看一切,透视:战车的技术视觉系统的状态和前景
即使在白天,在BMP或BTR登陆期间伞兵的生命依赖于最高水平的态势感知,更不用说在战斗中夜间降落,此时突击部队的安全几乎完全依赖于感官技术。
十多年来,军用车辆已经安装了用于监视和瞄准的光电系统,例如夜视装置,驾驶员视觉改进系统,并且最近他们将圆形视觉系统集成到新车中或作为改造期间的附加系统。
如今,由于数字传感器和集成电子架构的结合,一切都在迅速变化,明显的趋势是安装可自动配置的多点触控系统,可以无缝协同工作,提供更好的态势感知(在单个空间中复杂感知异构信息的质量) - 时间量)与先前在装甲车辆审查人员中的情况相比。
正如Finmeccanica所指出的那样,如今对情况的所有权水平的提高以及识别,跟踪和标记运动目标的能力至关重要,并决定了该市场的发展和扩张趋势。 武器系统和监视设备在执行其主要任务时直接影响战斗车辆的有效性,因此具有最高特性的传感器正变得越来越需要。
同时,微电子和光学的进步使得夜视系统更容易获得,并且在这方面,越来越多的国家想要为这种类型的设备的部件的生产创建工业基础。 驾驶员的夜视要求主要通过短距离传感器(通常是非制冷红外或电视摄像机)来满足,而全能传感器成为装甲运兵车和步兵战车的基本属性,因为机组人员和着陆力必须能够具有恒定的全方位视野。
CV90 BMP配备了多个可全天候生成图像的摄像机,可作为BAE Systems Battle View 360增强现实系统的实验平台,让您可以获得“圆形”图像并在我们的机组显示器和机载显示器上显示
使用头盔式显示器,车内的每个人都可以使用Battle View 360增强现实系统获得圆形视图; 它不一定来自BAE Systems的Q-Sight和Q-Warrior光导技术
增强现实
除了这些已经证明其价值的关键系统之外,传感器与先进的显示器以及信息和控制系统的连接还使工作人员能够进入增强现实世界,在该世界中,可以在适当的时间向他们展示有关其单位,敌人,路线,地标,障碍以及成千上万的其他消息和信息。 虽然这个概念在军事上是众所周知的 航空地面车辆将很快在这一领域超越它,因为传感器和计算系统的总体尺寸,功耗和成本特性得以降低,并且在认证过程中花费的时间和精力明显少于航空。
此外,正如BAE系统公司Hagglunds瑞典分公司的战斗车辆负责人Dan Lindell所说,这些技术正在改变机器本身。 “我们正在改变机器的设计以集成这些系统......首先,在过去五到六年中,我们将机器中的功率增加了一倍,我们发现功耗不断增加。” 该公司继续致力于为其汽车开发电动和混合动力电动驱动装置(传统发动机通过发电机供给电动机)。 Lindell认为人为因素对光电子技术也很重要。 “如何呈现我们想要在船员中分发的所有这些感官数据和图像? 这对我们来说是一个非常大的问题。“
目前正在开发一种系统,其中特别强调态势感知和人为因素的整合。 BattleView 360增强现实系统的核心是数字地图系统。 她收集。 跟踪并显示船员感兴趣的地形片段。 戴着带有BattleView 360功能的头盔,坐在车内的人会收到外部的“圆形”图片。 与此同时,他们会及时收到有关改变情况和瞄准开火的信息。 战斗机的机组人员可以通过头盔或平板电脑以两种方式与BattleView 360进行交互。 BAE Systems与其英国子公司合作,目前正在几个国家展示其安装在CV360 BMP上的BattleView 90系统。 项目经理Andy Thane非常熟悉军用车辆的可视化和态势感知市场。 “我们肯定会看到整个欧洲和美国,尤其是研究领域,对这些战车的情景感知系统越来越感兴趣,特别是对于装甲运兵车和步兵战车,以及未来其他类型的车辆。”
Thane先生表示,该公司与英国和美国的各种研究项目有许多合同,其他公司也参与其中。 “我们开发和研究的系统为车辆的驾驶员,炮手和指挥官增加了机会,并为他们提供了比目前潜望镜或军用车辆常见的狭窄狭缝窗口更好的全方位视野。” 对于在汽车尾部着陆,拥有这种情况很重要,因为它需要知道在从汽车下车之前等待他的是什么。 “它可能是每一个伞兵,但很可能是班长,其次是他的下属。”
至于地理位置,“在美国和整个欧洲都有兴趣和活动,”Thane指出,例如,欧洲(丹麦,爱沙尼亚,芬兰,荷兰,挪威,瑞士和瑞典)的所有七家CV90机器运营商正在考虑整合的可能性。在升级他们的机器时对战查看360。 在美国,军事组织,包括学说发展和作战训练司令部(TRADOC)和电信电子研究中心(CERDEC),正在研究态势感知系统,如英国国防科学技术实验室(DSTL)。
整合问题
