Das Schlachtfeld wird digital und Bodentruppen verlassen sich zunehmend auf Computer, die von Soldaten getragen oder in Fahrzeuge eingebaut werden. Diese Systeme müssen extremen Bedingungen standhalten und gleichzeitig die besten Designlösungen aus der zivilen Welt integrieren
Fahrzeugcomputer werden für eine Vielzahl von Aufgaben verwendet, von der Situationserkennung bis zur Datenerfassung und Überwachung, von der Kommunikation bis zur Verfolgung der eigenen Streitkräfte. Viele dieser Systeme, die in Standard-Racks montiert sind, arbeiten unabhängig vom Benutzer auf verschiedene Weise; sie ähneln oft in keiner Weise den Computern mit dem Bildschirm und der Tastatur, die wir gewohnt sind.
Normen
Laut Brian Reinhart, CTO für Sonderprojekte bei Crystal Group, einem Anbieter von eingebetteten Computern und verwandten Produkten für geschäftskritische Anwendungen, gibt es eine Reihe von schwierigen Problemen im Zusammenhang mit der Einbettung von Computern in Fahrzeuge. Viele der Anwendungen müssen beispielsweise in einer Umgebung betrieben werden, die keine herkömmliche Kühltechnologie zulässt. Darüber hinaus müssen Computer oft an Orten platziert werden, die nicht in die Abmessungen eines Standard EIA-310-Server-Rack (482,6 mm) passen, der in der Welt der kommerziellen Computer zu einem vertrauten Element geworden ist. Dies bedeutet, dass Unternehmen wie Crystal Systeme einer bestimmten Größe oder eines „Formfaktors“erstellen müssen, die in begrenzter Menge betrieben werden können. „Sie müssen so geformt sein, dass sie in jedes vorhandene Volumen der Plattform passen, sei es der Kotflügel oder der Motorraum eines Fahrzeugs. Sie können auf dem Boden des Autos oder neben dem Kraftstofftank platziert werden."
Darüber hinaus „müssen einige luftgestützte Systeme mit niedrigeren Eingangsspannungen als üblich betrieben werden“, erklärte er, „um MIL-STD-1275 zu erfüllen, eine der Militärstandards des US-Verteidigungsministeriums, die Design und Konstruktion definiert Systeme". Das bedeutet, dass Unternehmen die Energieversorgung nach diesen Standards auslegen müssen. Wenn es keine geeignete kommerzielle Standardtechnologie gibt, die an widrige Bedingungen angepasst werden könnte, "entwickeln und implementieren wir unsere eigene und integrieren sie in die von uns benötigten Aufgaben".
Heute spielen Computer eine bedeutende Rolle beim Betrieb der meisten Landfahrzeuge, bemerkte der Cheftechnologe des amerikanischen Unternehmens General Micro Systems, das kleine eingebettete Produkte, robuste Smart Displays, Server-Racks und andere Computersysteme herstellt und an einer Reihe von von großen Programmen liefert beispielsweise seine Produkte für gepanzerte Fahrzeuge der Stryker-Familie der amerikanischen Armee. Als Beispiel nannte er Systeme, die es dem Bediener ermöglichen, mit Blick auf die Monitore die Maschine in kompletter Dunkelheit in Echtzeit zu steuern. "Diese Computer sind in kleinen, robusten Blöcken untergebracht."
„Diese Technologie ist zusammen mit mehreren anderen in den letzten Jahren explodiert“, sagte David Yedinak, Chief Technology Officer bei Curtiss-Wright, einem Anbieter von Embedded-Computern für Bodenfahrzeuge und robuste Displays. Er machte auf den wachsenden Trend der „verteilten Datenverarbeitung“aufmerksam, bei der Computer zunehmend miteinander vernetzt und nicht mehr als getrennte Systeme betrieben werden. Programme wie die britische GVA (Generic Vehicle Architecture) oder das amerikanische Pendant zu Victory verstärken diesen Trend und führen in der Folge zu „Reduktion von Größe, Gewicht, Energieverbrauch und Kosten durch Datenverteilung“. … Yedinak wies auf eine Reihe anderer Entwicklungspfade hin, insbesondere auf Fortschritte in der Datenverarbeitungstechnologie. Insgesamt ist eine der größten militärischen Herausforderungen für Unternehmen wie Curtiss-Wright die Herausforderung der Modernisierung: Es ist notwendig, neue Computertechnologien einzubetten und gleichzeitig zu erkennen, dass sie Seite an Seite mit anderen, älteren Systemen arbeiten werden ein weiteres Jahrzehnt. "Wie bringt man diese beiden Welten zusammen?"
