Fins i tot durant el dia, la vida dels paracaigudistes quan desembarquen d'un vehicle de combat d'infanteria o d'un portaavions blindat depèn del primer assoliment del màxim nivell de consciència de la situació, per no parlar de l'aterratge nocturn durant una batalla, quan la seguretat de la força d'aterratge gairebé totalment depèn de les tecnologies dels sensors
Des de fa més d’una dècada, s’han instal·lat sistemes optoelectrònics en vehicles militars per controlar i apuntar, per exemple, dispositius de visió nocturna, sistemes per millorar la visió tècnica del conductor i, recentment, han integrat sistemes de visió integral en vehicles nous o com a sistemes addicionals per a actualitzacions
Avui en dia, tot canvia molt ràpidament gràcies a la combinació de sensors digitals i arquitectura electrònica integrada, mentre que hi ha una clara tendència a instal·lar sistemes multisensors configurables automàticament que puguin funcionar junts sense problemes per proporcionar una consciència de situació significativament millor (la qualitat de percepció complexa d’informació heterogènia en un sol volum espacial-temporal) en comparació amb el que tenien abans les tripulacions de vehicles blindats, amb una revisió limitada.
Com es va assenyalar a l’empresa Finmeccanica, avui en dia és més important un major nivell de propietat de la situació i la capacitat d’identificar, rastrejar i marcar objectius en moviment i determinar el desenvolupament i les tendències d’expansió d’aquest mercat. Els sistemes d’armes i els dispositius d’observació afecten directament l’eficàcia d’un vehicle de combat en el compliment de la seva tasca principal i, per tant, els sensors amb les característiques més altes són cada vegada més demandats.
Mentrestant, el progrés en microelectrònica i òptica fa que els sistemes de visió nocturna siguin més assequibles i, en aquest sentit, cada vegada més països volen crear una base industrial per a la producció de components per a aquest tipus d’equips. Les necessitats del conductor per als sistemes de visió nocturna es poden satisfer principalment mitjançant sensors de curt abast (normalment càmeres d'infrarojos no refrigerats o càmeres de televisió), mentre que els sensors de visió globals es converteixen en una part integral dels vehicles blindats de transport de personal i d'infanteria, ja que la tripulació i les tropes necessiten tenir una visió global constant.
El CV90 BMP, equipat amb diverses càmeres que proporcionen imatges 24/7, serveix de plataforma experimental per al sistema de realitat augmentada Battle View 360 de BAE Systems, que permet obtenir una imatge "circular" i mostrar-la a les pantalles muntades al casc. de la tripulació i les tropes
Mitjançant pantalles muntades al casc, tots els usuaris del vehicle amb sistema de realitat augmentada Battle View 360 reben una visió global; i no ha de ser derivat de les tecnologies de guia de llum Q-Sight i Q-Warrior de BAE Systems
Realitat augmentada
A més d’aquests sistemes clau que ja han demostrat el seu valor, la connexió de sensors amb pantalles avançades i sistemes de gestió d’informació permet a les tripulacions traslladar-se al món de la realitat augmentada, on la informació sobre les seves unitats, l’enemic, les rutes, els punts de referència poden se'ls presentarà a la seva atenció en el moment adequat, obstacles junt amb milers d'altres missatges i informació. Tot i que aquest concepte és ben conegut en l’aviació militar, els vehicles terrestres aviat podran superar-lo en aquesta àrea, ja que es redueixen el pes, la mida, el consum d’energia i les característiques de cost dels sensors i sistemes informàtics, i el temps i l’esforç dedicat al procés de certificació són significativament menys que en l’aviació …
A més, com va assenyalar Dan Lindell, cap de vehicles de combat de la sucursal sueca de Hagglunds de BAE Systems, aquestes tecnologies estan canviant les màquines per si mateixes. "Estem redissenyant màquines per integrar aquests sistemes … En primer lloc, en els darrers cinc a sis anys hem duplicat la potència distribuïda a la màquina i veiem que el consum d'energia augmenta constantment". La companyia continua treballant en accionaments elèctrics i híbrids (un motor tradicional mitjançant un generador que alimenta motors elèctrics) per als seus cotxes. Lindell argumenta que el factor humà també és important per a la tecnologia optoelectrònica. “Com representem totes aquestes dades sensorials i imatges que volem distribuir a la tripulació? Aquest és un problema molt gran per a nosaltres ".
