijft) voor zijn auto's. Lindell stelt dat de menselijke factor ook belangrijk is voor opto-elektronische technologie. “Hoe representeren we al deze zintuiglijke gegevens en beelden die we willen verspreiden onder de bemanning? Dit is een heel groot probleem voor ons."
Momenteel wordt gewerkt aan een systeem dat bijzondere nadruk legt op situationeel bewustzijn en de integratie van menselijke factoren. Het augmented reality-systeem BattleView 360 is gebaseerd op een digitaal kaartsysteem. Ze verzamelt. Volgt en toont een fragment van het terrein waarin de bemanning geïnteresseerd is. Terwijl ze een helm dragen met BattleView 360, krijgen degenen die in de auto zitten een externe "ronde" foto. Tegelijkertijd ontvangen ze prompt berichten over veranderingen in de situatie en doelaanduiding om het vuur te openen. 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 haar Britse dochteronderneming haar BattleView 360-systeem dat in verschillende landen op de CV90 BMP is geïnstalleerd. Programmamanager Andy Thain is zeer bekend met de markt voor beeldvorming en situational awareness voor militaire voertuigen. "We zien zeker een groeiende interesse in Europa en in de Verenigde Staten, 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 betrekking tot verschillende onderzoeksprojecten in het VK en de VS 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 met de huidige periscopen of de zeer smalle sleuven die in militaire voertuigen gebruikelijk zijn." Voor de landende partij achterin het voertuig is beheersing van de situatie belangrijk, omdat ze moeten weten wat hen te wachten staat voordat ze uit het voertuig stappen. 'Het kan elke parachutist zijn, maar hoogstwaarschijnlijk een squadleider gevolgd door zijn ondergeschikten.'
In termen van geografie: "Er is interesse en activiteit in de Verenigde Staten en in heel Europa", merkte Thane op dat bijvoorbeeld alle zeven CV90-machinebedieners in Europa (Denemarken, Estland, Finland, Nederland, Noorwegen, Zwitserland en Zweden) overwegen integratie van het systeem Battle View 360 bij het upgraden van uw voertuigen. In de Verenigde Staten werken militaire organisaties, waaronder het Command for Doctrine and Combat Training (TRADOC) en het Communications Electronics Research Center (CERDEC) aan circulaire 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 specifiek model van een gevechtsvoertuig, bijvoorbeeld voor een cirkelvormig weergavesysteem is het noodzakelijk om een plaats op de romp te vinden, stroom te leveren en gegevensoverdracht te leggen lijnen. Bovendien moeten beelden van camera's worden weergegeven om gelijktijdige naadloze visualisatie voor iedereen in de auto te bieden; dit alles vereist veel rekenkracht, kennis van menselijke factoren en ervaring in het ontwikkelen van gespecialiseerde software."Het verwerken van de gegevens zelf is niet zo'n groot probleem, het probleem zit hem in het maken van displays die sterk genoeg zijn om op militaire voertuigen te worden gebruikt," vervolgde Thane. “Onze displays werden voorheen 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 haalbaar, omdat de optische componenten die we hebben sterk en compact genoeg zijn."
In dit opzicht is het de moeite waard om stil te staan bij verschillende helmweergavetechnologieën, waaronder optische golfgeleiders die worden gebruikt in het Q-Sight-systeem van BAE Systems en de aanpassingen ervan, hoewel dit niet de verplichte integratie van Q-Sight-technologie in het Battle View 360-systeem betekent., aangezien het bedrijf andere kleine, robuuste displaytechnologie ontwikkelt. Thane herinnerde zich de pikante opmerkingen van de soldaten die rondliepen met de displays in de auto, vooral als ze hun hoofd ergens tegen stootten. "Hoe dan ook, 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 naar hetzelfde netwerk te leveren, is er het probleem van het samenvoegen of uitlijnen van afbeeldingen. "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, technisch leider voor Battle View 360 bij BAE Systems. "We zoomen in en uit in realtime om een virtuele koepel te creëren en vervolgens die sensoren in die virtuele koepel te plaatsen." Een ander technisch probleem, genoemd door Hadfield, is het gelijktijdig volgen van de beweging van de hoofden van meerdere mensen, 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 het voertuig zijn verdeeld.
