Anche di giorno, la vita dei paracadutisti quando sbarcano da un veicolo da combattimento di fanteria o da un veicolo corazzato dipende dal primo raggiungimento del massimo livello di consapevolezza della situazione, per non parlare dello sbarco di notte durante una battaglia, quando la sicurezza della forza da sbarco dipende quasi interamente dalle tecnologie dei sensori
Da più di un decennio, nei veicoli militari sono installati sistemi optoelettronici per il monitoraggio e il puntamento, ad esempio dispositivi per la visione notturna, sistemi per migliorare la visione tecnica del conducente e recentemente sono stati integrati sistemi di visione a tutto tondo nei nuovi veicoli o come sistemi aggiuntivi per gli aggiornamenti
Al giorno d'oggi, tutto sta cambiando molto rapidamente grazie alla combinazione di sensori digitali e architettura elettronica integrata, mentre c'è una chiara tendenza a installare sistemi multisensori configurabili automaticamente che possono funzionare perfettamente insieme per fornire una consapevolezza situazionale significativamente migliore (la qualità di percezione complessa di informazioni eterogenee in un unico volume spazio-temporale) rispetto a quello che avevano prima gli equipaggi dei mezzi corazzati, limitati in rassegna.
Come notato nella società Finmeccanica, oggi un maggiore livello di proprietà della situazione e la capacità di identificare, tracciare e contrassegnare obiettivi in movimento in movimento è di fondamentale importanza e determina le tendenze di sviluppo e di espansione di questo mercato. I sistemi d'arma e i dispositivi di osservazione influenzano direttamente l'efficacia di un veicolo da combattimento nell'adempiere al suo compito principale, e quindi i sensori con le caratteristiche più elevate sono sempre più richiesti.
Nel frattempo, i progressi nella microelettronica e nell'ottica rendono i sistemi di visione notturna più convenienti e, a questo proposito, sempre più paesi vogliono creare una base industriale per la produzione di componenti per questo tipo di apparecchiature. Le esigenze del conducente per i sistemi di visione notturna possono essere soddisfatte principalmente da sensori a corto raggio (di solito telecamere a infrarossi o televisive non raffreddate), mentre i sensori di visione a tutto tondo stanno diventando parte integrante dei veicoli corazzati e dei veicoli da combattimento della fanteria, poiché l'equipaggio e le truppe bisogno di avere una visione a tutto tondo costante.
Il CV90 BMP, dotato di più telecamere che forniscono immagini 24 ore su 24, 7 giorni su 7, funge da piattaforma sperimentale per il sistema di realtà aumentata Battle View 360 di BAE Systems, che consente di ottenere un'immagine "circolare" e visualizzarla sui display montati sul casco dell'equipaggio e delle truppe
Utilizzando display montati sul casco, tutti nel veicolo con il sistema di realtà aumentata Battle View 360 riceve una vista a tutto tondo; e non deve essere un derivato delle tecnologie di guida luminosa Q-Sight e Q-Warrior di BAE Systems
Realtà aumentata
Oltre a questi sistemi chiave che hanno già dimostrato il loro valore, il collegamento di sensori con display avanzati e sistemi di gestione delle informazioni consente agli equipaggi di spostarsi nel mondo della realtà aumentata, in cui possono essere visualizzate le informazioni sulle loro unità, il nemico, le rotte, i punti di riferimento essere presentato alla loro attenzione al momento giusto ostacoli insieme a migliaia di altri messaggi e informazioni. Sebbene questo concetto sia ben noto nell'aviazione militare, i veicoli terrestri potrebbero presto superarlo in questo settore, poiché il peso, le dimensioni, il consumo energetico e le caratteristiche di costo dei sensori e dei sistemi informatici sono ridotti e il tempo e lo sforzo spesi per il processo di certificazione sono ridotti molto meno che nell'aviazione. …
Inoltre, come ha notato Dan Lindell, capo dei veicoli da combattimento presso la filiale svedese di Hagglunds di BAE Systems, queste tecnologie stanno cambiando le macchine stesse. "Stiamo riprogettando le macchine per integrare questi sistemi… Innanzitutto, negli ultimi cinque-sei anni abbiamo raddoppiato la potenza distribuita nella macchina e vediamo che il consumo di energia è in costante aumento". L'azienda continua a lavorare su azionamenti elettrici e ibridi (un motore tradizionale attraverso un generatore alimenta i motori elettrici) per le sue auto. Lindell sostiene che il fattore umano è importante anche per la tecnologia optoelettronica. “Come rappresentiamo tutti questi dati sensoriali e le immagini che vogliamo distribuire all'equipaggio? Questo è un grosso problema per noi".
