Mesmo durante o dia, a vida dos paraquedistas ao desembarcar de um veículo de combate de infantaria ou veículo blindado de transporte de pessoal depende da obtenção mais precoce do nível máximo de consciência situacional, para não mencionar o pouso à noite durante uma batalha, quando a segurança da força de pouso depende quase inteiramente de tecnologias de sensores
Há mais de uma década, sistemas optoeletrônicos têm sido instalados em veículos militares para monitorar e direcionar, por exemplo, dispositivos de visão noturna, sistemas para melhorar a visão técnica do motorista, e recentemente têm integrado sistemas de visão geral tanto em novos veículos. ou como sistemas adicionais para atualizações
Hoje em dia, tudo está mudando muito rapidamente graças à combinação de sensores digitais e arquitetura eletrônica integrada, enquanto há uma tendência clara para instalar sistemas multissensores configuráveis automaticamente que podem funcionar perfeitamente juntos a fim de fornecer consciência situacional significativamente melhor (a qualidade de percepção complexa de informações heterogêneas em um único volume espacial -temporal) em comparação com o que as tripulações de veículos blindados, limitados em revisão, tinham antes.
Conforme observado na empresa Finmeccanica, hoje um maior nível de propriedade da situação e a capacidade de identificar, rastrear e marcar alvos móveis em movimento é extremamente importante e determina as tendências de desenvolvimento e expansão deste mercado. Os sistemas de armas e dispositivos de observação afetam diretamente a eficácia de um veículo de combate no cumprimento de sua tarefa principal e, portanto, sensores com as características mais elevadas são cada vez mais solicitados.
Enquanto isso, o progresso da microeletrônica e da ótica torna os sistemas de visão noturna mais acessíveis e, nesse sentido, cada vez mais países querem criar uma base industrial para a produção de componentes para esse tipo de equipamento. As necessidades do motorista para sistemas de visão noturna podem ser atendidas principalmente por sensores de curto alcance (geralmente infravermelho não resfriado ou câmeras de televisão), enquanto os sensores de visão geral estão se tornando parte integrante de veículos blindados de transporte de pessoal e veículos de combate de infantaria, desde a tripulação e as tropas precisa ter uma visão geral constante.
O CV90 BMP, equipado com várias câmeras que fornecem imagens 24 horas por dia, 7 dias por semana, serve como uma plataforma experimental para o sistema de realidade aumentada Battle View 360 da BAE Systems, que permite obter uma imagem "circular" e exibi-la nos visores montados no capacete da tripulação e tropas
Usando visores montados em capacetes, todos no veículo com sistema de realidade aumentada Battle View 360 recebem uma visão geral; e não precisa ser derivado das tecnologias de guia de luz Q-Sight e Q-Warrior da BAE Systems
Realidade aumentada
Além desses sistemas-chave que já comprovaram seu valor, a conexão de sensores com visores avançados e sistemas de gerenciamento de informações permite que as tripulações se desloquem para o mundo da realidade aumentada, em que as informações sobre suas unidades, o inimigo, as rotas, os pontos de referência podem ser apresentados à sua atenção no momento certo, obstáculos juntamente com milhares de outras mensagens e informações. Embora este conceito seja bem conhecido na aviação militar, os veículos terrestres podem em breve superá-lo nesta área, uma vez que as características de peso, tamanho, consumo de energia e custo de sensores e sistemas de computação são reduzidos, e o tempo e esforço despendidos no processo de certificação é significativamente menos do que na aviação. …
Além disso, como observou Dan Lindell, chefe dos veículos de combate da filial sueca da Hagglunds da BAE Systems, essas tecnologias estão mudando as próprias máquinas. "Estamos reprojetando máquinas para integrar esses sistemas … Em primeiro lugar, nos últimos cinco a seis anos, dobramos a potência distribuída na máquina e vemos que o consumo de energia está aumentando constantemente." A empresa continua trabalhando em acionamentos elétricos e elétricos híbridos (um motor tradicional por meio de um gerador aciona motores elétricos) para seus carros. Lindell argumenta que o fator humano também é importante para a tecnologia optoeletrônica. “Como representamos todos esses dados sensoriais e imagens que queremos distribuir para a tripulação? Este é um problema muito grande para nós."