Actualment s’està desenvolupant un sistema que posa especial èmfasi en la consciència de la situació i la integració de factors humans. El sistema de realitat augmentada BattleView 360 es basa en un sistema de mapatge digital. Ella col·lecciona. Rastreja i mostra un fragment del terreny que la tripulació està interessada. Mentre porten un casc amb BattleView 360, els que estan asseguts al cotxe tenen una imatge "circular" externa. Al mateix temps, reben ràpidament missatges sobre canvis en la situació i la designació de l'objectiu per obrir foc. La tripulació del vehicle de combat pot interactuar amb BattleView 360 de dues maneres, mitjançant un casc o una tauleta. BAE Systems, en cooperació amb la seva filial britànica, demostra actualment el seu sistema BattleView 360 instal·lat al CV90 BMP a diversos països. El gerent del programa, Andy Thain, està molt familiaritzat amb el mercat d’imatges i coneixement de la situació dels vehicles militars. "Definitivament veiem un interès creixent a tot Europa i als Estats Units, especialment en l'àrea de recerca, en sistemes de consciència situacional per a aquests vehicles de combat, especialment per a vehicles blindats i vehicles de combat d'infanteria, i en el futur per a altres tipus de vehicles".
Thane va dir que la companyia té una sèrie de contractes relacionats amb diversos projectes de recerca del Regne Unit i els Estats Units en què també participen altres empreses. "Els sistemes que estem desenvolupant i estudiant afegeixen capacitats al conductor, l'artiller i el comandant del vehicle i els ofereixen una visibilitat global molt millor que la que tenen els periscopis actuals o les finestres ranurades molt estretes habituals en vehicles militars". Per al grup d’aterratge a la part posterior del vehicle, el domini de la situació és important, ja que han de saber què els espera abans de desembarcar del vehicle. "Podrien ser tots els paracaigudistes, però el més probable és que sigui un líder d'esquadra seguit dels seus subordinats".
Pel que fa a la geografia, "hi ha interès i activitat als Estats Units i a tota Europa", va assenyalar Thane, per exemple, que els set operadors de màquines CV90 d'Europa (Dinamarca, Estònia, Finlàndia, Països Baixos, Noruega, Suïssa i Suècia) estan considerant integració del sistema. Battle View 360 quan actualitzeu els vostres vehicles. Als Estats Units, organitzacions militars, com ara el Command for Doctrine and Combat Training (TRADOC) i el Communications Electronics Research Center (CERDEC), estan treballant en sistemes de consciència de la situació circular, així com el British Defence Science and Technology Laboratory (DSTL).
Problemes d'integració
Un dels problemes associats a la integració d’aquestes tecnologies són les característiques de disseny d’un model específic d’un vehicle de combat, per exemple, per a un sistema de visió circular, és necessari trobar un lloc al casc, subministrar energia i transmetre dades de forma plana. línies. A més, les imatges de les càmeres s’han de mostrar per proporcionar una visualització simultània sense problemes a tothom al cotxe; tot això requereix un poder informàtic important, coneixement de factors humans i experiència en el desenvolupament de programari especialitzat."El processament de les dades en si no és un gran problema, el problema està en fer pantalles prou fortes com per utilitzar-les en vehicles militars", va continuar Thane. “Les nostres pantalles s’havien instal·lat prèviament en avions a reacció i helicòpters. Prendre aquesta tecnologia i fer-los resistents i a prova de manipulacions és realment un repte, però factible, perquè els components òptics que tenim són prou resistents i compactes ".
