Auch tagsüber hängt das Leben von Fallschirmjägern beim Aussteigen aus einem Schützenpanzer oder Schützenpanzer vom frühesten Erreichen des maximalen Situationsbewusstseins ab, ganz zu schweigen von der nächtlichen Landung während eines Gefechts, wenn die Sicherheit der Landungstruppe hängt fast ausschließlich von Sensortechnologien ab
Seit mehr als einem Jahrzehnt werden optoelektronische Systeme zum Überwachen und Zielen in Militärfahrzeugen verbaut, zum Beispiel Nachtsichtgeräte, Systeme zur Verbesserung des technischen Sehens für den Fahrer, und neuerdings integrieren sie Rundumsichtsysteme entweder in Neufahrzeuge oder als Zusatzsysteme für Upgrades
Heutzutage ändert sich durch die Kombination von digitaler Sensorik und integrierter Elektronikarchitektur alles sehr schnell, während es eine klare Tendenz gibt, automatisch konfigurierbare Multisensorsysteme zu installieren, die nahtlos zusammenarbeiten können, um ein deutlich besseres Situationsbewusstsein (die Qualität der komplexe Wahrnehmung heterogener Informationen in einem einzigen räumlich-zeitlichen Volumen) im Vergleich zu dem, was die Besatzungen von gepanzerten Fahrzeugen, die in der Überprüfung eingeschränkt waren, zuvor hatten.
Wie im Unternehmen Finmeccanica festgestellt, ist heute ein erhöhtes Maß an Eigenverantwortung für die Situation und die Fähigkeit, bewegliche Ziele in Bewegung zu identifizieren, zu verfolgen und zu markieren, von entscheidender Bedeutung und bestimmen die Entwicklungs- und Expansionstrends dieses Marktes. Waffensysteme und Beobachtungsgeräte wirken sich direkt auf die Effektivität eines Kampffahrzeugs bei der Erfüllung seiner Hauptaufgabe aus, daher werden Sensoren mit höchsten Eigenschaften zunehmend nachgefragt.
Der Fortschritt in der Mikroelektronik und Optik macht Nachtsichtsysteme mittlerweile erschwinglicher, und in diesem Zusammenhang wollen immer mehr Länder eine industrielle Basis für die Herstellung von Komponenten für diese Art von Geräten schaffen. Der Bedarf des Fahrers an Nachtsichtsystemen kann hauptsächlich durch Nahbereichssensoren (meist ungekühlte Infrarot- oder Fernsehkameras) gedeckt werden, während Rundumsichtsensoren zu einem festen Bestandteil von Schützenpanzern und Schützenpanzern werden, da Besatzung und Truppen Sie brauchen eine ständige Rundumsicht.
Der CV90 BMP, der mit mehreren Kameras ausgestattet ist, die rund um die Uhr Bilder liefern, dient als experimentelle Plattform für das Augmented-Reality-System Battle View 360 von BAE Systems, mit dem Sie ein "kreisförmiges" Bild erhalten und auf den helmmontierten Displays anzeigen können der Besatzung und Truppen
Über helmmontierte Displays erhält jeder im Fahrzeug mit dem Augmented-Reality-System Battle View 360 eine Rundumsicht; und es müssen keine Derivate der Q-Sight- und Q-Warrior-Lichtleitertechnologien von BAE Systems sein
Erweiterte Realität
Zusätzlich zu diesen bereits bewährten Schlüsselsystemen ermöglicht die Verbindung von Sensoren mit fortschrittlichen Displays und Informationsmanagementsystemen den Besatzungen den Wechsel in die Welt der Augmented Reality, in der Informationen über ihre Einheiten, den Feind, Routen, Orientierungspunkte zur richtigen Zeit auf sie aufmerksam gemacht werden, Hindernisse zusammen mit Tausenden von anderen Nachrichten und Informationen. Obwohl dieses Konzept in der militärischen Luftfahrt bekannt ist, könnten Landfahrzeuge es in diesem Bereich bald übertreffen, da Gewicht, Größe, Energieverbrauch und Kostencharakteristik von Sensoren und Rechensystemen reduziert werden und der Zeit- und Arbeitsaufwand für den Zertifizierungsprozess verringert wird deutlich weniger als in der Luftfahrt. …
Darüber hinaus, wie Dan Lindell, Leiter Kampffahrzeuge bei der schwedischen Niederlassung von Hagglunds von BAE Systems, feststellte, verändern diese Technologien die Maschinen selbst. "Wir entwickeln Maschinen neu, um diese Systeme zu integrieren … Erstens haben wir in den letzten fünf bis sechs Jahren die in den Maschinen verteilte Leistung verdoppelt und sehen, dass der Energieverbrauch ständig steigt." Das Unternehmen arbeitet weiterhin an Elektro- und Hybridantrieben (ein traditioneller Motor durch einen Generator treibt Elektromotoren an) für seine Autos. Lindell argumentiert, dass der Faktor Mensch auch für die optoelektronische Technologie wichtig ist. „Wie stellen wir all diese sensorischen Daten und Bilder dar, die wir an die Crew verteilen wollen? Das ist für uns ein sehr großes Problem."
