Видеть всё, видеть сквозь: состояние и перспективы систем технического зрения боевых машин — «военные действия»
Кроме того в дневное время судьбы десантников при высадке из БМП либо БТР зависят от скорейшего успехи большого уровня ситуационной осведомленности, не говоря уже о высадке ночью на протяжении боя, в то время, когда безопасность десанта полностью зависит от сенсорных разработок
В военных автомобилях уже много лет устанавливают оптоэлектронные совокупности для прицеливания и ведения наблюдения, к примеру устройства ночного видения, совокупности улучшения технического зрения для водителя, а сейчас интегрируют совокупности кругового видения или в новые автомобили, или в качестве дополнительных совокупностей при проведении модернизаций.
На данный момент всё весьма скоро изменяется благодаря объединению цифровых сенсоров и интегрированной электронной архитектуре, наряду с этим четко просматривается тенденция установки машинально конфигурируемых многосенсорных совокупностей, каковые смогут бесшовно трудиться сообща чтобы обеспечить значительно лучшую ситуационную осведомленность (уровень качества комплексного восприятия разнородной информации в едином пространственно-временном количестве) если сравнивать с тем, что имели раньше ограниченные в обзоре экипажи бронированных автомобилей.
Как отмечают в компании Finmeccanica, сейчас повышенный уровень владения обстановкой и свойство в движении идентифицировать, отслеживать и обозначать движущиеся цели есть критически ответственным и определяет тенденции и расширения этого рынка. Совокупности оружия и устройства наблюдения напрямую воздействуют на эффективность военной машины при исполнении ею собственной главной задачи, в связи с чем всё большей востребованностью пользуются сенсоры с самыми высокими чертями.
В это же время, прогресс в оптике и микроэлектронике делает совокупности ночного видения более дешёвыми и в данной связи всё больше государств желают создать промышленную базу по выпуску компонентов для оборудования этого типа. Потребности водителя в совокупностях ночного видения смогут по большей части удовлетворить сенсоры ближнего действия (в большинстве случаев, неохлаждаемые инфракрасные либо телевизионные камеры), в то время как сенсоры кругового обзора становятся неотъемлемым атрибутом БТР и боевых автомобилей пехоты, потому, что десанту и экипажу нужно иметь возможность постоянного кругового обзора.
БМП CV90, оснащенная несколькими камерами, круглосуточно выдающими изображение, служит в качестве экспериментальной платформы для совокупности дополненной действительности Battle View 360 от BAE Systems, которая дает возможность приобрести «круговое» изображение и продемонстрировать его на нашлемных дисплеях десанта и экипажа
Применяя нашлемные дисплеи, все находящиеся в машине с совокупностью дополненной действительности Battle View 360 приобретают круговой обзор; причем это не обязательно должны быть производные световодных разработок Q-Sight и Q-Warrior компании BAE Systems
Дополненная действительность
Не считая этих, уже доказавших собственную состоятельность, главных совокупностей, соединение сенсоров с продвинутыми дисплеями и информационно-управляющими совокупностями разрешает переместить экипажи в мир дополненной действительности, в которой их вниманию в необходимое время возможно представлена информация о собственных подразделениях, сопернике, маршрутах, ориентирах, препятствиях наровне с тысячами вторых сведений и сообщений. Не смотря на то, что эта концепция прекрасно известна в военной авиации, наземные автомобили смогут в недалеком будущем превзойти ее в данной сфере, потому, что массогабаритные, энергопотребительские и стоимостные характеристики вычислительных систем и сенсоров понижаются, а усилия и время, затрачиваемые на процесс сертификации, намного меньше, чем в авиации.
Помимо этого, как заметил начальник направления боевых автомобилей в шведском филиале Hagglunds компании BAE Systems Дэн Линделл, эти разработки изменяют сами автомобили. «Мы меняем конструкцию автомобилей с целью интеграции этих совокупностей… Первое, за последние пять-шесть лет мы удвоили мощность, распределяемую в машине, и мы видим, что энергопотребление всегда растёт».