Atualmente, está sendo desenvolvido um sistema que dá ênfase especial à consciência situacional e à integração dos fatores humanos. O sistema de realidade aumentada BattleView 360 é baseado em um sistema de mapeamento digital. Ela coleciona. Rastreia e exibe um fragmento do terreno no qual a tripulação está interessada. Ao usar um capacete com BattleView 360, quem está sentado no carro obtém uma imagem externa "circular". Ao mesmo tempo, eles recebem prontamente mensagens sobre mudanças na situação e designação de alvos para abrir fogo. A tripulação do veículo de combate pode interagir com o BattleView 360 de duas maneiras, por meio de um capacete ou tablet. A BAE Systems, em cooperação com sua subsidiária britânica, está atualmente demonstrando seu sistema BattleView 360 instalado no CV90 BMP em vários países. O gerente do programa Andy Thain está muito familiarizado com o mercado de imagem e consciência situacional para veículos militares. "Definitivamente, vemos um interesse crescente na Europa e nos Estados Unidos, especialmente na área de pesquisa, em sistemas de consciência situacional para esses veículos de combate, especialmente para veículos blindados de pessoal e veículos de combate de infantaria e, no futuro, para outros tipos de veículos."
O Sr. Thane disse que a empresa tem uma série de contratos relacionados a vários projetos de pesquisa no Reino Unido e nos Estados Unidos, nos quais outras empresas também estão envolvidas. "Os sistemas que estamos desenvolvendo e estudando adicionam capacidades ao motorista, atirador e comandante de veículo e fornecem-lhes uma visibilidade panorâmica significativamente melhor do que com os atuais periscópios ou as janelas com fendas muito estreitas comuns em veículos militares." Para o desembarque na traseira do veículo, o domínio da situação é importante, pois precisam saber o que os aguarda antes de desembarcar do veículo. "Pode ser qualquer pára-quedista, mas provavelmente um líder de esquadrão seguido por seus subordinados."
Em termos de geografia, "há interesse e atividade nos Estados Unidos e em toda a Europa", Thane observou, por exemplo, todos os sete operadores de máquinas CV90 na Europa (Dinamarca, Estônia, Finlândia, Holanda, Noruega, Suíça e Suécia) estão considerando integrando o sistema. Battle View 360 ao atualizar seus veículos. Nos Estados Unidos, organizações militares incluindo o Comando para Doutrina e Treinamento de Combate (TRADOC) e o Centro de Pesquisa Eletrônica de Comunicações (CERDEC) estão trabalhando em sistemas circulares de consciência situacional, assim como o Laboratório Britânico de Ciência e Tecnologia de Defesa (DSTL).
Problemas de integração
Um dos problemas associados à integração de tais tecnologias são as características de design de um modelo específico de um veículo de combate, por exemplo, para um sistema de visão circular, é necessário encontrar um lugar no casco, fornecer energia e transmissão de dados de leigos linhas. Além disso, as imagens das câmeras devem ser exibidas para fornecer uma visualização contínua e simultânea para todos no carro; tudo isso requer um poder de computação significativo, conhecimento de fatores humanos e experiência no desenvolvimento de software especializado."Processar os dados em si não é um grande negócio, o problema é fazer monitores que sejam fortes o suficiente para serem usados em veículos militares", continuou Thane. “Nossos monitores eram previamente instalados em aviões a jato e helicópteros. Pegar esta tecnologia e torná-los resistentes e à prova de violação é realmente desafiador, mas viável, porque os componentes ópticos que temos são fortes e compactos o suficiente."
