Ситуационная осведомленность: спасение жизни экипажей машин
Модуль SAS на борту машины. Система от Rheinmetall может иметь функцию автоматического распознавания целей
Баллистические угрозы, мины и придорожные бомбы, с которыми столкнулись западные войска во время последних операций в Ираке и Афганистане привели к принятию машин и систем вооружения, которые позволяют личному составу оставаться в безопасности внутри бронированной капсулы. С одной стороны это гарантирует лучшую защиту, а с другой ухудшает ситуационную осведомленность (качество комплексного восприятия разнородной информации в едином пространственно-временном объёме) экипажа. Нечто похожее уже испытывали солдаты из мотопехотных подразделений.
Необходимость сохранения или улучшения уровня ситуационной осведомленности становится даже более важным по мере увеличения числа задач выполняемых в городском окружении, где пехоте необходимо понимать ситуацию до того, как откроется рампа или кормовые двери. В связи с этим многие компании разработали оптико-электронные системы, которые позволяют экипажам получать максимальный объем визуальной информации, находясь под защитой брони. Также могут быть добавлены другие сенсорные компоненты, например системы определения выстрела, которые не только предупреждают личный состав о том, что их машина находится под прицелом, но также информируют их о направлении и дистанции с которой произошел выстрел. В основном, системы ситуационной осведомленности пытаются дать экипажам то, что они могли бы видеть и слышать, если бы держали головы вне машины с дополнительным преимуществом, которое могут дать продвинутые сенсоры.
Схема с возможным размещением сенсоров Selex Galileo Road Marshall, включая ночное поле зрения водителя 50°
Машина Mastiff британской армии, оснащенная системой Selex Galileo Road Marshall. Компания поставила свыше 1200 систем британскому министерству обороны
Оптико-электронные системы на 360°
Круговой обзор является первым параметром хорошей системы обзора транспортного средства, которая сама зависит от сети, собирающей данные и посылающей их процессору, который в свою очередь выдает изображение на экраны членов экипажа. Большая часть повсеместно принятых решений базируется на множестве сенсоров, размещаемых вокруг машины или вокруг шасси, если машина имеет башню. Одиночные сенсоры кругового обзора на 360° также доступны на рынке, они могут быть дешевле и проще в установке. Проблема заключается в том, что довольно часто элементы машины загораживают обзор, в то время как односенсорные системы не имеют избыточности.
Компания Selex Galileo разработала интегрированный комплект ситуационной осведомленности для транспортного средства под названием Road Marshall, в который входит семейство аппаратных средств, варьирующихся от ближней осведомлённости в обстановке и до дальней осведомленности RSTA (recconnaissance, surveillance and target acquisition - разведка, наблюдение и обнаружение целей). В основе системы – многофункциональный дисплей, который является не только дисплеем, но также подводит питание ко всем связанным системам и обеспечивает связь.
Стандартная модель имеет 10,4-дюймовый дисплей с разрешением 1024x768 пикселей, хотя вариант со встроенным компьютером с Windows XP также доступен для работы приложений третьих сторон. Эти дисплеи имеют режим картинка в картинке, который не доступен для меньших дисплеев экипажа 8,4 дюйм. Все сенсоры подсоединены к единому быстросменному блоку. Для приложений ближнего наблюдения компания Selex Galileo использует свои модули Системы Ночного Видения Водителя (Driver Night Vision System), представляющие собой неохлаждаемый тепловизор с полем зрения 52° x 38°, работающий в диапазоне 8 - 12 микрон. Они могут быть дополнены дневными/ночными камерами с полем зрения 90° x 75° и чувствительностью от 0,009 до 100 люкс. Конфигурации могут варьироваться: от места водителя с одной тепловой камерой и одним экраном до системы с полным круговым покрытием 360°; эта система способна обрабатывать до 16 камер. Каждый экран независимый, солдаты могут вызвать необходимое изображение с одной из камер. Компания поставила свыше 1200 систем британскому минобороны. Все защищенные машины Mastiff оборудованы системой обзора на 360° и имеют три экрана: у водителя, командира и десанта.
На выставке DSEI 2013 компания Selex Galileo представила свою новую цифровую двухканальную тепловую/цветную камеру DNVS-4 имеющую два поля зрения, соответственно 52° x 39° и 62° x 46,5°. Выходной сигнал идет в цветном видеоформате (либо Def Stan 00-82, либо GigE Vision). К камере может быть добавлен модуль очистки стекол. Она доступна либо только как цветная дневная/ночная камера с высокими характеристиками, либо как монохромная камера для низкого освещения. В то время как предыдущая аналоговая версия в настоящее время стоит на вооружении в Австралазии, Европе и Ближнем Востоке, включая Саудовскую Аравию, где она установлена на БМП, на новейшую цифровую версию уже получен заказ от неназванной европейской страны-члена НАТО. Система Road Marshall от Selex Galileo была интегрирована со звукометрическими средствами обнаружения огневых позиций: Британия выбрала Raytheon BBN Boomerang III, а другие покупатели систему O1dB Metravib Pilar.