Ungünstige Bedingungen
Robuste Computer sind darauf ausgelegt, extremen Bedingungen standzuhalten und müssen daher eine Reihe strenger Standards erfüllen. Neben dem MIL-STD-1275-Standard hat das US-Verteidigungsministerium auch den MIL-STD-810-Standard, der die Anforderungen an die Stoß- und Vibrationsfestigkeit definiert, und MIL-STD-461, der die Immunität gegen elektromagnetische Strahlung. „Diese drei Standards sind das Herzstück aller Tests, obwohl es auch viele spezifische Tests gibt, die nach Bedarf durchgeführt werden“, sagte Mike Southworth, Projektmanager für robuste Small-Form-Factor-Computer bei Curtiss-Wright. In Bezug auf eingebettete Computer mit kleinem Formfaktor glaubt er, dass Militärcomputer mit der wachsenden Nachfrage nach Autonomie zunehmend maschinelles Lernen und andere Formen der künstlichen Intelligenz verwenden werden. Er prognostiziert das Aufkommen von eingebetteten Computern mit "deutlich stärkerer Intelligenz", mit mehr Datenerfassungskapazitäten. Robuste und zuverlässige Konstruktion ist auch ein integraler Bestandteil der Displays, die der Fahrzeugbesatzung Bilder und Informationen präsentieren. Argon hat mehrere solcher Displays in seinem Portfolio und hat kürzlich Tests mit drei neuen Produkten abgeschlossen, die in Kürze in die Massenproduktion eingeführt werden sollen.
Reinhart sagte, er erwarte ein höheres Sicherheitsniveau auf Computern, insbesondere da sie Teil eines größeren Netzwerks werden. "Da die Bandbreite des Netzwerks zunimmt, muss die Sicherheit verbessert werden." Er machte auch auf die weit verbreitete Verwendung von Solid State Drives oder Flash-Laufwerken (englisch Solid State Drive, SSD) aufmerksam. Im Gegensatz zu herkömmlichen Festplatten haben sie keine beweglichen Teile, wodurch sie weniger anfällig für Beschädigungen durch starke Stöße, wie z. B. Herunterfallen, sind. SSDs waren ursprünglich teurer, aber in den letzten Jahren sind die Preise deutlich gesunken, da die Laufwerke selbst kleiner wurden und ihre Kapazität zunahm. „Dies ist für Anwendungen wie die Datenerfassung und -speicherung von großer Bedeutung“, fügte er hinzu. Die SSD ist auch ein fester Bestandteil von robusten Laptops und Tablets, die heute das wichtigste Werkzeug des abgesessenen Soldaten sind und auch in Fahrzeuge integriert werden können. Viele der großen PC-Hersteller entwickeln auch für das Militär. Dell bietet beispielsweise eine Reihe robuster Latitude Rugged-Computer in verschiedenen Formen und Größen an. „In den letzten fünf bis zehn Jahren hat die Branche bei der SSD-Technologie große Fortschritte gemacht“, sagte Umang Patel, Direktor von Dell Rugged, und stellte fest, dass SSDs robust gegenüber Umwelteinflüssen und überragender Leistung sind es verbraucht weniger Energie und startet Anwendungen schneller."