Attualmente è in fase di sviluppo un sistema che pone particolare enfasi sulla consapevolezza situazionale e sull'integrazione dei fattori umani. Il sistema di realtà aumentata BattleView 360 si basa su un sistema di mappatura digitale. Lei raccoglie. Traccia e visualizza un frammento del terreno a cui è interessato l'equipaggio. Mentre indossano un casco con BattleView 360, coloro che sono seduti in macchina ottengono un'immagine "circolare" esterna. Allo stesso tempo, ricevono prontamente messaggi sui cambiamenti della situazione e sulla designazione dell'obiettivo per aprire il fuoco. L'equipaggio del veicolo da combattimento può interagire con BattleView 360 in due modi, tramite un casco o un tablet. BAE Systems, in collaborazione con la sua filiale britannica, sta attualmente dimostrando il suo sistema BattleView 360 installato sul CV90 BMP in diversi paesi. Il responsabile del programma Andy Thain conosce molto bene il mercato dell'imaging e della consapevolezza situazionale per i veicoli militari. "Vediamo sicuramente un crescente interesse in tutta Europa e negli Stati Uniti, in particolare nell'area della ricerca, nei sistemi di consapevolezza della situazione per questi veicoli da combattimento, in particolare per veicoli corazzati da trasporto truppa e veicoli da combattimento di fanteria, e in futuro per altri tipi di veicoli".
Mr. Thane ha affermato che la società ha una serie di contratti relativi a vari progetti di ricerca nel Regno Unito e negli Stati Uniti in cui sono coinvolte anche altre società. "I sistemi che stiamo sviluppando e studiando aggiungono capacità al conducente, all'artigliere e al comandante del veicolo e forniscono loro una visibilità a tutto tondo significativamente migliore di quella che hanno con gli attuali periscopi o le finestre a fessura molto strette comuni nei veicoli militari". Per la squadra di sbarco nella parte posteriore del veicolo, la padronanza della situazione è importante, poiché devono sapere cosa li aspetta prima di sbarcare dal veicolo. "Potrebbe essere ogni singolo paracadutista, ma molto probabilmente un caposquadra seguito dai suoi subordinati".
In termini geografici, "c'è interesse e attività negli Stati Uniti e in tutta Europa", ha osservato Thane, ad esempio, tutti e sette gli operatori di macchine CV90 in Europa (Danimarca, Estonia, Finlandia, Paesi Bassi, Norvegia, Svizzera e Svezia) stanno prendendo in considerazione integrazione del sistema Battle View 360 durante l'aggiornamento dei veicoli. Negli Stati Uniti, organizzazioni militari tra cui il Command for Doctrine and Combat Training (TRADOC) e il Communications Electronics Research Center (CERDEC) stanno lavorando su sistemi di consapevolezza situazionale circolare, così come il British Defense Science and Technology Laboratory (DSTL).
Problemi di integrazione
Uno dei problemi associati all'integrazione di tali tecnologie sono le caratteristiche progettuali di un modello specifico di un veicolo da combattimento, ad esempio, per un sistema di visualizzazione circolare, è necessario trovare un posto sullo scafo, fornire alimentazione e posare la trasmissione dei dati Linee. Inoltre, le immagini delle telecamere devono essere visualizzate per fornire una visualizzazione simultanea senza interruzioni per tutti i passeggeri dell'auto; tutto ciò richiede una notevole potenza di calcolo, conoscenza dei fattori umani ed esperienza nello sviluppo di software specializzato."L'elaborazione dei dati in sé non è un grosso problema, il problema è creare display abbastanza potenti da essere utilizzati su veicoli militari", ha continuato Thane. “I nostri display erano precedentemente installati su aerei a reazione ed elicotteri. Prendere questa tecnologia e renderle resistenti e a prova di manomissione è davvero impegnativo, ma fattibile, perché i componenti ottici che abbiamo sono abbastanza resistenti e compatti."