En aquest sentit, val la pena detenir-se en diverses tecnologies de visualització de casc, incloses les guies d’ones òptiques utilitzades en el sistema Q-Sight de BAE Systems i les seves modificacions, tot i que això no significa la integració obligatòria de la tecnologia Q-Sight al sistema Battle View 360, ja que la companyia està desenvolupant una altra tecnologia de visualització robusta i petita. Thane va recordar els comentaris picants dels soldats que es movien amb les pantalles a l'interior del cotxe, sobretot quan van colpejar el cap amb alguna cosa. "De totes maneres, hem pogut superar aquestes condicions operatives".
A més dels protocols de conversió que s’utilitzen habitualment per lliurar dades de diferents sensors de diferents fabricants a la mateixa xarxa, hi ha el problema de la costura o l’alineació de la imatge. "Això significa combinar imatges de sensors visibles i infrarojos amb diferents principis de funcionament, diferents lents i camps de visió, i fer-les compatibles entre si", va dir Richard Hadfield, responsable tècnic de Battle View 360 de BAE Systems. "Estem ampliant i reduint el temps real per crear una cúpula virtual i, a continuació, inserir els sensors en aquesta cúpula virtual". Un altre problema tècnic, esmentat per Hadfield, és el seguiment simultani del moviment dels caps de diverses persones, perquè poden mirar en direccions diferents. Va dir que l'empresa té una solució per a això, que inclou un dispositiu de rastreig a cada casc i un conjunt de sensors de rastreig distribuïts per l'interior del vehicle.
El més precís possible, la sincronització amb el món exterior de les imatges mostrades és un dels problemes ergonòmics més importants. "Cal assegurar-se que les persones que fan servir el sistema no se sentin incòmodes amb la latència o la latència", va dir Hadfield. "Creiem que hem encertat i hem eliminat el retard, però no puc dir com". La manera com els usuaris interactuen amb les pantalles que porten al cap també és un problema important i, per solucionar-ho, BAE Systems va introduir un element basat en el programari MIME (Map and Image Management Engine) "altament fiable" que funciona eficaçment a mitjan anys 90. diversos avions militars britànics. "Hem adaptat aquesta eina per a ús terrestre i hem inclòs una gran quantitat de funcionalitats que gestionen el terreny, de manera que podem, per exemple, planificar rutes amb característiques del terreny, i és factible per a qualsevol tipus de vehicle", va afegir Hadfield.
Les càmeres tèrmiques premium de Finmeccanica utilitzen un sensor MCT d’alta resolució de tercera generació per proporcionar una qualitat d’imatge excel·lent, de dia, de nit i amb poca visibilitat. Aquestes càmeres es poden integrar en una àmplia varietat de sistemes d'imatge de vehicles
Sortida d'informació
El programari MIME interactua a través de la xarxa de comunicacions del vehicle amb el sistema de control de combat i / o el sistema de detecció i adquisició d’objectius, comparant les dades rebudes i filtrant-les per proporcionar a cada usuari la informació necessària i dosificada amb precisió i eliminar la càrrega excessiva d’informació."Obtenir massa informació és gairebé tan dolent com proporcionar massa informació", va dir Hadfield. - És a dir, tenim una tasca més: què i què no hauria de veure una persona concreta?
Peder Sjolund, co-desenvolupador de BattleView 360 i gestor de programes de BAE Systems Hagglunds, va dir que treballaven amb equips experimentats de vehicles de combat per entendre quina informació necessiten en cada situació i quines haurien de ser les restriccions. "Vam incorporar un parell de comandants de tancs i BMP per iniciar una discussió sobre la quantitat d'informació que poden manejar en diferents escenaris", va dir. - Un dels escenaris pot ser una marxa i el segon pot ser el combat proper. Si esteu en marxa, esteu realment centrat en la ruta, on seran els propers punts de recollida, quant de temps estareu conduint, quanta quantitat de combustible hi ha disponible i quina velocitat cal per arribar al punt de recollida en un moment determinat temps ", va afegir Hadfield. "Però després, a mesura que us acosteu a l'objectiu, comencen a aparèixer amenaces, entrareu en diverses etapes de la missió de combat i, òbviament, la informació que veieu canviarà".