Es gibt auch eine Reihe von Bereichen, die bei der Herstellung robuster Computergeräte zu berücksichtigen sind. Patel wies auf die mehrjährigen Probleme im Zusammenhang mit der Temperatur hin; Die Installation eines Lüfters zum Kühlen eines Computersystems erzeugt eine Quelle für Verunreinigungen und mechanisch bewegliche Teile, auf die das System für den Betrieb angewiesen ist. Hersteller von robusten Computern sollten daher andere Möglichkeiten zur Kühlung des Systems in Betracht ziehen, einschließlich passiver Systeme sowie leistungsstärkere Lüfter, die für raue Umgebungen ausgelegt sind. „Ich muss das System kühlen, aber gleichzeitig vor Staub, Wasser und anderen schädlichen Faktoren schützen. Diese muss ich über einen sehr langen Zeitraum mit größerer Zuverlässigkeit bereitstellen.“Laut Jackson White, Direktor von Getac, das robuste Tablets, Laptops und andere Systeme herstellt, muss man vor der Erwägung eines Geräts für den militärischen Einsatz herausfinden, ob es bestimmte Standards erfüllt. „Datenschutz hat zweifellos Priorität, aber auch Zuverlässigkeit und Belastbarkeit sind erforderlich, um rauen oder sogar extremen Umgebungsbedingungen standzuhalten, sowie Kompatibilität mit anderen wesentlichen Technologien, die vom Personal verwendet werden. Hinzu kommen weitere Faktoren wie Kosten, Bedienkomfort, Eignung für den vorgesehenen Einsatz und schließlich die Lebensdauer.“
White glaubt, dass robuste Geräte nicht nur Stürzen, Stößen, Vibrationen, Wasser und Chemikalien standhalten müssen, sondern auch Extremszenarien wie einer Wüste mit ihren sengenden Temperaturen. Er gab bekannt, dass die Produkte seines Unternehmens IP67 (International Protection Marking) oder höher sind; Das bedeutet, dass "sie nach militärischen Standards getestet wurden und den vom Militärkunden angegebenen Stürzen und Temperaturen standhalten können". Er stellte eine Reihe anderer Aspekte der Technologie im Zusammenhang mit militärischen Benutzern fest. Zum Beispiel müssen abgesessene Soldaten oft Schutzkleidung, einschließlich Handschuhe, tragen, sodass Touchscreens empfindlich darauf reagieren müssen. Außerdem muss der Bildschirm bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen gut sichtbar oder mit Nachtsichtbrillen kompatibel sein. White stellte mehrere Richtungen fest, in die sich die Technologie in den letzten Jahren entwickelt hat. Zum Beispiel wurden in den letzten Jahren viele Innovationen bei zivilen Geräten eingeführt, bahnbrechende Lösungen implementiert, und daher "will das Militär, dass die Industrie in den für sie entwickelten Systemen all dies mutiger nutzt, um ein besseres Zusammenspiel zu erreichen und zu erhöhen". Effizienz in einer Kampfsituation."
Batterietechnologie
Inzwischen werden die Akkus immer leistungsfähiger, halten acht bis zehn Stunden, verbessern aber auch die Konnektivität und laut White: „Mit einer Vielzahl von Frequenzen und Verbindungsmethoden kann das Personal schneller und mit höherer Sicherheit auf Daten zugreifen und diese eingeben “. Es gibt einige Fortschritte in der Touchscreen-Technologie, und die Verwendung von Verbundkunststoff ermöglicht es, "die Dicke und das Gewicht von Geräten erheblich zu reduzieren und gleichzeitig die Festigkeitseigenschaften beizubehalten".