Derzeit wird ein System entwickelt, das besonderen Wert auf Situationsbewusstsein und die Integration menschlicher Faktoren legt. Das Augmented-Reality-System BattleView 360 basiert auf einem digitalen Kartensystem. Sie sammelt. Verfolgt und zeigt ein Fragment des Geländes, an dem die Crew interessiert ist. Beim Tragen eines Helms mit BattleView 360 erhalten diejenigen, die im Auto sitzen, ein externes "kreisförmiges" Bild. Gleichzeitig erhalten sie zeitnah Meldungen über Veränderungen der Lage und die Zielausweisung zum Eröffnen des Feuers. Die Besatzung des Kampffahrzeugs kann auf zwei Arten mit BattleView 360 interagieren, über einen Helm oder ein Tablet. BAE Systems demonstriert derzeit in Zusammenarbeit mit seiner britischen Tochtergesellschaft sein auf dem CV90 BMP installiertes BattleView 360-System in mehreren Ländern. Programmmanager Andy Thain ist mit dem Markt für Bildgebung und Situationsbewusstsein für Militärfahrzeuge bestens vertraut. „Wir sehen auf jeden Fall europaweit und in den USA ein wachsendes Interesse vor allem im Forschungsbereich an Situational-Awareness-Systemen für diese Kampffahrzeuge, insbesondere für Schützenpanzer und Schützenpanzer, und in Zukunft auch für andere Fahrzeugtypen.“
Herr Thane sagte, dass das Unternehmen eine Reihe von Verträgen im Zusammenhang mit verschiedenen britischen und US-amerikanischen Forschungsprojekten hat, an denen auch andere Unternehmen beteiligt sind. „Die Systeme, die wir entwickeln und untersuchen, erweitern Fahrer, Richtschütze und Fahrzeugführer und bieten ihnen eine deutlich bessere Rundumsicht als bei aktuellen Periskopen oder den in Militärfahrzeugen üblichen sehr schmalen Schlitzfenstern.“Für den Landungstrupp im Heck des Fahrzeugs ist die Beherrschung der Situation wichtig, da er wissen muss, was ihn vor dem Aussteigen aus dem Fahrzeug erwartet. "Es könnte jeder einzelne Fallschirmjäger sein, aber höchstwahrscheinlich ein Truppführer, gefolgt von seinen Untergebenen."
In Bezug auf die Geographie „gibt es Interesse und Aktivität in den Vereinigten Staaten und in ganz Europa“, bemerkte Thane zum Beispiel, dass alle sieben CV90-Maschinenbediener in Europa (Dänemark, Estland, Finnland, Niederlande, Norwegen, Schweiz und Schweden) in Betracht ziehen Integration des Systems Battle View 360 bei der Aufrüstung Ihrer Fahrzeuge. In den Vereinigten Staaten arbeiten Militärorganisationen wie das Command for Doctrine and Combat Training (TRADOC) und das Communications Electronics Research Center (CERDEC) an zirkulären Situationsbewusstseinssystemen, ebenso wie das British Defense Science and Technology Laboratory (DSTL).