Компания работает над электрическим и гибридным электрическим приводом (классический двигатель через генератор питает электродвигатели) для собственных автомобилей. Линделл говорит, что антропогенный фактор кроме этого ответствен для оптоэлектронной разработки. «Как представить все эти изображения и сенсорные данные, каковые мы желаем распределить между участниками экипажа? Это большая неприятность для нас».
На данный момент разрабатывается совокупность, в которой акцент сделан на интеграции и ситуационной осведомлённости антропогенных факторов. В базе совокупности дополненной действительности BattleView 360 лежит цифровая картографическая совокупность. Она собирает. Отслеживает и отображает фрагмент местности, что интересует экипаж.
Одев шлем с функцией BattleView 360, сидящие в машине приобретают внешнюю «круговую» картину. Наряду с этим они оперативно приобретают сообщения об трансформации обстановки и целеуказание на открытие огня. Экипаж военной машины может взаимодействовать с BattleView 360 двумя методами, через шлем либо планшет. Собственную совокупность BattleView 360, установленную на БМП CV90, компания BAE Systems в сотрудничестве со своим английским филиалом демонстрирует на данный момент в нескольких государствах.
Начальник программы Энди Тэйн отлично знаком с рынком ситуационной осведомлённости и систем визуализации для армейских автомобилей. «Мы определенно видим растущий интерес по всей Европе и в Соединенных Штатах, в особенности в научно-исследовательской сфере, к совокупностям ситуационной осведомленности для этих боевых автомобилей, в особенности для БТР и БМП, а в возможности для автомобилей других типов».
Господин Тэйн заявил, что компания имеет последовательность контрактов, которые связаны с разными английскими и американскими научно-исследовательскими проектами, в которых кроме этого принимают другие компании и участие. «Совокупности, каковые мы разрабатываем и изучаем, додают возможности водителю, стрелку-командиру и наводчику автомобили и снабжают их существенно лучшей круговой обзорностью, чем ту, что они имеют с нынешними перископами либо весьма узкими щелевыми окнами, простыми для армейских автомобилей». Для десанта в корме автомобили владение обстановкой принципиально важно, потому, что ему нужно знать, что ожидает его перед высадкой из автомобиля. «Это возможно любой раздельно забранный десантник, но, вероятнее, начальник отделения, за которым следуют его подчиненные».
Что касается географии, то «имеется активность и интерес В США и во всей Европе», увидел Тэйн, к примеру, все семь операторов автомобилей CV90 в Европе (Дания, Эстония, Финляндия, Нидерланды, Норвегия, Швеция и Швейцария) разглядывают возможность интеграции совокупности Battle View 360 при модернизации собственных автомобилей. В Соединенных Штатах армейские организации, включая Руководство по боевой подготовке и разработке доктрины (TRADOC) и НИИ электроники средств связи (CERDEC) трудятся над совокупностями круговой ситуационной осведомленности, как, но, и английская лаборатория оборонной технологии и науки (DSTL).
Вопросы интеграции
Одной из неприятностей, которые связаны с интеграцией аналогичных разработок, есть конструктивные изюминки конкретной модели военной машины, к примеру для совокупности кругового обзора нужно отыскать место на корпусе, подвести питание и проложить линии передачи данных. Помимо этого, изображения с камер должны быть выведены на дисплеи, дабы обеспечить одновременную бесшовную визуализацию для каждого сидящего в машине; все это требует больших вычислительных мощностей, знания антропогенных опыта и факторов разработки специального ПО. «Сама обработка данных – это не такая уж громадная неприятность, неприятность в создании достаточно прочных дисплеев, предназначенных для эксплуатации на военных автомобилях, – продолжил Тэйн. – Отечественные дисплеи ранее устанавливались на вертолётах и реактивных самолётах. Забрать эту разработку и сделать их прочными и защищенными от неумелых действий, вот что вправду есть сложной, но выполнимой задачей, потому, что оптические компоненты, каковые у нас имеется, достаточно прочны и компактны».
В данной связи стоит остановиться на разных разработках нашлемных дисплеев, включая оптические волноводы, применяемые в совокупности Q-Sight компании BAE Systems и ее модификациях, не смотря на то, что это не говорит об необходимой интеграции разработки Q-Sight в совокупность Battle View 360, потому, что компания разрабатывает и другие технологии маленьких упрочненных дисплеев. Тэйн отыскал в памяти пикантные замечания воинов, передвигавшихся с включенными дисплеями в автомобили, в особенности в то время, когда они ударялись головой обо что-нибудь. «Как бы ни было, мы смогли пройти через эти условия эксплуатации».