De zo nauwkeurig mogelijke synchronisatie met de buitenwereld van de weergegeven beelden is een van de belangrijkste ergonomische problemen. "Je moet ervoor zorgen dat de mensen die het systeem gebruiken zich niet ongemakkelijk voelen bij latentie of latentie", zei Hadfield. "We denken dat we het goed 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 op basis van "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 het land en hebben een heleboel functionaliteit toegevoegd die het terrein aankan, zodat we bijvoorbeeld routes kunnen plannen op basis van terreinkenmerken, en het is allemaal haalbaar voor elk type voertuig", voegde Hadfield eraan toe.
De hoogwaardige thermische camera's van Finmeccanica gebruiken een MCT-sensor met hoge resolutie van de derde generatie voor een uitstekende beeldkwaliteit, dag, nacht en bij slecht zicht. Deze camera's kunnen worden geïntegreerd in een breed scala aan voertuigbeeldvormingssystemen
Informatie-output
De MIME-software werkt via het communicatienetwerk van het voertuig samen met het gevechtscontrolesysteem en/of het doeldetectie- en acquisitiesysteem, vergelijkt de ontvangen gegevens en filtert deze 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", zei Hadfield. - Dat wil zeggen, we hebben nog een taak: wat mag wel en niet gezien worden door een bepaalde persoon?
Peder Sjolund, mede-ontwikkelaar van BattleView 360 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 beperkingen zouden moeten zijn. "We hebben een paar tank- en BMP-commandanten erbij gehaald om een discussie op gang te brengen over hoeveel informatie ze in verschillende scenario's aankunnen", zei hij. - Een van de scenario's kan een mars zijn, en de tweede kan close combat zijn. Als je op mars bent, dan ben je echt gefocust op de route, waar de volgende inzamelpunten zullen zijn, hoe lang je zult rijden, hoeveel brandstof er beschikbaar is en welke snelheid nodig is om op een bepaald punt bij het ophaalpunt te komen. tijd, 'voegde Hadfield eraan toe. "Maar als je dichter bij het doel komt, beginnen er bedreigingen te verschijnen, dan ga je verschillende fasen 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 voor vliegtuigbemanningen, wat de beste manier is om nuttige informatie te krijgen voor degenen die in de auto zitten wanneer de hele binnenruimte niet is gevuld met schermen, vaak daar is niet genoeg ruimte of beschikbare energie voor hen, of beide tegelijk. De module op elke helm heeft een individuele hoofdbewegingssensor en een apparaat om verbinding te maken met een mini-combat-controlesysteem op basis van MIME-software, waarmee elke gebruiker een afbeelding van de juiste sensor kan weergeven met de nodige tactische informatie eroverheen.
De meeste gepantserde voertuigen bieden geen goed zicht, daarom zijn alle soorten camerasystemen wijdverbreid, waarvan de meeste CMOS-nachtzichtcamera's (complementary metal oxide semiconductor) bevatten
Meer sensoren
Zoals het bedrijf 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. Om aan speciale eisen te voldoen, worden vaak extra sensoren zoals laserverlichting / pointers geïntegreerd. Voor bestuurdersvisie en situational awareness-systemen zijn televisie en thermische camera's voldoende.
Plug-and-play-optronica blijft aantrekkelijk voor gevechtsvoertuigen; deze trend wordt bijvoorbeeld ondersteund door de populariteit van de POP (Plug-in Optronic Payload) Israel Aerospace Industries-familie van gyro-gestabiliseerde dag- en nachtwaarnemings- en viziersystemen. 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 het in de toekomst gemakkelijk maken om de POP-familie te upgraden naarmate nieuwe optocoupler-technologieën beschikbaar komen.
Ongekoelde infraroodcamera's worden steeds populairder in "algemene" toepassingen, zoals het verbeteren van de kwaliteit 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 langegolf (8-12 micron) apparaten momenteel naar apparaten met meerdere afstanden, dat wil zeggen door middengolf (3-5 micron) sensoren 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 (langegolf) infraroodgebied van het spectrum werken, samen met goedkope televisiecamera's.
Finmeccanica is van mening dat de technologie van fabricagecircuits op basis van complementaire metaaloxide-halfgeleiderstructuren (CMOS) geleidelijk CCD-camera's in het zichtbare bereik zal vervangen, en dat meer exotische technologieën zoals het verre (kortegolf) infraroodgebied 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 die gebaseerd zijn op minder bekende golflengten, maken voortdurende vooruitgang in sensortechnologie zowel gekoelde als ongekoelde infrarooddetectoren mogelijk met kleinere arrays, hogere resolutie en/of kleinere optische (diafragma)diafragma's.
