Incluso durante el día, la vida de los paracaidistas al desembarcar de un vehículo de combate de infantería o un vehículo blindado de personal depende del logro más temprano del nivel máximo de conciencia situacional, sin mencionar el aterrizaje nocturno durante una batalla, cuando la seguridad de la fuerza de aterrizaje depende casi por completo de las tecnologías de sensores
Durante más de una década, se han instalado sistemas optoelectrónicos en vehículos militares para monitorear y apuntar, por ejemplo, dispositivos de visión nocturna, sistemas para mejorar la visión técnica del conductor, y recientemente se han ido integrando sistemas de visión integral ya sea en vehículos nuevos. o como sistemas adicionales para actualizaciones
Hoy en día, todo está cambiando muy rápidamente gracias a la combinación de sensores digitales y arquitectura electrónica integrada, mientras que existe una clara tendencia a instalar sistemas multisensores configurables automáticamente que pueden trabajar juntos sin problemas para proporcionar una conciencia situacional significativamente mejor (la calidad de percepción compleja de información heterogénea en un solo volumen espacial-temporal) en comparación con lo que tenían antes las tripulaciones de vehículos blindados, limitados en revisión.
Como se señaló en la empresa Finmeccanica, hoy en día un mayor nivel de propiedad de la situación y la capacidad de identificar, rastrear y marcar objetivos móviles en movimiento es de importancia crítica y determina las tendencias de desarrollo y expansión de este mercado. Los sistemas de armas y los dispositivos de observación afectan directamente la efectividad de un vehículo de combate en el cumplimiento de su tarea principal, por lo que los sensores con las más altas características son cada vez más solicitados.
Mientras tanto, los avances en microelectrónica y óptica hacen que los sistemas de visión nocturna sean más asequibles y, en este sentido, cada vez más países quieren crear una base industrial para la producción de componentes para este tipo de equipos. Las necesidades del conductor en cuanto a sistemas de visión nocturna pueden satisfacerse principalmente mediante sensores de corto alcance (normalmente cámaras de televisión o infrarrojos sin refrigeración), mientras que los sensores de visión integral se están convirtiendo en una parte integral de los vehículos blindados de transporte de personal y los vehículos de combate de infantería, ya que la tripulación y las tropas Necesita tener una vista completa y constante.
El CV90 BMP, equipado con varias cámaras que proporcionan imágenes las 24 horas del día, los 7 días de la semana, sirve como plataforma experimental para el sistema de realidad aumentada Battle View 360 de BAE Systems, que le permite obtener una imagen "circular" y mostrarla en las pantallas montadas en el casco. de la tripulación y las tropas
Usando pantallas montadas en el casco, todos en el vehículo con el sistema de realidad aumentada Battle View 360 reciben una vista completa; y no tiene que ser un derivado de las tecnologías de guía de luz Q-Sight y Q-Warrior de BAE Systems
Realidad aumentada
Además de estos sistemas clave que ya han demostrado su valía, la conexión de sensores con pantallas avanzadas y sistemas de gestión de información permite a las tripulaciones trasladarse al mundo de la realidad aumentada, en el que se puede obtener información sobre sus unidades, el enemigo, rutas, hitos. ser presentados a su atención en el momento adecuado, obstáculos junto con miles de otros mensajes e información. Si bien este concepto es bien conocido en la aviación militar, los vehículos terrestres pronto pueden superarlo en este ámbito, ya que se reducen el peso, tamaño, consumo energético y características de costo de los sensores y sistemas informáticos, y se reduce el tiempo y esfuerzo invertido en el proceso de certificación. significativamente menos que en la aviación. …
Además, como señaló Dan Lindell, jefe de vehículos de combate de la sucursal sueca de Hagglunds de BAE Systems, estas tecnologías están cambiando las propias máquinas. "Estamos rediseñando máquinas para integrar estos sistemas … Primero, en los últimos cinco a seis años hemos duplicado la potencia distribuida en la máquina y vemos que el consumo de energía aumenta constantemente". La compañía continúa trabajando en accionamientos eléctricos e híbridos (un motor tradicional a través de un generador alimenta motores eléctricos) para sus automóviles. Lindell sostiene que el factor humano también es importante para la tecnología optoelectrónica. “¿Cómo representamos todos estos datos e imágenes sensoriales que queremos distribuir a la tripulación? Este es un gran problema para nosotros ".