A este respeito, vale a pena morar em várias tecnologias de exibição de capacete, incluindo guias de ondas ópticas usadas no sistema Q-Sight da BAE Systems e suas modificações, embora isso não signifique a integração obrigatória da tecnologia Q-Sight no sistema Battle View 360, uma vez que a empresa está desenvolvendo outra tecnologia de pequeno display robusto. Thane se lembrou das observações picantes dos soldados se movendo com os visores ligados dentro do carro, especialmente quando batiam com a cabeça em alguma coisa. "De qualquer forma, conseguimos superar essas condições operacionais."
Além dos protocolos de conversão comumente usados para fornecer dados de diferentes sensores de diferentes fabricantes para a mesma rede, existe o problema de costura ou alinhamento de imagens. “Isso significa combinar imagens de sensores visíveis e infravermelhos com diferentes princípios de operação, diferentes lentes e campos de visão, e torná-los compatíveis entre si”, disse Richard Hadfield, líder técnico do Battle View 360 na BAE Systems. "Estamos ampliando e diminuindo o zoom em tempo real para criar uma cúpula virtual e, em seguida, inserir esses sensores nessa cúpula virtual." Outro problema técnico, mencionado por Hadfield, é o rastreamento simultâneo do movimento das cabeças de várias pessoas, pois elas podem olhar em diferentes direções. Segundo ele, a empresa tem uma solução para isso, que inclui um rastreador em cada capacete e um conjunto de sensores rastreadores distribuídos pelo interior do veículo.
O mais preciso possível, a sincronização com o mundo externo das imagens exibidas é um dos problemas ergonômicos mais importantes. “Você precisa ter certeza de que as pessoas que usam o sistema não se sentem desconfortáveis com a latência ou latência”, disse Hadfield. "Achamos que acertamos e eliminamos o atraso, mas não posso dizer como." A forma como os usuários interagem com os visores que usam em suas cabeças também é um problema significativo e, para resolver isso, a BAE Systems introduziu um elemento baseado em software MIME (Map and Image Management Engine) "altamente confiável" que funciona efetivamente em meados dos anos 90 em diante vários aviões militares britânicos. “Adaptamos esta ferramenta para uso terrestre e incluímos uma tonelada de funcionalidades que controlam o terreno, para que possamos, por exemplo, planejar rotas usando as características do terreno, e é tudo viável para qualquer tipo de veículo”, acrescentou Hadfield.
As câmeras térmicas premium da Finmeccanica usam um sensor MCT de alta resolução de terceira geração para fornecer excelente qualidade de imagem, dia, noite e com pouca visibilidade. Essas câmeras podem ser integradas a uma ampla variedade de sistemas de imagem de veículos
Saída de informação
O software MIME interage através da rede de comunicação do veículo com o sistema de controle de combate e / ou o sistema de detecção e aquisição de alvos, comparando os dados recebidos e filtrando-os para fornecer a cada usuário as informações necessárias e dosadas com precisão e eliminar o carregamento excessivo de informações."Obter muita informação é quase tão ruim quanto fornecer muito pouca informação", disse Hadfield. - Ou seja, temos mais uma tarefa: o que deve e o que não deve ser visto por uma determinada pessoa?
Peder Sjolund, co-desenvolvedor do BattleView 360 e gerente de programa da BAE Systems Hagglunds, disse que trabalharam com equipes de veículos de combate experientes para entender quais informações precisam em cada situação e quais devem ser as restrições. “Trouxemos alguns comandantes de tanques e BMP para iniciar uma discussão sobre a quantidade de informações que eles podem manipular em diferentes cenários”, disse ele. - Um dos cenários pode ser uma marcha e o segundo pode ser um combate corpo a corpo. Se você está em marcha, está realmente focado na rota, onde estarão os próximos pontos de coleta, por quanto tempo você estará dirigindo, quanto combustível está disponível e qual velocidade é necessária para chegar ao ponto de coleta em um determinado tempo”, acrescentou Hadfield. "Mas então, conforme você se aproxima do objetivo, as ameaças começam a aparecer, então você entra em vários estágios da missão de combate e, obviamente, as informações que você vê vão mudar."