A questo proposito, vale la pena soffermarsi su varie tecnologie di visualizzazione del casco, comprese le guide d'onda ottiche utilizzate nel sistema Q-Sight di BAE Systems e le sue modifiche, sebbene ciò non significhi l'integrazione obbligatoria della tecnologia Q-Sight nel sistema Battle View 360, dal momento che l'azienda sta sviluppando un'altra piccola tecnologia di visualizzazione robusta. Thane ricordava i commenti piccanti dei soldati che si muovevano con gli schermi accesi all'interno dell'auto, specialmente quando sbattevano la testa su qualcosa. "Comunque, siamo riusciti a superare queste condizioni operative".
Oltre ai protocolli di conversione comunemente utilizzati per fornire dati da sensori diversi di produttori diversi alla stessa rete, esiste il problema dell'unione o dell'allineamento dell'immagine. "Ciò significa combinare immagini da sensori visibili e infrarossi con diversi principi di funzionamento, obiettivi e campi visivi diversi e renderli compatibili tra loro", ha affermato Richard Hadfield, responsabile tecnico di Battle View 360 presso BAE Systems. "Stiamo ingrandendo e rimpicciolendo il tempo reale per creare una cupola virtuale e quindi inserire quei sensori in quella cupola virtuale". Un altro problema tecnico, citato da Hadfield, è il tracciamento simultaneo del movimento delle teste di più persone, perché possono guardare in direzioni diverse. Ha detto che la società ha una soluzione per questo, che include un dispositivo di tracciamento in ogni casco e una serie di sensori di tracciamento distribuiti all'interno del veicolo.
Il più accurato possibile, la sincronizzazione con il mondo esterno delle immagini visualizzate è uno dei problemi ergonomici più importanti. "È necessario assicurarsi che le persone che utilizzano il sistema non siano a disagio con la latenza o la latenza", ha affermato Hadfield. "Pensiamo di aver capito bene e abbiamo rimosso il ritardo, ma non posso dire come". Anche il modo in cui gli utenti interagiscono con i display che indossano sulla testa è un problema significativo e per risolverlo, BAE Systems ha introdotto un elemento basato su un software MIME (Map and Image Management Engine) "altamente affidabile" che funziona efficacemente con la metà degli anni '90 su vari aerei militari britannici. "Abbiamo adattato questo strumento per l'uso terrestre e incluso un sacco di funzionalità che gestiscono il terreno, quindi possiamo, ad esempio, pianificare percorsi utilizzando le caratteristiche del terreno, ed è tutto fattibile per qualsiasi tipo di veicolo", ha aggiunto Hadfield.
Le telecamere termiche premium di Finmeccanica utilizzano un sensore MCT ad alta risoluzione di terza generazione per fornire un'eccellente qualità dell'immagine, di giorno, di notte e in condizioni di scarsa visibilità. Queste telecamere possono essere integrate in un'ampia varietà di sistemi di imaging dei veicoli
Uscita informazioni
Il software MIME interagisce attraverso la rete di comunicazione del veicolo con il sistema di controllo del combattimento e/o il sistema di rilevamento e acquisizione del bersaglio, confrontando i dati ricevuti e filtrandoli al fine di fornire a ciascun utente le informazioni necessarie e accuratamente dosate ed eliminare l'eccessivo carico di informazioni."Ottenere troppe informazioni è quasi altrettanto dannoso che fornire troppe poche informazioni", ha detto Hadfield. - Cioè, abbiamo un compito in più: cosa dovrebbe e cosa non dovrebbe essere visto da una persona specifica?
Peder Sjolund, co-sviluppatore di BattleView 360 e responsabile del programma presso BAE Systems Hagglunds, ha affermato di aver lavorato con equipaggi esperti di veicoli da combattimento per capire di quali informazioni hanno bisogno in ogni situazione e quali dovrebbero essere i vincoli. "Abbiamo portato un paio di comandanti di carri armati e BMP per iniziare una discussione su quante informazioni possono gestire in diversi scenari", ha detto. - Uno degli scenari può essere una marcia e il secondo può essere un combattimento ravvicinato. Se sei in marcia, allora sei davvero concentrato sul percorso, dove saranno i prossimi punti di raccolta, per quanto tempo guiderai, quanto carburante è disponibile e quale velocità è necessaria per arrivare al punto di raccolta in un dato momento tempo ", ha aggiunto Hadfield. "Ma poi, man mano che ti avvicini all'obiettivo, iniziano a comparire minacce, quindi entri in varie fasi della missione di combattimento e ovviamente le informazioni che vedi cambieranno."