Actualmente se está desarrollando un sistema que hace especial hincapié en la conciencia de la situación y la integración de los factores humanos. El sistema de realidad aumentada BattleView 360 se basa en un sistema de cartografía digital. Ella colecciona. Rastrea y muestra un fragmento del terreno que le interesa a la tripulación. Mientras usan un casco con BattleView 360, los que están sentados en el automóvil obtienen una imagen "circular" externa. Al mismo tiempo, reciben rápidamente mensajes sobre cambios en la situación y la designación del objetivo para abrir fuego. La tripulación del vehículo de combate puede interactuar con BattleView 360 de dos formas, a través de un casco o una tableta. BAE Systems, en cooperación con su subsidiaria británica, está demostrando actualmente su sistema BattleView 360 instalado en el CV90 BMP en varios países. El gerente de programa Andy Thain está muy familiarizado con el mercado de imágenes y conocimiento de la situación para vehículos militares. "Definitivamente vemos un interés creciente en toda Europa y en los Estados Unidos, especialmente en el área de investigación, en los sistemas de conocimiento de la situación para estos vehículos de combate, especialmente para vehículos blindados de transporte de personal y vehículos de combate de infantería, y en el futuro para otros tipos de vehículos".
Thane dijo que la compañía tiene varios contratos relacionados con varios proyectos de investigación del Reino Unido y Estados Unidos en los que también participan otras compañías. "Los sistemas que estamos desarrollando y estudiando agregan capacidades al conductor, artillero y comandante del vehículo y les brindan una visibilidad general significativamente mejor que la que tienen con los periscopios actuales o las ventanas ranuradas muy estrechas comunes en los vehículos militares". Para el grupo de aterrizaje en la parte trasera del vehículo, el dominio de la situación es importante, ya que necesitan saber qué les espera antes de desembarcar del vehículo. "Podrían ser todos los paracaidistas, pero lo más probable es que un líder de escuadrón seguido por sus subordinados".
En términos de geografía, "hay interés y actividad en los Estados Unidos y en toda Europa", señaló Thane, por ejemplo, los siete operadores de máquinas CV90 en Europa (Dinamarca, Estonia, Finlandia, Países Bajos, Noruega, Suiza y Suecia) están considerando integrando el sistema Battle View 360 al actualizar sus vehículos. En los Estados Unidos, organizaciones militares como el Comando de Doctrina y Entrenamiento de Combate (TRADOC) y el Centro de Investigación de Electrónica de Comunicaciones (CERDEC) están trabajando en sistemas circulares de conciencia situacional, al igual que el Laboratorio Británico de Ciencia y Tecnología de Defensa (DSTL).
Problemas de integración
Uno de los problemas asociados con la integración de tales tecnologías son las características de diseño de un modelo específico de un vehículo de combate, por ejemplo, para un sistema de vista circular, es necesario encontrar un lugar en el casco, suministrar energía y transmitir datos. líneas. Además, las imágenes de las cámaras deben mostrarse para proporcionar una visualización perfecta simultánea para todos en el automóvil; todo esto requiere una gran potencia informática, conocimiento de los factores humanos y experiencia en el desarrollo de software especializado."Procesar los datos en sí no es un gran problema, el problema está en hacer pantallas que sean lo suficientemente fuertes para ser utilizadas en vehículos militares", continuó Thane. “Nuestras pantallas se instalaron previamente en aviones a reacción y helicópteros. Tomar esta tecnología y hacerlas resistentes y a prueba de manipulaciones es realmente un desafío, pero factible, porque los componentes ópticos que tenemos son lo suficientemente fuertes y compactos ".