Не считая протоколов преобразования, в большинстве случаев задействуемых для доставки данных от разных сенсоров различных производителей в одну сеть, существует неприятность стыковки либо совмещения изображения. «Это указывает объединение изображений с видимых и инфракрасных сенсоров, имеющих различные принципы работы, различные объективы и поля зрения, и реализация их совместимости между собой, – увидел технический начальник проекта Battle View 360 в компании BAE Systems Ричард Хэдфилд. – Мы изменяем в настоящем времени масштаб и совмещаем изображение с целью создания виртуального купола и после этого вставляем эти сенсоры в данный виртуальный купол». Еще одна техническая неприятность, упомянутая Хэдфилдом, содержится в одновременном отслеживании перемещения голов нескольких людей, поскольку они смогут наблюдать в различных направлениях. Он заявил, что у компании для этого имеется ответ, оно включает устройство слежения в каждом шлеме и комплект датчиков слежения, распределенных по всему внутреннему пространству автомобили.
Максимально правильная синхронизация с внешним миром выводимых на дисплеи изображений есть одной из самых серьёзных неприятностей эргономики. «Вам нужно сделать так, дабы люди, пользующиеся совокупностью, не испытывали недомоганий из-за ее задержек либо латентности, – отметил Хэдфилд. – Мы думаем, что совладали и убрали задержку, но я не могу сообщить как именно». Как пользователям взаимодействовать с дисплеями, каковые они носят на голове, кроме этого есть серьёзной проблемой и дабы решить его, компания BAE Systems ввела в совокупность элемент, базирующийся на «очень надежном» программном обеспечении MIME (Map and Image Management Engine), которое действенно трудится с середины 90-х годов на разных английских военных самолетах. «Мы приспособили данный инструмент для наземного применения и включили в него массу функциональности, которая несёт ответственность за обработку местности, исходя из этого мы можем, к примеру, планировать маршруты, применяя характеристики местности и всё это осуществимо для транспортного средства любого типа», – добавил Хэдфилд.
В тепловизионных камерах компании Finmeccanica высшего класса употребляется матрица MCT третьего поколения с высоким разрешением, разрешающая приобретать изображения хорошего качества, днем, ночью и при нехорошей видимости. Эти камеры смогут интегрироваться в самые различные совокупности визуализации транспортных средств
Вывод информации
ПО MIME взаимодействует по коммуникационной сети автомобили с совокупностью управления боем и/либо совокупностью захвата и обнаружения целей, сопоставляя приобретаемые эти и отфильтровывая их с целью выдачи каждому пользователю нужной и совершенно верно дозированной исключения и информации излишней информационной нагрузки. «Получение через чур громадного количества информации практически кроме этого не хорошо, как предоставление через чур малого количества информации, – увидел Хэдфилд. – Другими словами перед нами стоит еще одна задача: что обязан, а что не должен видеть конкретный человек?»
Педер Сьолунд, один из разработчиков совокупности BattleView 360 и начальник данной программы в компании BAE Systems Hagglunds заявил, что они трудились вместе с умелыми экипажами боевых автомобилей чтобы понять, какая информация им нужна в каждой ситуации и какие конкретно должны быть наряду с этим ограничения. «Мы пригласили несколько начальников танков и БМП, дабы начать обсуждение того, сколько информации они смогут обработать в разных сценариях – сообщил он. – Одним из сценариев возможно марш, а вторым возможно ближний бой. Если вы на протяжении марша, то вы реально сосредоточены на маршруте, где будут следующие пункты сбора, как продолжительно вы станете ехать, каков запас горючего и какая скорость нужна, дабы попасть в точку сбора в заданное время, – добавил Хэдфилд. – Но после этого по мере приближения к цели у вас начинают оказаться угрозы, потом вы вступаете в разные этапы боевой задачи и разумеется информация, которую вы видите, будет изменяться».