Sjolund disse que a empresa combinou essas informações recebidas com o conceito de visores montados em capacetes para tripulações de aeronaves, que é a melhor maneira de obter informações úteis para quem está sentado no carro quando todo o espaço interior não está cheio de telas, muitas vezes lá não há espaço suficiente ou energia disponível para eles, ou ambos. o outro ao mesmo tempo. O módulo em cada capacete possui um sensor individual de movimento da cabeça e um dispositivo para conexão a um sistema de controle de minifronte baseado em software MIME, que permite a cada usuário exibir uma imagem do sensor correto com as informações táticas necessárias sobrepostas.
A maioria dos veículos blindados não permite uma boa visão, portanto, sistemas de câmeras de todos os tipos são amplamente difundidos, a maioria dos quais inclui câmeras de visão noturna CMOS (semicondutor de óxido de metal complementar)
Mais sensores
Como a empresa Finmeccanica observa, enquanto o número de sensores instalados em veículos militares continua a crescer, a combinação de tecnologias é bastante estável, embora estejam em constante aprimoramento. Um sistema de mira típico inclui um sensor de visão noturna (geralmente infravermelho), uma mira diurna (ótica ou de televisão) e um telêmetro a laser. Para atender a requisitos especiais, sensores adicionais, como iluminadores / ponteiros a laser, são frequentemente integrados. Para a visão do motorista e sistemas de consciência situacional, câmeras de televisão e térmicas são suficientes.
A optrônica plug and play continua atraente para veículos de combate; por exemplo, essa tendência é sustentada pela popularidade da família POP (Plug-in Optronic Payload) da Israel Aerospace Industries de sistemas de avistamento e avistamento giro-estabilizados diurnos e noturnos. A família POP inclui seis sistemas, cada um com sua própria configuração. Ao mesmo tempo, todos eles têm um alto nível de modularidade e podem aceitar "seções" especiais com os sensores que são determinados pelos requisitos do usuário. Essas seções podem ser substituídas no campo, se necessário, e no futuro facilitarão a atualização da família POP à medida que novas tecnologias de optoacoplador se tornem disponíveis.
As câmeras infravermelhas não resfriadas estão se tornando mais populares em aplicações “gerais”, como a melhoria da qualidade da visão do motorista, mas as câmeras infravermelhas resfriadas continuam sendo essenciais quando é necessária uma imagem de alta qualidade. Quanto à mira, os dispositivos tradicionais de ondas longas (8-12 mícrons) estão atualmente evoluindo para dispositivos de alcance múltiplo, isto é, adicionando sensores de ondas médias (3-5 mícrons). Em algumas aplicações gerais de baixo nível, isto é, em tarefas nas quais a visibilidade não desempenha um papel importante, os sensores que operam na região infravermelha próxima (de ondas longas) do espectro são usados atualmente junto com câmeras de televisão de baixo custo.
Finmeccanica acredita que a tecnologia de fabricação de circuitos baseados em estruturas complementares de semicondutor de óxido metálico (CMOS) substituirá gradualmente as câmeras CCD na faixa visível, e tecnologias mais exóticas, como a região infravermelha distante (ondas curtas) do espectro serão mais desenvolvidas. De acordo com a empresa, as capacidades dessa região do espectro são diferentes das faixas de infravermelho de ondas médias e longas. Pode ser útil para algumas aplicações especializadas, embora o custo relativamente alto possa limitar a demanda militar por ele. Além dos avanços em tecnologias baseadas em comprimentos de onda menos conhecidos, avanços contínuos na tecnologia de sensores permitem detectores infravermelhos resfriados e não resfriados com matrizes menores, resolução mais alta e / ou diafragmas óticos menores (abertura).
Os monitores de veículos modernos típicos são telas robustas com recursos especiais para maximizar a qualidade das imagens monocromáticas de câmeras infravermelhas. Os sistemas mais recentes são painéis LCD multifuncionais em rede com software que pode exibir várias imagens ao mesmo tempo, sobrepor gráficos de alta resolução e melhorar a qualidade da imagem. Seu desenvolvimento, impulsionado pela disponibilidade de tecnologia de painel comercial, está se movendo em direção a uma melhor qualidade de imagem (incluindo maior definição), mais largura de banda de rede interna e mais poder de computação.