En este sentido, vale la pena detenerse en varias tecnologías de visualización de cascos, incluidas las guías de ondas ópticas utilizadas en el sistema Q-Sight de BAE Systems y sus modificaciones, aunque esto no significa la integración obligatoria de la tecnología Q-Sight en el sistema Battle View 360., ya que la empresa está desarrollando otra tecnología de pantallas pequeñas y resistentes. Thane recordó los comentarios picantes de los soldados que se movían con las pantallas encendidas dentro del automóvil, especialmente cuando se golpeaban la cabeza con algo. "De todos modos, pudimos superar estas condiciones operativas".
Además de los protocolos de conversión que se usan comúnmente para enviar datos de diferentes sensores de diferentes fabricantes a la misma red, existe el problema de la unión o alineación de imágenes. "Esto significa combinar imágenes de sensores visibles e infrarrojos con diferentes principios de funcionamiento, diferentes lentes y campos de visión, y hacerlos compatibles entre sí", dijo Richard Hadfield, líder técnico de Battle View 360 en BAE Systems. "Estamos ampliando y reduciendo el tiempo real para crear un domo virtual y luego insertar esos sensores en ese domo virtual". Otro problema técnico, mencionado por Hadfield, es el seguimiento simultáneo del movimiento de las cabezas de varias personas, porque pueden mirar en diferentes direcciones. Dijo que la empresa tiene una solución para esto, que incluye un dispositivo de rastreo en cada casco y un conjunto de sensores de rastreo distribuidos por todo el interior del vehículo.
Con la mayor precisión posible, la sincronización con el mundo exterior de las imágenes mostradas es uno de los problemas ergonómicos más importantes. "Debe asegurarse de que las personas que utilizan el sistema no se sientan incómodas con la latencia o la latencia", dijo Hadfield. "Creemos que lo hicimos bien y eliminamos el retraso, pero no puedo decir cómo". La forma en que los usuarios interactúan con las pantallas que llevan en la cabeza también es un problema importante y, para solucionarlo, BAE Systems introdujo un elemento basado en el software MIME (Map and Image Management Engine) "altamente fiable" que funciona de forma eficaz a mediados de los noventa en varios aviones militares británicos. “Adaptamos esta herramienta para uso terrestre e incluimos un montón de funcionalidades que manejan el terreno, por lo que podemos, por ejemplo, planificar rutas usando las características del terreno, y todo es factible para cualquier tipo de vehículo”, agregó Hadfield.
Las cámaras térmicas premium de Finmeccanica utilizan un sensor MCT de alta resolución de tercera generación para proporcionar una excelente calidad de imagen, de día, de noche y con poca visibilidad. Estas cámaras se pueden integrar en una amplia variedad de sistemas de imágenes de vehículos.
Salida de información
El software MIME interactúa a través de la red de comunicación del vehículo con el sistema de control de combate y / o el sistema de detección y adquisición de objetivos, comparando los datos recibidos y filtrándolos para brindar a cada usuario la información necesaria y dosificada con precisión y eliminar la carga excesiva de información."Obtener demasiada información es casi tan malo como proporcionar muy poca información", dijo Hadfield. - Es decir, tenemos una tarea más: ¿qué debe y qué no debe ser visto por una persona en concreto?
Peder Sjolund, co-desarrollador de BattleView 360 y gerente de programas de BAE Systems Hagglunds, dijo que trabajaron con tripulaciones de vehículos de combate experimentados para comprender qué información necesitan en cada situación y cuáles deberían ser las limitaciones. “Trajimos a un par de comandantes de tanques y BMP para iniciar una discusión sobre cuánta información pueden manejar en diferentes escenarios”, dijo. - Uno de los escenarios puede ser una marcha y el segundo puede ser un combate cuerpo a cuerpo. Si está en marcha, entonces está realmente concentrado en la ruta, dónde estarán los próximos puntos de recolección, cuánto tiempo conducirá, cuánto combustible hay disponible y qué velocidad se necesita para llegar al punto de recolección en un momento dado. tiempo”, agregó Hadfield. "Pero luego, a medida que te acercas a la meta, comienzan a aparecer amenazas, entras en varias etapas de la misión de combate y, obviamente, la información que ves cambiará".