Сьолунд заявил, что компания совместила эту данные с концепцией нашлемных дисплеев экипажей воздушных судов, что есть лучшим методом получения нужной информации для сидящих в машине, в то время, когда экранами не заполняется все внутреннее пространство, обычно для них не хватает либо места либо дешёвой энергии, либо того и другого в один момент. Модуль на каждом шлеме имеет устройство подключения движений и индивидуальный датчик головы к мини-совокупности управления боем на базе ПО MIME, что разрешает выдавать каждому пользователю картину с верного сенсора с наложением нужной тактической информации.
Большинство бронированных автомобилей не разрешает иметь хороший обзор, исходя из этого широкое распространение взяли совокупности камер всех типов, большинство которых включает камеры ночного видения разработки КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник)
Больше сенсоров
Как отмечают в компании Finmeccanica, тогда как количество сенсоров устанавливаемых на армейские автомобили увеличивается, сочетание разработок достаточно стабильно, не смотря на то, что они улучшаются. Обычный прицельный комплекс включает сенсор ночного видения (в большинстве случаев, инфракрасный), дневной прицел (или оптический, или телевизионный) и лазерный дальномер.
С целью соответствия особенным требованиям обычно интегрируются такие дополнительные сенсоры, как к примеру лазерные осветители/указатели. Для ситуационной обзора осведомлённости и систем водителя достаточно теле- и тепловизионных камер.
Машинально конфигурируемая оптроника остается привлекательной для установки на военные машины; к примеру, эту тенденцию подкрепляет популярность семейства гиростабилизированных дневных и прицеливания систем компании и ночных наблюдения POP (Plug-in Optronic Payload) Israel Aerospace Industries. Семейство POP включает шесть совокупностей, любая из которых имеет собственную конфигурацию.
К тому же, все они имеют большой уровень модульности и смогут принимать особенные «секции» с теми сенсорами, каковые выяснены требованиями пользователя. При необходимости эти секции смогут заменяться в поле, а в будущем разрешат легко модернизировать совокупности семейства POP по мере появления новых оптронных разработок.
Неохлаждаемые инфракрасные камеры становятся все более популярными в «неспециализированных» приложениях, к примеру они разрешают улучшить уровень качества технического зрения водителя, но охлаждаемые инфракрасные камеры остаются необходимым атрибутом, в то время, когда нужна отличная визуализация. Что касается прицелов оружия, то классические длинноволновые (8-12 микрон) устройства на данный момент эволюционируют в устройства с несколькими диапазонами, другими словами за счет добавления средневолновых (3-5 микрон) сенсоров. В некоторых неспециализированных приложениях низкого уровня, другими словами в задачах, где заметность не играется громадной роли, на данный момент вместе с недорогими телевизионными камерами используются сенсоры, трудящиеся в ближней (длинноволновой) ИК-области спектра.
В компании Finmeccanica уверены в том, что разработка изготовления схем на комплементарных структурах металл-оксид-полупроводник (КМОП) неспешно заменит ПЗС-камеры видимого диапазона, и предстоящее развитие возьмут до тех пор пока более экзотичные разработки, как к примеру дальняя (коротковолновая) ИК-область спектра. Как утверждают в компании, возможности данной области спектра отличаются от средневолновых и длинноволновых ИК-диапазонов.
Она возможно нужна для некоторых специальных приложений, не смотря на то, что довольно большая цена может на данный момент ограничивать на нее спрос армейских структур. Не считая развития разработок, базирующихся на менее известных диапазонах волн, постоянный прогресс в сенсорных разработках разрешает создавать как охлаждаемые, так и неохлаждаемые инфракрасные детекторы с матрицами меньших размеров, каковые имеют более высокое разрешение и/либо меньшие оптические (апертурные) диафрагмы.
Обычные современные дисплеи для транспортных средств – это упрочненные экраны со особыми элементами для большого увеличения качества монохромных изображений, приобретаемых с инфракрасных камер. Новейшие совокупности являются объединенные в сеть многофункциональные плоские ЖК-панели с программным обеспечением, разрешающим выводить в один момент нескольких изображений, накладывать графические изображения с высоким разрешением и повышать уровень качества изображений. Их развитие, определяемое доступностью разработки коммерческих панелей, движется в сторону лучшего качества картины (включая более высокую четкость), большей пропускной способности внутренней сети и громадных вычислительных мощностей.