Sjolund va dir que la companyia ha combinat aquesta informació entrant amb el concepte de pantalles muntades en casc per a les tripulacions d’avions, que és la millor manera d’obtenir informació útil per a aquells que seuen al cotxe quan tot l’espai interior no s’omple de pantalles, sovint hi ha no és suficient espai ni energia disponible per a ells, o per a tots dos, l’altre alhora. El mòdul de cada casc té un sensor de moviment del cap individual i un dispositiu per connectar-se a un sistema de control de mini combat basat en el programari MIME, que permet a cada usuari mostrar una imatge del sensor correcte amb la informació tàctica necessària superposada.
La majoria dels vehicles blindats no permeten una bona visió, per tant, hi ha sistemes de càmeres de tot tipus estenuts, la majoria dels quals inclouen càmeres de visió nocturna CMOS (semiconductor d’òxid de metall complementari)
Més sensors
Com assenyala l’empresa Finmeccanica, mentre el nombre de sensors instal·lats en vehicles militars continua creixent, la combinació de tecnologies és bastant estable, tot i que es milloren constantment. Un sistema d’observació típic inclou un sensor de visió nocturna (normalment infraroig), una vista diürna (òptica o televisiva) i un telemetre làser. Per satisfer requisits especials, sovint s’integren sensors addicionals, com ara il·luminadors / punters làser. Per a la visió del conductor i els sistemes de consciència de la situació, són suficients les càmeres de televisió i tèrmica.
L’optrònica Plug and Play continua sent atractiva per als vehicles de combat; per exemple, aquesta tendència es basa en la popularitat de la família de sistemes industrials d’observació i observació diürna i nocturna estabilitzats per gir i estabilització de la família Israel Industries Aeroespacials POP (Plug-in Optronic Payload). La família POP inclou sis sistemes, cadascun amb la seva configuració. Al mateix temps, tots tenen un alt nivell de modularitat i poden acceptar "seccions" especials amb aquells sensors que estiguin determinats pels requisits de l'usuari. Aquestes seccions es poden substituir al camp si cal, i en el futur facilitarà l'actualització de la família POP a mesura que estiguin disponibles les noves tecnologies d'optocoplador.
Les càmeres d'infrarojos sense refredar són cada vegada més populars en aplicacions "generals", com ara millorar la qualitat de la visió del conductor, però les càmeres d'infrarojos refrigerades continuen sent imprescindibles quan es requereix una imatge d'alta qualitat. Pel que fa a les vistes d’armes, els dispositius tradicionals d’ona llarga (8-12 micres) actualment evolucionen cap a dispositius de gamma múltiple, és a dir, afegint sensors d’ona mitjana (3-5 micres). En algunes aplicacions generals de baix nivell, és a dir, en tasques on la visibilitat no té un paper important, actualment s’utilitzen sensors que operen a la regió infraroja propera (d’ona llarga) de l’espectre juntament amb càmeres de televisió econòmiques.
Finmeccanica creu que la tecnologia de fabricació de circuits basats en estructures complementàries d’òxid de metall-semiconductor (CMOS) substituirà gradualment les càmeres CCD en el rang visible i es desenvoluparan tecnologies més exòtiques com la regió infraroja de l’ona llarga (d’ona curta) de l’espectre.. Segons l’empresa, les capacitats d’aquesta regió de l’espectre són diferents dels rangs d’infrarojos d’ona mitjana i d’ona llarga. Pot ser útil per a algunes aplicacions especialitzades, tot i que el cost relativament alt pot actualment limitar la seva demanda militar. A més dels avenços en tecnologies basades en longituds d'ona menys conegudes, els avenços continus en tecnologia de sensors permeten tant detectors d'infrarojos refrigerats com no refrigerats amb matrius més petites, més alta resolució i / o diafragmes òptics (obertura) més petits.
Les pantalles típiques de vehicles moderns són pantalles robustes amb funcions especials per maximitzar la qualitat de les imatges monocromàtiques de les càmeres infraroges. Els darrers sistemes són panells LCD multifuncionals de pantalla plana en xarxa amb programari que poden mostrar diverses imatges al mateix temps, superposar gràfics d’alta resolució i millorar la qualitat de la imatge. El seu desenvolupament, impulsat per la disponibilitat de tecnologia de panells comercials, avança cap a una millor qualitat de la imatge (inclosa una definició més alta), més amplada de banda de xarxa interna i més potència informàtica.