与这种技术的集成相关联的问题之一是战斗车辆的特定模型的设计特征,例如,对于圆形检查系统,有必要在船体上找到一个位置,加电并铺设数据线。 此外,摄像机图像应显示在屏幕上,以便为坐在车内的每个人提供同步的无缝可视化; 所有这些都需要大量的计算能力,人为因素的知识以及专业软件开发的经验。 “数据处理本身并不是一个大问题,问题是为军用车辆设计足够强大的显示器,”塔恩继续说道。 - 我们的显示器先前安装在喷气式飞机和直升机上。 采用这种技术并使其经久耐用并防止无能为力的行动是真正困难但可行的任务,因为我们拥有的光学元件足够坚固和紧凑。
在这方面,值得深入研究头盔式显示器的各种技术,包括BAE Systems在Q-Sight系统中使用的光波导及其修改,尽管这并不意味着Q-Sight技术必须集成到Battle View 360系统中,因为该公司正在开发其他小硬化显示技术。 塔恩记得那些士兵在车内打开显示器的情况下,特别是当他们在某些东西上撞到他们的头时,他们的美味言论。 “无论如何,我们都能够完成这些操作条件。”
除了通常用于将来自不同制造商的不同传感器的数据传递到一个网络的转换协议之外,还存在对接或组合图像的问题。 “这意味着将可见光和红外传感器的图像组合在一起,这些传感器具有不同的工作原理,不同的镜头和视野,并实现它们之间的兼容性,”BAE Systems战斗视图360项目的技术负责人Richard Hadfield说。 “我们实时改变比例并组合图像以创建虚拟圆顶,然后将这些传感器插入这个虚拟圆顶。” 哈德菲尔德提到的另一个技术问题是同时跟踪几个人的头部的运动,因为他们可以看向不同的方向。 他说该公司有一个解决方案,它包括每个头盔中的跟踪设备和分布在整个车辆内部的一组跟踪传感器。
与所显示图像的外部世界同步是人体工程学中最重要的问题之一。 “你需要确保使用该系统的人不会因为延迟或延迟而患上疾病,”哈德菲尔德说。 “我们认为我们应对并取消了延迟,但我不知道如何。” 用户如何与他们头上佩戴的显示器进行交互也是一个重要问题,为了解决这个问题,BAE Systems在系统中引入了一个基于“非常可靠”的MIME软件(地图和图像管理引擎)的元素,它可以有效地与90-s中期在各种英国军用飞机上。 “我们将这个工具用于地面使用,并包括许多负责处理地形的功能,因此我们可以使用地形特征来规划路线,所有这些对于任何类型的车辆都是可行的,”Hadfield补充说。
Finmeccanica的高级红外热像仪使用第三代高分辨率MCT矩阵,可以捕捉日夜,夜景和能见度差的优质图像。 这些相机可以集成到各种车辆成像系统中。
信息输出
MIME软件通过机器的通信网络与战斗管理系统和/或目标采集和采集系统进行交互,比较接收到的数据并对其进行过滤,以便为每个用户提供必要且精确计量的信息并消除冗余信息负载。 “获取太多信息几乎与提供太少信息一样糟糕,”哈德菲尔德说。 “也就是说,我们面临着另一个任务:特定的人应该看到什么,不应该看到什么?”
Peer Sjolund是BattleView 360系统的开发者之一,也是BAE Systems Hagglunds的项目经理,他说,他们与经验丰富的军车人员一起工作,以了解他们在每种情况下需要什么信息以及应该有哪些限制。 “我们邀请了几个指挥官 坦克 他说,BMP和BMP将开始讨论在各种情况下它们可以处理多少信息。 -其中一种可能是行军,第二种可能是混战。 如果您正在前进,那么您将真正专注于路线,那里将有以下收集点,要走多长时间,在给定时间到达收集点的燃料供应量和速度需要多少,” Headfield补充道。 “但是,当您接近目标时,威胁开始出现,然后进入战斗任务的各个阶段,显然您看到的信息将会改变。”
Xiolund表示,该公司将这些传入的信息与飞机机组头盔式显示器的概念结合起来,这是在整个内部空间没有充满屏幕的情况下为坐在车内的人提供有用信息的最佳方式,通常没有足够的空间或可用的能量或者其他在同一时间。 每个头盔上的模块都有一个独立的头部运动传感器和一个用于连接基于MIME软件的迷你战斗管理系统的设备,它允许您通过强制必要的战术信息为每个用户提供正确传感器的图片。
大多数装甲车辆不允许很好的概览,因此所有类型的摄像系统都很普遍,其中大部分都包括CMOS技术的夜视摄像机(金属氧化物半导体的互补结构)
更多传感器
根据Finmeccanica的说法,虽然安装在军用车辆上的传感器数量持续增长,但技术组合相当稳定,尽管它们在不断改进。 典型的瞄准复合体包括夜视传感器(通常是红外线),日间视线(光学或电视)和激光测距仪。 为了满足特殊要求,通常集成额外的传感器,例如激光照明器/指示器。 有足够的电视和红外热像仪供驾驶员审查和态势感知系统使用。