Typische moderne voertuigdisplays zijn robuuste schermen met speciale functies om de kwaliteit van monochrome beelden van infraroodcamera's te maximaliseren. De nieuwste systemen zijn genetwerkte multifunctionele flat-panel LCD-panelen met software die meerdere afbeeldingen tegelijk kunnen weergeven, afbeeldingen met een hoge resolutie kunnen overlappen en de beeldkwaliteit kunnen verbeteren. Hun ontwikkeling, gedreven door de beschikbaarheid van commerciële paneeltechnologie, gaat in de richting van een betere beeldkwaliteit (inclusief hogere definitie), meer interne netwerkbandbreedte en meer rekenkracht.
Voors en tegens
Met betrekking tot de ontwikkeling van op helmen 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. Hun nadelen, volgens het bedrijf, zijn onder meer de kosten, slechte bescherming tegen schade, vermoeidheid van de eigenaar en mogelijk het beperken van het vermogen om bepaalde taken in de auto uit te voeren, evenals de noodzaak van een back-upapparaat. De conclusie die Finmeccanica trok 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 voor augmented reality (het toevoegen van denkbeeldige objecten aan afbeeldingen van objecten in de echte wereld, meestal 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 al hun klanten zich voornamelijk richtten op prijs en prestaties, maar Finmeccanica benadrukt dat deze factoren afhankelijk zijn van de toepassing. Doorgaans is de klant bereid meer te investeren wanneer oplossingen op systeemniveau nodig zijn (bijvoorbeeld brandbestrijding of situational awareness), niet alleen omdat ze duurder zijn, maar vooral omdat de eisen strenger zijn en dit het gebruik van goedkopere en minder functionele apparatuur van leveranciers uit het lagere segment. Met minder strenge eisen maakt de nadruk op kosten het mogelijk om een breder scala aan concurrerende leveranciers te betrekken.
Meningen van experts
Emmanuelle Bercier, hoofd verkoop bij ULIS (een divisie van het Franse infraroodtechnologiebedrijf Sofradir), dat ongekoelde warmtebeeldcamera's maakt, merkt dat de eisen van het leger specifieker worden in termen van gewenste functionaliteit. Dit omvat verbeterde zichtsystemen voor chauffeurs, een groter lokaal situationeel bewustzijn om voertuigen te beschermen en integratie in op afstand bestuurbare wapenstations (RWM's), bijvoorbeeld voor wapengeleiding. "We zien twee grote uitdagingen", vervolgde Bercier. - Ten eerste, het verbeteren van de prestaties om een groter gezichtsveld te krijgen, bijvoorbeeld 180 graden voor het zichtsysteem van de bestuurder, of het vergroten van het herkenningsbereik van het lokale situational awareness-systeem en de DBA … Ten tweede, de ontwikkeling van apparatuur met kleinere afmetingen, 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, is de heer Bercier van mening dat CMOS-sensoren die het zichtbare spectrum en nabij-infrarood bestrijken, goede kandidaten zijn voor toekomstige all-weather vision-apparaten voor bestuurders, en hetzelfde geldt voor kortegolf-infraroodsystemen. “Nieuwe technologieën zullen een uitdaging zijn om het vereiste niveau van volwassenheid en kwalificaties voor dit soort toepassingen te bereiken. We zullen zien wat er de komende tien jaar gebeurt, maar warmtebeeldsensoren zijn al gebaseerd op bewezen technologieën die zowel de mogelijkheden blijven vergroten als de kosten verlagen.”
Op de vraag waar, geografisch gezien, het hele ontwikkelings- en inkoopproces wordt uitgevoerd, zei Dan Lindell dat het Westen spreekt en tests uitvoert, terwijl het Oosten al afgewerkte producten levert. “We zien dat veel dingen die op tentoonstellingen worden besproken en getoond, echt worden geïntegreerd in Rusland, maar ook in China. We zien vrij duidelijke behoeften aan dit soort systemen in Zuidoost-Azië, terwijl westerse landen praten en iets proberen te doen, sommige in mindere mate, sommige in grotere mate."