Integrationsprobleme
Eines der Probleme bei der Integration solcher Technologien sind die Konstruktionsmerkmale eines bestimmten Modells eines Kampffahrzeugs, zum Beispiel für ein Rundsichtsystem ist es erforderlich, einen Platz am Rumpf zu finden, Strom zu liefern und Datenübertragung zu verlegen Linien. Darüber hinaus müssen Bilder von Kameras angezeigt werden, um eine gleichzeitige nahtlose Visualisierung für alle im Auto zu ermöglichen; all dies erfordert erhebliche rechenleistung, kenntnis der menschlichen faktoren und erfahrung in der entwicklung spezialisierter software."Die Verarbeitung der Daten selbst ist keine große Sache, das Problem besteht darin, Displays herzustellen, die stark genug sind, um in Militärfahrzeugen verwendet zu werden", fuhr Thane fort. „Unsere Displays wurden zuvor in Düsenflugzeugen und Hubschraubern installiert. Diese Technologie zu nehmen und sie robust und manipulationssicher zu machen, ist wirklich eine Herausforderung, aber machbar, da die optischen Komponenten, die wir haben, stark und kompakt genug sind.
In diesem Zusammenhang lohnt es sich, auf verschiedene Helmdisplay-Technologien einzugehen, einschließlich Lichtwellenleitern, die im Q-Sight-System von BAE Systems und seinen Modifikationen verwendet werden, obwohl dies nicht die obligatorische Integration der Q-Sight-Technologie in das Battle View 360-System bedeutet, da das Unternehmen andere kleine robuste Display-Technologien entwickelt. Thane erinnerte sich an die pikanten Bemerkungen der Soldaten, die sich mit den Displays im Auto bewegten, besonders wenn sie ihre Köpfe gegen etwas schlugen. "Auf jeden Fall haben wir diese Betriebsbedingungen überstanden."
Zusätzlich zu den Konvertierungsprotokollen, die üblicherweise verwendet werden, um Daten von verschiedenen Sensoren verschiedener Hersteller an dasselbe Netzwerk zu liefern, gibt es das Problem der Bildzusammenfügung oder -ausrichtung. „Das bedeutet, Bilder von sichtbaren und infraroten Sensoren mit unterschiedlichen Funktionsprinzipien, unterschiedlichen Objektiven und Sichtfeldern zu kombinieren und miteinander kompatibel zu machen“, sagte Richard Hadfield, technischer Leiter für Battle View 360 bei BAE Systems. "Wir zoomen in Echtzeit hinein und heraus, um eine virtuelle Kuppel zu erstellen, und fügen dann diese Sensoren in diese virtuelle Kuppel ein." Ein weiteres technisches Problem, das Hadfield erwähnt, ist die gleichzeitige Verfolgung der Kopfbewegungen mehrerer Personen, da diese in verschiedene Richtungen schauen können. Er sagte, das Unternehmen habe dafür eine Lösung, die ein Tracking-Gerät in jedem Helm und eine Reihe von Tracking-Sensoren umfasst, die im gesamten Innenraum des Fahrzeugs verteilt sind.
Die möglichst genaue Synchronisation der angezeigten Bilder mit der Außenwelt ist eines der wichtigsten ergonomischen Probleme. „Sie müssen sicherstellen, dass die Leute, die das System verwenden, sich nicht mit Latenz oder Latenz unwohl fühlen“, sagte Hadfield. "Wir denken, wir haben es richtig gemacht und die Verzögerung beseitigt, aber ich kann nicht sagen, wie." Die Interaktion der Benutzer mit den Displays, die sie auf dem Kopf tragen, ist ebenfalls ein bedeutendes Problem. Um dieses Problem zu lösen, hat BAE Systems ein Element eingeführt, das auf der "hochzuverlässigen" MIME-Software (Map and Image Management Engine) basiert und ab Mitte der 90er Jahre effektiv funktioniert verschiedene britische Militärflugzeuge. „Wir haben dieses Tool für den terrestrischen Einsatz angepasst und eine Vielzahl von Funktionen integriert, die das Gelände handhaben, sodass wir beispielsweise Routen anhand von Geländemerkmalen planen können, und das alles ist für jeden Fahrzeugtyp machbar“, fügte Hadfield hinzu.