可自动配置的光耦合器仍然可以安装在战车上; 例如,POP(Optronic Payload Plug-in)公司Israel Aerospace Industries的一系列陀螺稳定的昼夜观察和瞄准系统的普及加强了这种趋势。 POP系列包括六个系统,每个系统都有自己的配置。 同时,它们都具有高水平的模块化,并且可以接收由用户要求定义的那些传感器的特殊“部分”。 如有必要,可以在现场更换这些部分,并且将来随着新的光耦合器技术的出现,它们将允许轻松升级POP系列系统。
非制冷红外热像仪在“常见”应用中越来越受欢迎,例如,它们可以提高驾驶员视觉的质量,但是当需要高质量的可视化时,冷却的红外摄像机仍然是必不可少的属性。 至于武器瞄准具,传统的长波(8-12微米)设备目前正在发展为具有多个范围的设备,即通过添加中波(3-5微米)传感器。 在一些常见的低级应用中,即在可见性不起作用的任务中,在频谱的近(长波长)IR区域中操作的传感器现在与廉价的电视摄像机一起使用。
Finmeccanica认为,互补金属氧化物半导体(CMOS)结构上的制造电路技术将逐步取代可见光范围内的CCD相机,并将进一步开发更多的奇特技术,如远红外(IR)区域。 据该公司称,该区域的能力不同于中波和长波红外线范围。 它可能对某些专门应用有用,尽管相对较高的成本目前可能限制军事结构对它的需求。 除了基于不太知名的波长范围的技术的发展之外,传感器技术的不断进步允许创建具有更小分辨率和/或更小光学(孔径)光阑的更小矩阵的冷却和非冷却红外检测器。
典型的现代车辆显示器是具有特殊元件的硬化屏幕,以最大化来自红外摄像机的单色图像的质量。 最新系统是联网的多功能平板LCD面板,软件可以同时显示多个图像,覆盖高分辨率图形图像并提高图像质量。 它们的发展由商用面板技术的可用性决定,正在朝着更好的图像质量(包括更高的清晰度),内部网络上更大的带宽和更高的计算能力方向发展。
优点和缺点
关于头盔式显示器的发展,Finmeccanica称现有技术的优势和劣势。 其优点之一是紧凑性,在佩戴时和头盔被移除时提供工作的能力以及相对低的功耗。 据该公司称,它们的缺点包括成本,无法防止损坏,车主疲劳快速,以及可能在车内执行某些任务的能力有限,以及需要备用设备。 Finmeccanica通过对优缺点的分析得出的结论是,在不久的将来,头盔式显示器将不会广泛用于军用车辆。 然而,该公司对增强现实的前景更加乐观(将虚构物体添加到现实世界物体的图像,通常是辅助和信息属性),这可以在没有安装头盔的显示器的情况下获得。 “增强现实具有巨大的潜力,因为它可以让你改善向船员提供的信息,这有助于检测和定位。” 毫不奇怪,几乎所有客户都主要关注价格和性能,但Finmeccanica强调这些因素取决于应用。 通常,当需要系统级解决方案时(例如,火灾控制或对情况的了解),客户已准备好投入更多资金,这不仅因为它们更昂贵,而且主要是因为要求更严格,这消除了使用更便宜和更少来自下段供应商的功能设备。 由于要求不那么严格,对成本的重视使您可以使用更广泛的竞争供应商。
专家意见
制造非制冷热成像仪的ULIS(法国红外技术公司Sofradir的一个部门)的销售经理Emmanuel Bersier指出,军队的需求在所需的功能方面变得越来越具体。 这包括改进驾驶员的视觉系统,提高当地的态势感知能力以保护车辆,并集成到遥控作战模块(SDM)中,例如用于定位武器。 “我们看到了两个主要任务,”Bersier继续道。 - 首先,增强特性以获得更大的视野,例如驾驶员视觉系统的180度,或者增加局部态势感知系统和SDSM的识别范围......其次,开发更小尺寸的设备更容易,功耗更低。 虽然我们有时会处理大型机器,但任何设备的可用容量始终是个问题。“
至于潜在的突破性新技术,Bersier先生认为,覆盖可见光谱和近红外光谱的CMOS传感器是承诺全天候驾驶员视觉设备的良好候选者,同样适用于短波红外系统。 “新技术将难以达到所要求的复杂程度和此类应用的资格。 我们将看到未来十年会发生什么,但热成像传感器已经基于成熟的技术,不断增加可能性和成本。“
关于从地理角度来看,整个开发和采购过程最活跃的问题,Dan Lindell说西方正在讲和进行测试,而东方已经在提供成品。 “我们看到许多在展览中讨论和展示的东西都真正融入了俄罗斯和中国。 我们看到东南亚对这类系统的需求相当明显,而西方国家正在谈论并试图做一些事情,有些在较小程度上,有些在更大程度上。“
使用的材料:
www.leonardocompany.com
www.baesystems.com
www.iai.co.il
www.ulis-ir.com
www.techcult.ru
www.wikipedia.org
ru.wikipedia.org
信息