Sjolund ha affermato che l'azienda ha combinato queste informazioni in entrata con il concetto di display montati sul casco per gli equipaggi degli aerei, che è il modo migliore per ottenere informazioni utili per coloro che sono seduti in macchina quando l'intero spazio interno non è pieno di schermi, spesso lì non c'è abbastanza spazio o energia disponibile per loro, o per entrambi, l'altro contemporaneamente. Il modulo su ogni casco ha un sensore di movimento della testa individuale e un dispositivo per il collegamento a un sistema di controllo mini-combattimento basato su software MIME, che consente a ciascun utente di visualizzare un'immagine dal sensore corretto con le necessarie informazioni tattiche sovrapposte.
La maggior parte dei veicoli blindati non consente una buona visuale, quindi sono diffusi sistemi di telecamere di tutti i tipi, la maggior parte dei quali include telecamere per la visione notturna CMOS (complementary metal oxide semiconductor)
Più sensori
Come rileva la società Finmeccanica, mentre il numero di sensori installati sui veicoli militari continua a crescere, la combinazione delle tecnologie è abbastanza stabile, sebbene in costante miglioramento. Un tipico sistema di avvistamento include un sensore per la visione notturna (di solito a infrarossi), un mirino diurno (ottico o televisivo) e un telemetro laser. Per soddisfare requisiti speciali, vengono spesso integrati sensori aggiuntivi come illuminatori/puntatori laser. Per i sistemi di visione del conducente e di consapevolezza della situazione, sono sufficienti la televisione e le telecamere termiche.
L'optronica plug and play rimane attraente per i veicoli da combattimento; per esempio, questa tendenza è sostenuta dalla popolarità della famiglia POP (Plug-in Optronic Payload) Israel Aerospace Industries di sistemi di avvistamento diurni e notturni girostabilizzati. La famiglia POP comprende sei sistemi, ciascuno con la propria configurazione. Allo stesso tempo, tutti hanno un alto livello di modularità e possono accettare "sezioni" speciali con quei sensori che sono determinati dalle esigenze dell'utente. Queste sezioni possono essere sostituite sul campo, se necessario, e in futuro semplificheranno l'aggiornamento della famiglia POP non appena saranno disponibili nuove tecnologie di accoppiatori ottici.
Le termocamere a infrarossi non raffreddate stanno diventando sempre più popolari nelle applicazioni "generali", come il miglioramento della qualità della visione del conducente, ma le termocamere a infrarossi rimangono un must quando è richiesta un'immagine di alta qualità. Per quanto riguarda i mirini delle armi, i tradizionali dispositivi a onde lunghe (8-12 micron) si stanno attualmente evolvendo in dispositivi multi-range, ovvero aggiungendo sensori a onde medie (3-5 micron). In alcune applicazioni generali di basso livello, cioè in compiti in cui la visibilità non gioca un ruolo importante, vengono attualmente utilizzati sensori che operano nella regione dell'infrarosso vicino (onda lunga) dello spettro insieme a telecamere poco costose.
Finmeccanica ritiene che la tecnologia dei circuiti di produzione basati su strutture complementari metallo-ossido-semiconduttore (CMOS) sostituirà gradualmente le telecamere CCD nel visibile e verranno ulteriormente sviluppate tecnologie più esotiche come la regione dell'infrarosso lontano (onde corte) dello spettro. Secondo la società, le capacità di questa regione dello spettro sono diverse dalle gamme dell'infrarosso a onde medie e lunghe. Può essere utile per alcune applicazioni specializzate, sebbene il costo relativamente elevato possa attualmente limitare la domanda militare. Oltre ai progressi nelle tecnologie basate su lunghezze d'onda meno note, i continui progressi nella tecnologia dei sensori consentono rivelatori a infrarossi sia raffreddati che non raffreddati con array più piccoli, risoluzione più elevata e/o diaframmi ottici (apertura) più piccoli.
I tipici display dei veicoli moderni sono schermi rinforzati con caratteristiche speciali per massimizzare la qualità delle immagini monocromatiche delle telecamere a infrarossi. I sistemi più recenti sono pannelli LCD a schermo piatto multifunzione collegati in rete con software in grado di visualizzare più immagini contemporaneamente, sovrapporre grafica ad alta risoluzione e migliorare la qualità dell'immagine. Il loro sviluppo, guidato dalla disponibilità della tecnologia dei pannelli commerciali, si sta muovendo verso una migliore qualità delle immagini (inclusa una definizione più alta), una maggiore larghezza di banda della rete interna e una maggiore potenza di calcolo.