Pros i contres
Pel que fa al desenvolupament de pantalles muntades en casc, Finmeccanica va anomenar els punts forts i febles de la tecnologia existent. Els avantatges inclouen la compacitat, la capacitat d’operar amb o sense casc i el consum d’energia relativament baix. Segons l’empresa, els seus desavantatges inclouen el cost, la deficient protecció contra danys, la fatiga del propietari i, possiblement, la limitació de la capacitat de realitzar determinades tasques al cotxe, així com la necessitat d’un dispositiu de còpia de seguretat. La conclusió que Finmeccanica va fer a partir de l’anàlisi d’avantatges i desavantatges és que, en un futur proper, les pantalles muntades en casc no s’utilitzaran àmpliament en vehicles militars. Tanmateix, la companyia és més optimista sobre les perspectives de realitat augmentada (afegint objectes imaginaris a les imatges d’objectes del món real, generalment una propietat informativa auxiliar), que es poden obtenir sense pantalles muntades al casc. "La realitat augmentada té un potencial enorme, ja que millora la presentació d'informació a la tripulació, cosa que pot ajudar a detectar i orientar". No en va, gairebé tots els seus clients es van centrar principalment en el preu i el rendiment, però Finmeccanica destaca que aquests factors depenen de l’aplicació. Normalment, el client està disposat a invertir més quan es necessiten solucions a nivell de sistema (per exemple, control de foc o coneixement de la situació), no només perquè siguin més cars, sinó principalment perquè els requisits són més estrictes i això impedeix l’ús de i equips menys funcionals dels proveïdors del segment inferior. Amb requisits menys estrictes, l’èmfasi en els costos permet la participació d’una àmplia gamma de proveïdors competidors.
Opinions dels experts
Emmanuelle Bercier, cap de vendes d’ULIS (una divisió de la companyia francesa de tecnologia d’infrarojos Sofradir), que fabrica imatges tèrmiques no refrigerades, ha notat que les demandes dels militars són cada vegada més específiques pel que fa a la funcionalitat desitjada. Això inclou sistemes de visió millorats per als conductors, una major consciència de la situació local per protegir els vehicles i la integració en estacions d’armes controlades remotament (RWM), per exemple, per a la guia de les armes. "Veiem dos reptes principals", va continuar Bercier. - En primer lloc, millorar el rendiment per obtenir un camp de visió més gran, per exemple, 180 graus per al sistema de visió del conductor, o augmentar el rang de reconeixement del sistema local de consciència de la situació i del DBA … En segon lloc, el desenvolupament d’equips amb dimensions més petites, més lleugeres, amb menys consum d'energia. Tot i que de vegades ens ocupem de màquines grans, el volum disponible per a qualsevol equip sempre és un problema ".
Pel que fa a les noves tecnologies potencialment perjudicials, Bercier creu que els sensors CMOS que cobreixen l’espectre visible i l’infraroig proper són bons candidats per a futurs dispositius de visió del conductor de tot el temps, i el mateix s’aplica als sistemes d’infrarojos d’ona curta. “Les noves tecnologies seran un repte per assolir el nivell de maduresa i qualificacions requerides per a aquest tipus d’aplicacions. Veurem què passarà en els propers deu anys, però els sensors d’imatge tèrmica ja es basen en tecnologies provades que continuen augmentant les capacitats i reduint els costos”.
Quan se li va preguntar on, des del punt de vista geogràfic, s’està duent a terme tot el procés de desenvolupament i adquisició, Dan Lindell va dir que Occident parla i fa proves, mentre que l’Est ja subministra productes acabats. “Veiem que moltes coses que es discuteixen i es mostren a les exposicions s’estan integrant realment a Rússia i a la Xina. Veiem necessitats molt clares de sistemes d’aquest tipus al sud-est asiàtic, mentre els països occidentals parlen i intenten fer alguna cosa, alguns en menor mesura, d’altres en major.