John Tucker, Head of Europe bei Panasonic, stellte fest, dass sie für ihre robusten Toughbook-Laptops und -Notebooks eine Vielzahl von Materialien wie Magnesiumlegierungen verwenden. Sie sind 20-mal stärker als ABS-Kunststoff (ABS, Acrylnitril-Butadien-Styrol - Acrylnitril-Butadien-Styrol), aber relativ leicht. Darüber hinaus gibt es Materialien, die Stoßbelastungen reduzieren sollen. Darunter nannte er ein elastomeres Polymer, das beispielsweise beim Fallenlassen den größten Teil des Aufpralls absorbiert. Die Hersteller achten auch sehr auf das Innenleben ihrer Systeme. Sie verwenden beispielsweise in großem Umfang vergoldete Anschlüsse, um Rost bei hoher Luftfeuchtigkeit und andere Probleme zu vermeiden. „Auch wenn Sie Ihre Anlagen bei niedrigen und hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit, Regen und Schnee einsetzen, sollten Sie nicht die geringste Korrosion haben.“
Ein Sprecher des Herstellers von Ruggedized-Tablets Xplore sagte, die Kampfbedingungen diktieren die Notwendigkeit von Zuverlässigkeit und Beständigkeit gegen extreme Temperaturen, Regen und Staub. Er nannte auch den Aufgabenbereich, den das Militärtablett lösen soll. "Er muss fast alles tun, was man sich vorstellen kann, wie LKW, Logistik und Bau." In den letzten Jahren haben Militärkunden nach kleineren, funktionaleren Geräten gesucht. Mit Blick auf die Zukunft "integrieren sie Tablets und andere tragbare Computergeräte in ein integriertes Kommunikations- und Informationssupersystem." Tucker verwies in diesem Zusammenhang auf das Aufkommen des Konzepts des „verbundenen Soldaten“und die Tatsache, dass Panasonic mit mehreren europäischen Militärstrukturen in diese Richtung zusammenarbeitet. In der Tat wird es Kommandeuren ermöglichen, umfassende Informationen über das Kriegsgebiet bis hin zum Gesundheitszustand jedes Soldaten zu erhalten. Dies könnte die Nachfrage nach tragbarer und sogar sprachaktivierter Technologie ankurbeln.
Eine der Hauptrichtungen bei der Entwicklung militärischer Computersysteme ist natürlich der Einsatz moderner kommerzieller Technologien unter Beibehaltung der auf dem Schlachtfeld erforderlichen Zuverlässigkeit. Wichtig ist beispielsweise die einfache Bedienbarkeit von Smartphones, Laptops und Tablets, die ein Soldat in seinem zivilen Leben nutzen könnte. Tucker sagte, es gebe eine Art Austausch zwischen dem militärischen und dem zivilen Bereich, obwohl heute in vielen Fällen Technologie in den Verteidigungssektor fliesse. „Es ist wichtig, Technologien, die im zivilen Bereich beliebt sind, für militärische Aufgaben geeignet zu machen. Dieser Prozess muss jedoch äußerst sinnvoll sein. Es scheint den USB-Anschluss (Universal Serial Bus) zu nehmen. Was ist daran besonders? Aber das Militär braucht zuverlässige, staub- und wasserdichte USB-Anschlüsse.“
Jenseits der Kosten
Getac integriert den Komfort und die Funktionalität kommerzieller Systeme in alle seine robusten Mobilgeräte. White merkte an, dass "dies eine der Hauptanforderungen von Militärkunden bei der Auswahl ihrer Lieferanten ist". Es brauche eine Balance, sagte er, da zivile Geräte "unweigerlich nicht robust und langlebig genug sein werden, um den Anforderungen abgesessener Soldaten oder den Bedingungen, unter denen sie arbeiten müssen, gerecht zu werden". Andererseits können einige spezielle Geräte mit einem großen Sicherheitsspielraum zu schwer und unhandlich sein. „Um militärische (Befehls- und Kontrollfunktionen) operative Aufgaben und technische Umrüstungsziele wirklich zu erfüllen, sollte sich die Rüstungsbeschaffung auf den Erwerb neuer handelsüblicher kommerzieller Hardware und Software und sogar auf Anwendungen wie das Internet der Dinge (die Fähigkeit um die Kommunikation zwischen elektronischen Geräten ohne Beteiligung von Computern herzustellen). Eine neue Generation handelsüblicher handelsüblicher Geräte mit erhöhter Zuverlässigkeit kann die richtige Balance finden, da sie leicht, leistungsstark und benutzerfreundlich sind und strenge Sicherheits- und Datenübertragungsstandards erfüllen.