Prós e contras
Com relação ao desenvolvimento de visores montados em capacetes, Finmeccanica citou os pontos fortes e fracos da tecnologia existente. As vantagens incluem tamanho compacto, capacidade de operar com ou sem capacete e consumo de energia relativamente baixo. Suas desvantagens, de acordo com a empresa, incluem custo, proteção insuficiente contra danos, fadiga do proprietário e, possivelmente, limitação da capacidade de realizar determinadas tarefas no carro, bem como a necessidade de um dispositivo de backup. A conclusão que a Finmeccanica tirou da análise das vantagens e desvantagens é que, em um futuro próximo, os visores montados em capacetes não serão amplamente utilizados em veículos militares. No entanto, a empresa está mais otimista quanto às perspectivas de realidade aumentada (adicionar objetos imaginários a imagens de objetos do mundo real, geralmente uma propriedade auxiliar-informativa), que pode ser obtida sem visores montados em capacetes. "A realidade aumentada tem um potencial tremendo, pois melhora a apresentação de informações para a tripulação, o que pode ajudar na detecção e na seleção de alvos." Não surpreendentemente, quase todos os seus clientes se concentraram principalmente em preço e desempenho, mas Finmeccanica enfatiza que esses fatores dependem da aplicação. Normalmente, o cliente está disposto a investir mais quando as soluções de nível de sistema são necessárias (por exemplo, controle de incêndio ou consciência situacional), não apenas porque são mais caros, mas principalmente porque os requisitos são mais rigorosos e isso impede o uso de soluções mais baratas e equipamentos menos funcionais de fornecedores do segmento inferior. Com requisitos menos rigorosos, a ênfase no custo permite que uma gama mais ampla de fornecedores concorrentes seja envolvida.
Opiniões de especialistas
Emmanuelle Bercier, chefe de vendas da ULIS (uma divisão da empresa francesa de tecnologia de infravermelho Sofradir), que fabrica termovisores não resfriados, percebeu que as demandas dos militares estão se tornando mais específicas em termos da funcionalidade desejada. Isso inclui sistemas de visão aprimorados para motoristas, maior consciência situacional local para proteger veículos e integração em estações de armas controladas remotamente (RWMs), por exemplo, para orientação de armas. “Vemos dois desafios principais”, continuou Bercier. - Em primeiro lugar, melhorar o desempenho para obter um campo de visão maior, por exemplo, 180 graus para o sistema de visão do motorista, ou aumentar a faixa de reconhecimento do sistema de consciência situacional local e do DBA … Em segundo lugar, o desenvolvimento de equipamentos com dimensões menores, mais leves, com menor consumo de energia. Embora às vezes lidemos com máquinas grandes, o volume disponível para qualquer equipamento é sempre um problema."
Em termos de novas tecnologias potencialmente disruptivas, o Sr. Bercier acredita que os sensores CMOS que cobrem o espectro visível e infravermelho próximo são bons candidatos para futuros dispositivos de visão para todos os climas, e o mesmo se aplica aos sistemas infravermelhos de ondas curtas. “As novas tecnologias serão desafiadoras para atingir o nível necessário de maturidade e qualificação para esses tipos de aplicações. Veremos o que acontecerá nos próximos dez anos, mas os sensores de imagem térmica já são baseados em tecnologias comprovadas que continuam a aumentar as capacidades e reduzir custos.”
Questionado sobre onde está sendo feito, do ponto de vista geográfico, todo o processo de desenvolvimento e compras, Dan Lindell disse que o Ocidente fala e faz testes, enquanto o Oriente já fornece produtos acabados. “Vemos que muitas coisas que são discutidas e mostradas em exposições estão realmente sendo integradas na Rússia, assim como na China. Vemos necessidades bastante claras de sistemas desse tipo no Sudeste Asiático, enquanto os países ocidentais estão conversando e tentando fazer algo, alguns em menor grau, outros em maior grau."