Die Premium-Wärmebildkameras von Finmeccanica verwenden einen hochauflösenden MCT-Sensor der dritten Generation, um eine hervorragende Bildqualität bei Tag, Nacht und bei schlechten Sichtverhältnissen zu liefern. Diese Kameras können in eine Vielzahl von Fahrzeugabbildungssystemen integriert werden
Informationsausgabe
Die MIME-Software interagiert über das Kommunikationsnetzwerk des Fahrzeugs mit dem Kampfsteuerungssystem und/oder dem Zielerkennungs- und -erfassungssystem, vergleicht die empfangenen Daten und filtert sie, um jedem Benutzer die notwendigen und genau dosierten Informationen bereitzustellen und eine übermäßige Informationsbelastung zu beseitigen."Zu viele Informationen zu bekommen ist fast so schlimm wie zu wenig Informationen zu liefern", sagte Hadfield. - Das heißt, wir haben noch eine weitere Aufgabe: Was soll eine bestimmte Person sehen und was nicht?
Peder Sjolund, Mitentwickler von BattleView 360 und Programmmanager bei BAE Systems Hagglunds, sagte, sie hätten mit erfahrenen Kampffahrzeugbesatzungen zusammengearbeitet, um zu verstehen, welche Informationen sie in jeder Situation benötigen und welche Einschränkungen vorliegen sollten. „Wir haben ein paar Panzer- und BMP-Kommandeure hinzugezogen, um eine Diskussion darüber zu beginnen, wie viele Informationen sie in verschiedenen Szenarien verarbeiten können“, sagte er. - Eines der Szenarien kann ein Marsch sein und das zweite kann ein Nahkampf sein. Wenn du auf dem Marsch bist, dann konzentrierst du dich wirklich auf die Route, wo die nächsten Sammelpunkte sein werden, wie lange du fährst, wie viel Kraftstoff zur Verfügung steht und welche Geschwindigkeit benötigt wird, um zur Sammelstelle zu gelangen Zeit “, fügte Hadfield hinzu. "Aber dann, wenn Sie sich dem Ziel nähern, tauchen Bedrohungen auf, dann treten Sie in verschiedene Phasen der Kampfmission ein und offensichtlich ändern sich die Informationen, die Sie sehen."
Sjolund sagte, dass das Unternehmen diese eingehenden Informationen mit dem Konzept von helmmontierten Displays für Flugzeugbesatzungen kombiniert hat, was der beste Weg ist, nützliche Informationen für diejenigen zu erhalten, die im Auto sitzen, wenn nicht der gesamte Innenraum mit Bildschirmen gefüllt ist, die oft vorhanden sind ist nicht genug Platz oder verfügbare Energie für sie oder beides gleichzeitig. Das Modul an jedem Helm verfügt über einen individuellen Kopfbewegungssensor und eine Vorrichtung zum Anschluss an ein auf der MIME-Software basierendes Mini-Kampfsteuerungssystem, das es jedem Benutzer ermöglicht, ein Bild des richtigen Sensors mit den erforderlichen taktischen Informationen überlagert anzuzeigen.
Die meisten gepanzerten Fahrzeuge erlauben keine gute Sicht, daher sind Kamerasysteme aller Art weit verbreitet, die meisten davon mit CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) Nachtsichtkameras
Mehr Sensoren
Wie das Unternehmen Finmeccanica feststellt, wächst die Zahl der in Militärfahrzeugen installierten Sensoren zwar weiter, die Kombination der Technologien ist jedoch recht stabil, obwohl sie ständig verbessert wird. Ein typisches Visiersystem umfasst einen Nachtsichtsensor (normalerweise Infrarot), ein Tagvisier (entweder optisch oder fernseher) und einen Laser-Entfernungsmesser. Um besonderen Anforderungen gerecht zu werden, werden oft zusätzliche Sensoren wie Laserbeleuchter / Pointer integriert. Für Fahrersicht- und Situationsbewusstseinssysteme reichen Fernseher und Wärmebildkameras aus.