Pro e contro
Per quanto riguarda lo sviluppo dei display da casco, Finmeccanica ha citato i punti di forza e di debolezza della tecnologia esistente. I vantaggi includono la compattezza, la capacità di operare con o senza casco e un consumo energetico relativamente basso. I loro svantaggi, secondo l'azienda, includono il costo, la scarsa protezione dai danni, l'affaticamento del proprietario e, possibilmente, la limitazione della capacità di eseguire determinate attività in macchina, nonché la necessità di un dispositivo di backup. La conclusione che Finmeccanica ha tratto dall'analisi dei vantaggi e degli svantaggi è che nel prossimo futuro i display montati sul casco non saranno ampiamente utilizzati nei veicoli militari. Tuttavia, l'azienda è più ottimista sulle prospettive della realtà aumentata (aggiunta di oggetti immaginari alle immagini di oggetti nel mondo reale, di solito una proprietà informativa ausiliaria), che può essere ottenuta senza display montati sul casco. "La realtà aumentata ha un enorme potenziale in quanto migliora la presentazione delle informazioni all'equipaggio, il che può aiutare con il rilevamento e il targeting". Non a caso, quasi tutti i loro clienti si sono concentrati principalmente su prezzo e prestazioni, ma Finmeccanica sottolinea che questi fattori dipendono dall'applicazione. In genere, il cliente è disposto a investire di più quando sono necessarie soluzioni a livello di sistema (ad esempio, controllo degli incendi o consapevolezza della situazione), non solo perché sono più costosi, ma soprattutto perché i requisiti sono più severi e questo preclude l'uso di dispositivi più economici e attrezzature meno funzionali da fornitori del segmento inferiore. Con requisiti meno rigorosi, l'enfasi sui costi consente di coinvolgere una gamma più ampia di fornitori concorrenti.
Le opinioni degli esperti
Emmanuelle Bercier, responsabile delle vendite di ULIS (una divisione della società francese di tecnologia a infrarossi Sofradir), che produce termocamere non raffreddate, ha notato che le richieste dei militari stanno diventando più specifiche in termini di funzionalità desiderata. Ciò include sistemi di visione migliorati per i conducenti, una maggiore consapevolezza della situazione locale per proteggere i veicoli e l'integrazione in stazioni di armi controllate a distanza (RWM), ad esempio, per la guida delle armi. "Vediamo due sfide principali", ha continuato Bercier. - Primo, miglioramento delle prestazioni per ottenere un campo visivo più ampio, ad esempio 180 gradi per il sistema di visione del conducente, o aumento del raggio di riconoscimento del sistema di consapevolezza situazionale locale e del DBA… Secondo, lo sviluppo di apparecchiature con dimensioni più piccole, più leggere, con un minor consumo energetico. Anche se a volte abbiamo a che fare con macchine di grandi dimensioni, il volume disponibile per qualsiasi attrezzatura è sempre un problema".
In termini di nuove tecnologie potenzialmente dirompenti, Bercier ritiene che i sensori CMOS che coprono lo spettro visibile e il vicino infrarosso siano buoni candidati per i futuri dispositivi di visione del conducente per tutte le stagioni, e lo stesso vale per i sistemi a infrarossi a onde corte. “Le nuove tecnologie saranno impegnative per raggiungere il livello richiesto di maturità e qualifiche per questo tipo di applicazioni. Vedremo cosa succederà nei prossimi dieci anni, ma i sensori di imaging termico sono già basati su tecnologie collaudate che continuano ad aumentare entrambe le capacità e a ridurre i costi.”
Alla domanda su dove, da un punto di vista geografico, si svolga l'intero processo di sviluppo e approvvigionamento, Dan Lindell ha affermato che l'Occidente parla e conduce test, mentre l'Oriente fornisce già prodotti finiti. “Vediamo che molte cose che vengono discusse e mostrate alle fiere vengono davvero integrate in Russia, così come in Cina. Vediamo esigenze abbastanza chiare di sistemi di questo tipo nel sud-est asiatico, mentre i paesi occidentali parlano e cercano di fare qualcosa, chi in misura minore, chi in maggiore”.