Sjolund dijo que la compañía ha combinado esta información entrante con el concepto de pantallas montadas en el casco para tripulaciones de aviones, que es la mejor manera de obtener información útil para quienes están sentados en el automóvil cuando todo el espacio interior no está lleno de pantallas, a menudo allí. no hay suficiente espacio o energía disponible para ellos, o ambos, el otro al mismo tiempo. El módulo de cada casco tiene un sensor de movimiento de cabeza individual y un dispositivo para conectarse a un sistema de control de mini-combate basado en el software MIME, que permite a cada usuario mostrar una imagen del sensor correcto con la información táctica necesaria superpuesta.
La mayoría de los vehículos blindados no permiten una buena vista, por lo que los sistemas de cámaras de todo tipo están muy extendidos, la mayoría de los cuales incluyen cámaras de visión nocturna CMOS (semiconductor de óxido metálico complementario).
Más sensores
Como señala la empresa Finmeccanica, si bien el número de sensores instalados en vehículos militares sigue creciendo, la combinación de tecnologías es bastante estable, aunque se mejoran constantemente. Un sistema de observación típico incluye un sensor de visión nocturna (generalmente infrarrojo), una vista diurna (ya sea óptica o de televisión) y un telémetro láser. Para cumplir con requisitos especiales, a menudo se integran sensores adicionales, como iluminadores / punteros láser. Para la visión del conductor y los sistemas de conciencia de la situación, las cámaras térmicas y de televisión son suficientes.
La optrónica plug and play sigue siendo atractiva para los vehículos de combate; por ejemplo, esta tendencia se sustenta en la popularidad de la familia de sistemas de avistamiento diurno y nocturno POP (Plug-in Optronic Payload) de Israel Aerospace Industries con giroestabilizado. La familia POP incluye seis sistemas, cada uno con su propia configuración. Al mismo tiempo, todos tienen un alto nivel de modularidad y pueden aceptar "secciones" especiales con aquellos sensores que están determinados por los requisitos del usuario. Estas secciones se pueden reemplazar en el campo si es necesario, y en el futuro facilitarán la actualización de la familia POP a medida que estén disponibles nuevas tecnologías de optoacopladores.
Las cámaras infrarrojas no refrigeradas se están volviendo más populares en aplicaciones "generales", como mejorar la calidad de la visión del conductor, pero las cámaras infrarrojas refrigeradas siguen siendo una necesidad cuando se requieren imágenes de alta calidad. En cuanto a las miras de armas, los dispositivos tradicionales de onda larga (8-12 micrones) están evolucionando actualmente hacia dispositivos de rango múltiple, es decir, agregando sensores de onda media (3-5 micrones). En algunas aplicaciones generales de bajo nivel, es decir, en tareas donde la visibilidad no juega un papel importante, los sensores que operan en la región infrarroja cercana (onda larga) del espectro se utilizan actualmente junto con cámaras de televisión económicas.
Finmeccanica cree que la tecnología de fabricación de circuitos basada en estructuras complementarias de semiconductores de óxido de metal (CMOS) reemplazará gradualmente a las cámaras CCD en el rango visible, y se seguirán desarrollando tecnologías más exóticas como la región infrarroja lejana (onda corta) del espectro.. Según la empresa, las capacidades de esta región del espectro son diferentes a las de los rangos infrarrojos de onda media y onda larga. Puede ser útil para algunas aplicaciones especializadas, aunque el costo relativamente alto puede limitar actualmente la demanda militar. Además de los avances en tecnologías basadas en longitudes de onda menos conocidas, los avances continuos en la tecnología de sensores permiten detectores infrarrojos refrigerados y no refrigerados con matrices más pequeñas, mayor resolución y / o diafragmas ópticos (de apertura) más pequeños.
Las pantallas típicas de los vehículos modernos son pantallas reforzadas con características especiales para maximizar la calidad de las imágenes monocromáticas de las cámaras infrarrojas. Los últimos sistemas son paneles LCD multifuncionales de pantalla plana en red con software que pueden mostrar varias imágenes al mismo tiempo, superponer gráficos de alta resolución y mejorar la calidad de la imagen. Su desarrollo, impulsado por la disponibilidad de tecnología de paneles comerciales, avanza hacia una mejor calidad de imagen (incluida una mayor definición), más ancho de banda de red interna y más potencia informática.