Plug-and-Play-Optronik bleibt für Kampffahrzeuge attraktiv; Dieser Trend wird beispielsweise durch die Popularität der POP (Plug-in Optronic Payload) Familie von kreiselstabilisierten Tag- und Nachtsicht- und Sichtsystemen von Israel Aerospace Industries untermauert. Die POP-Familie umfasst sechs Systeme mit jeweils eigener Konfiguration. Gleichzeitig weisen sie alle eine hohe Modularität auf und können spezielle „Abschnitte“mit jenen Sensoren aufnehmen, die durch die Anforderungen des Anwenders bestimmt werden. Diese Abschnitte können bei Bedarf im Feld ausgetauscht werden und ermöglichen in Zukunft eine einfache Aufrüstung der POP-Familie, wenn neue Optokoppler-Technologien verfügbar werden.
Ungekühlte Infrarotkameras werden bei „allgemeinen“Anwendungen immer beliebter, beispielsweise zur Verbesserung der Sehqualität des Fahrers, aber gekühlte Infrarotkameras bleiben ein Muss, wenn eine hochwertige Bildgebung erforderlich ist. Was Waffenvisiere anbelangt, entwickeln sich herkömmliche Langwellengeräte (8-12 Mikrometer) derzeit zu Mehrbereichsgeräten, d. h. durch Hinzufügen von Mittelwellensensoren (3-5 Mikrometer). In einigen allgemeinen Low-Level-Anwendungen, das heißt bei Aufgaben, bei denen die Sichtbarkeit keine große Rolle spielt, werden derzeit Sensoren, die im nahen (langwelligen) Infrarotbereich des Spektrums arbeiten, zusammen mit kostengünstigen Fernsehkameras verwendet.
Finmeccanica geht davon aus, dass die Technologie zur Herstellung von Schaltkreisen auf Basis von komplementären Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Strukturen CCD-Kameras im sichtbaren Bereich nach und nach ersetzen wird und exotischere Technologien wie der ferne (kurzwellige) Infrarotbereich des Spektrums weiterentwickelt werden. Nach Angaben des Unternehmens unterscheiden sich die Fähigkeiten dieses Spektralbereichs von den mittel- und langwelligen Infrarotbereichen. Es kann für einige spezialisierte Anwendungen nützlich sein, obwohl die relativ hohen Kosten derzeit die militärische Nachfrage dafür einschränken können. Zusätzlich zu den Fortschritten bei Technologien, die auf weniger bekannten Wellenlängen basieren, ermöglichen kontinuierliche Fortschritte in der Sensortechnologie sowohl gekühlte als auch ungekühlte Infrarotdetektoren mit kleineren Arrays, höherer Auflösung und / oder kleineren optischen (Apertur) Blenden.
Typische moderne Fahrzeugdisplays sind robuste Bildschirme mit speziellen Funktionen, um die Qualität von monochromen Bildern von Infrarotkameras zu maximieren. Die neuesten Systeme sind vernetzte multifunktionale LCD-Flachbildschirme mit Software, die mehrere Bilder gleichzeitig anzeigen, hochauflösende Grafiken überlagern und die Bildqualität verbessern können. Ihre Entwicklung, angetrieben durch die Verfügbarkeit kommerzieller Panel-Technologie, geht in Richtung einer besseren Bildqualität (einschließlich höherer Auflösung), mehr interner Netzwerkbandbreite und mehr Rechenleistung.