За и против
Что касается развития нашлемных дисплеев, то в компании Finmeccanica назвали силу и слабость существующей разработке. Среди преимуществ возможно назвать компактность, свойство снабжать работу как при надетом, так и при снятом шлеме и довольно низкое энергопотребление.
К их недочётам, как вычисляют в компании, относится цена, не сильный защищенность от повреждений, стремительная утомляемость обладателя и, быть может, ограничение свойства делать в машине кое-какие задачи, и необходимость в резервном устройстве. Вывод, что произвели в компании Finmeccanica из недостатков и анализа преимуществ, содержится в том, что в скором времени нашлемные дисплеи не возьмут широкого распространения в военных автомобилях.
Но, компания более оптимистична касательно возможностей дополненной действительности (добавление к изображениям объектов настоящего мира мнимых объектов, в большинстве случаев вспомогательно-информативного свойства), которая возможно взята без нашлемных дисплеев. «У дополненной действительности имеется громадный потенциал, потому, что она разрешает улучшить представление информации экипажу, что может оказать помощь при наведении и обнаружении на цели». Не страно, что практически все клиенты по большей части сосредоточились на характеристиках и цене, но в компании Finmeccanica выделяют, что эти факторы зависят от приложения.
В большинстве случаев, клиент готов положить больше, в то время, когда нужны решения системного уровня (к примеру, управление огнем либо осведомленность об обстановке) не только вследствие того что они более дороги, но по большей части вследствие того что требования тут более твёрдые и это исключает применение более недорогого и менее функционального оборудования от поставщиков нижнего сегмента. При менее твёрдых требованиях выговор на цена разрешает задействовать более широкий круг соперничающих между собой поставщиков.
Мнения экспертов
Эммануэль Берсье, начальник продаж в компании ULIS (подразделение французской компании Sofradir, занимающейся инфракрасными разработками), которая изготавливает неохлаждаемые тепловизоры, увидел, что требования армейских становятся всё более специфичными касательно желаемой функциональности. Это включает улучшение совокупностей технического зрения для водителей, увеличение локальной ситуационной осведомленности для защиты автомобилей и интеграцию в дистанционно управляемые боевые модули (ДУБМ), к примеру, для наведения оружия. «Мы видим две главных задачи, – продолжил Берсье. – Первое, увеличение черт для того, чтобы получить большее поле зрения, к примеру 180 градусов для совокупности технического зрения водителя, либо расширить дальность распознавания совокупности локальной ситуационной осведомленности и ДУБМ…
Второе, разработка оборудования с меньшими размерами, более легкое, с меньшим энергопотреблением. При том что мы имеем иногда дело с большими автомобилями, дешёвый количество для любого оборудования постоянно является проблемой».
Что касается возможно прорывных новых разработок, то господин Берсье уверен в том, что КМОП-сенсоры, закрывающие видимый спектр и ближнюю часть инфракрасного спектра, являются хорошим кандидатом на перспективные всепогодные устройства технического зрения водителя, также самое применимо и к коротковолновым ИК-совокупностям. «Новые разработки будут испытывать сложности в ходе успехи нужного уровня отработанности и прохождения квалификации для подобного рода приложений. Заметим, что произойдёт в следующие десять лет, но тепловизионные сенсоры уже базируются на отработанных разработках, каковые повышают как возможности, так и снижать цена».
На вопрос о том, где с географической точки зрения активней ведется всего процесс закупок и разработок, Дэн Линделл заявил, что Запад говорит и проводит опробования, в то время как Восток уже вправду поставляет готовые изделия. «Мы видим, что многие вещи, каковые обсуждаются и показываются на выставках, реально интегрируются в Российской Федерации, а также в Китае. Мы видим достаточно явные потребности в совокупностях этого типа в Юго-восточной Азии, тогда как страны Запада ведут беседы и пробуют что-то делать, кто в меньшей степени, кто в большей».
Использованы материалы:
www.leonardocompany.com
www.baesystems.com
www.iai.co.il
www.ulis-ir.com
www.techcult.ru
www.wikipedia.org
ru.wikipedia.org