Pros y contras
Con respecto al desarrollo de pantallas montadas en cascos, Finmeccanica mencionó las fortalezas y debilidades de la tecnología existente. Las ventajas incluyen la compacidad, la capacidad de operar con o sin casco y un consumo de energía relativamente bajo. Sus desventajas, según la compañía, incluyen el costo, la mala protección contra daños, la fatiga del propietario y, posiblemente, la limitación de la capacidad para realizar ciertas tareas en el automóvil, así como la necesidad de un dispositivo de respaldo. La conclusión que Finmeccanica extrajo del análisis de ventajas y desventajas es que, en un futuro próximo, las pantallas montadas en el casco no se utilizarán ampliamente en vehículos militares. Sin embargo, la compañía es más optimista sobre las perspectivas de la realidad aumentada (agregar objetos imaginarios a imágenes de objetos en el mundo real, generalmente una propiedad informativa auxiliar), que se puede obtener sin pantallas montadas en el casco. "La realidad aumentada tiene un potencial tremendo, ya que mejora la presentación de información a la tripulación, lo que puede ayudar con la detección y la orientación". Como era de esperar, casi todos sus clientes se centraron principalmente en el precio y el rendimiento, pero Finmeccanica enfatiza que estos factores dependen de la aplicación. Normalmente, el cliente está dispuesto a invertir más cuando se necesitan soluciones a nivel de sistema (por ejemplo, control de incendios o conciencia de la situación), no solo porque son más caras, sino principalmente porque los requisitos son más estrictos y esto excluye el uso de herramientas más baratas. y equipos menos funcionales de proveedores del segmento inferior. Con requisitos menos estrictos, el énfasis en el costo permite involucrar a una gama más amplia de proveedores competidores.
Opiniones de expertos
Emmanuelle Bercier, jefa de ventas de ULIS (una división de la empresa francesa de tecnología infrarroja Sofradir), que fabrica cámaras termográficas no refrigeradas, ha notado que las demandas de los militares se están volviendo más específicas en términos de funcionalidad deseada. Esto incluye sistemas de visión mejorados para los conductores, mayor conciencia de la situación local para proteger los vehículos e integración en estaciones de armas controladas a distancia (RWM), por ejemplo, para la guía de armas. “Vemos dos desafíos principales”, continuó Bercier. - Primero, mejorar el rendimiento para obtener un campo de visión más amplio, por ejemplo, 180 grados para el sistema de visión del conductor, o aumentar el rango de reconocimiento del sistema local de conocimiento de la situación y el DBA … En segundo lugar, el desarrollo de equipos con dimensiones más pequeñas, más ligeras, con menor consumo de energía. Si bien a veces tratamos con máquinas grandes, el volumen disponible para cualquier equipo es siempre un problema.
En términos de nuevas tecnologías potencialmente disruptivas, Bercier cree que los sensores CMOS que cubren el espectro visible y el infrarrojo cercano son buenos candidatos para futuros dispositivos de visión del conductor para todo clima, y lo mismo se aplica a los sistemas infrarrojos de onda corta. “Las nuevas tecnologías serán un desafío para lograr el nivel de madurez y calificaciones requeridos para este tipo de aplicaciones. Veremos qué sucede en los próximos diez años, pero los sensores de imágenes térmicas ya se basan en tecnologías probadas que continúan aumentando ambas capacidades y reduciendo costos”.
Cuando se le preguntó dónde, desde un punto de vista geográfico, se está llevando a cabo todo el proceso de desarrollo y adquisición, Dan Lindell dijo que Occidente habla y realiza pruebas, mientras que Oriente ya está suministrando productos terminados. “Vemos que muchas cosas que se discuten y muestran en las exposiciones realmente se están integrando en Rusia, así como en China. Vemos necesidades bastante claras de sistemas de este tipo en el sudeste asiático, mientras que los países occidentales están hablando y tratando de hacer algo, algunos en menor medida, otros en mayor medida.