Dafür und dagegen
In Bezug auf die Entwicklung von helmmontierten Displays nannte Finmeccanica die Stärken und Schwächen der bestehenden Technologie. Vorteile sind die Kompaktheit, die Möglichkeit, mit oder ohne Helm zu arbeiten, und ein relativ geringer Stromverbrauch. Zu ihren Nachteilen zählen nach Angaben des Unternehmens die Kosten, der schlechte Schutz vor Beschädigungen, die Ermüdung des Besitzers und möglicherweise die Einschränkung der Fähigkeit, bestimmte Aufgaben im Auto auszuführen, sowie die Notwendigkeit eines Backup-Geräts. Die Schlussfolgerung, die Finmeccanica aus der Analyse der Vor- und Nachteile gezogen hat, ist, dass helmmontierte Displays in naher Zukunft in Militärfahrzeugen nicht weit verbreitet sein werden. Optimistischer ist das Unternehmen jedoch hinsichtlich der Aussichten für Augmented Reality (Hinzufügen von imaginären Objekten zu Bildern von Objekten in der realen Welt, normalerweise eine zusätzliche informative Eigenschaft), die ohne helmmontierte Displays erhalten werden kann. "Augmented Reality hat ein enormes Potenzial, da es die Präsentation von Informationen für die Besatzung verbessert, was bei der Erkennung und Zielerfassung helfen kann." Es überrascht nicht, dass sich fast alle ihrer Kunden in erster Linie auf Preis und Leistung konzentrierten, aber Finmeccanica betont, dass diese Faktoren von der Anwendung abhängen. Typischerweise ist der Kunde bereit, mehr zu investieren, wenn Lösungen auf Systemebene benötigt werden (z und weniger funktionale Geräte von Anbietern des unteren Segments. Bei weniger strengen Anforderungen ermöglicht die Betonung der Kosten eine breitere Palette konkurrierender Anbieter.
Expertenmeinungen
Emmanuelle Bercier, Vertriebsleiterin bei ULIS (einem Geschäftsbereich des französischen Infrarottechnologieunternehmens Sofradir), das ungekühlte Wärmebildkameras herstellt, hat festgestellt, dass die Anforderungen des Militärs in Bezug auf die gewünschte Funktionalität immer spezifischer werden. Dazu gehören verbesserte Sichtsysteme für Fahrer, ein erhöhtes lokales Situationsbewusstsein zum Schutz von Fahrzeugen und die Integration in ferngesteuerte Waffenstationen (RWMs) beispielsweise zur Waffenführung. „Wir sehen zwei Hauptherausforderungen“, fuhr Bercier fort. - Erstens, die Leistung zu verbessern, um ein größeres Sichtfeld zu erhalten, zum Beispiel 180 Grad für das Sichtsystem des Fahrers, oder den Erkennungsbereich des lokalen Situationsbewusstseinssystems und des DBA zu erhöhen … Zweitens die Entwicklung von Geräten mit kleinere Abmessungen, leichter, mit weniger Stromverbrauch. Während wir manchmal mit großen Maschinen zu tun haben, ist das verfügbare Volumen für jedes Gerät immer ein Problem.“
In Bezug auf potenziell bahnbrechende neue Technologien ist Herr Bercier der Ansicht, dass CMOS-Sensoren, die das sichtbare Spektrum und nahes Infrarot abdecken, gute Kandidaten für zukünftige Allwetter-Fahrersichtgeräte sind, und dasselbe gilt für kurzwellige Infrarotsysteme. „Neue Technologien werden eine Herausforderung sein, den erforderlichen Reifegrad und die erforderliche Qualifikation für diese Art von Anwendungen zu erreichen. Wir werden sehen, was in den nächsten zehn Jahren passiert, aber Wärmebildsensoren basieren bereits auf bewährten Technologien, die sowohl die Fähigkeiten weiter steigern als auch die Kosten senken.“
Auf die Frage, wo aus geografischer Sicht der gesamte Entwicklungs- und Beschaffungsprozess stattfindet, sagte Dan Lindell, der Westen spreche und teste, während der Osten bereits fertige Produkte liefere. „Wir sehen, dass viele Dinge, die auf Messen diskutiert und gezeigt werden, sowohl in Russland als auch in China wirklich integriert werden. Wir sehen in Südostasien einen ganz klaren Bedarf an Systemen dieser Art, während westliche Länder reden und versuchen, etwas zu tun, einige in geringerem Maße, andere in größerem Umfang.