За последние несколько лет компания Thales UK поставила Великобритании около 100 аналоговых систем ситуационной осведомленности, но полностью цифровая система СИ была внедрена в начале 2011 года. Известная под обозначением ILSA (Integrated Local Situational Awareness – интегрированная локальная ситуативная информированность), система включает цифровую сеть с открытой архитектурой, а также оптико-электронные сенсоры и дисплеи. Впрочем, система способна принять любой сенсор или дисплей, совместимый с новыми британскими проектно-конструкторскими стандартами Def Stan 00-82 Digital Video Distribution и Def Stan 23-09 Generic Vehicle Architecture(GVA). Первый контракт был незамедлительно получен от Force Protection Europe, по которому компания Thales UK ответственна за всю электронную архитектуру Foxhound (бронированная машина под торговой маркой Ocelot, выбранная как часть британских требований по легкой защищенной патрульной машине).
Один из новейших продуктов Selex Galileo – двухканальная тепловая/цветная камера DNVS-4
Thales VEM-2 RHS – это тепловизионный сенсор системы ILSA, доступный с разными полями зрения
Таким образом, в начале 2011 года были заказаны около 200 систем. ILSA гарантирует минимальную задержку и состоит из двух типов сенсоров, тепловых камер VEM-2 (W) и цветных/монохромных телекамер, обе небольшого размера с массой менее 2,5 кг. Тепловизионные камеры работают в диапазоне 8 - 12 микрон, имеют горизонтальное поле зрения 40°, 50° и 90° и базируются на детекторе с матрицей 640 x 480 пикселей. Телекамеры имеют горизонтальное поле зрения 78° или 96° и могут работать в режиме низкого освещения вплоть до 0,1 люкса с разрешением 480 строк в цветном режиме и 600 строк в монохромном режиме, сенсор гарантирует распознавание человека в 100 метрах. Изображения посылаются в центральный узел, который распределяет их на различные дисплеи «по требованию», позволяя, таким образом, водителю, командиру и стрелку и десанту видеть на своих экранах соответствующие изображения. Система ILSA может принять другие типы цифровых и аналоговых сенсоров, например, существующие прицелы, дистанционно управляемые боевые модули, акустические системы определения выстрела, хотя компанию еще не запрашивали об их интеграции. ILSA также была выбрана для программы Scout SV, поэтому система поставляется компании General Dynamics UK для демонстрационного этапа, после которого будет изготовлено от 400 до 600 машин. Конфигурация комплекта напоминает конфигурацию, принятую для машины Foxhound. Сенсоры установлены вокруг шасси, один из двух экранов для десанта расположен на кормовой переборке для того, чтобы солдаты имели четкое представление о ситуации позади машины. Компания Thales UK готова включить новые функции в свою ILSA, например автоматическое обнаружение целей.
Система ситуационной осведомленности SAS (Situational Awareness System) от компании Rheinmetall имеет покрытие 360° и в своей базовой конфигурации включает два модуля, каждый состоит из трех 60° камер (то есть всего 180°) и блока обработки видео. Система может быть адаптирована для всех типов боевых машин и расширяется до 4 модулей (дневная и инфракрасная оптика). Одиночные изображения от модулей сшиваются в блоке обработки в виртуальное панорамное изображение на 360°. Наблюдатель может выбирать любой участок из панорамного вида простым касанием монитора. Таким же образом можно выбрать вид из четырех окон; все они показываются в верхней части монитора. В расширенной версии обеспечивается функция подкачки для поддержки контратакующих мер. Также возможно применить систему автоматического распознавания целей и слежения; определяются и автоматически отслеживаются предполагаемые цели внутри просматриваемого видеопотока, их данные извлекаются и циклически докладываются. Система SAS серийно производится, она была установлена в башню Lance, поставляемую Rheinmetall в испанскую морскую пехоту. Также она проходит испытания на различных шасси по всему миру.
Первым заказом системы Rheinmetall SAS стал заказ для испанской морской пехоты, где система интегрирована в башню Lance, устанавливаемую на машины Piranha
Схема применения Zeiss Mini Sight на средней бронированной машине
Система STA (See-Through Armor) от израильской компании Elbit Systems обеспечивает бесшовное всеракурсное покрытие 360° внешнего окружения машины и позволяет увеличивать выбранные области изображения. Система может поддерживать от 4 до 12 дневных/ночных сенсоров с высоким разрешением, обеспечивая вертикальные углы -20°/+30°. Дневные сенсоры идут в виде камер стандарта Gigabit Ethernet (общее название технологий передачи данных в локальной сети со скоростью 1 Гбит/с), доступных с различными разрешениями (640 x 480, 782 x 582 или 720 x 1280). Для ночных условий доступны тепловизоры на базе неохлаждаемых болометрических сенсоров с разрешением 384 x 288 или 640 x 480. Обновление дневного и ночного каналов обычно исчисляется 25 кадрами в секунду с двухкадровой задержкой, хотя с дневными сенсорами достижимы максимальные 100 кадров/с. Захваченные изображения обрабатываются STA алгоритмами, что позволяет объединять их в единое панорамное изображение 360°. Затем изображение доступно максимально на трех экранах, где оператор видит фронтальный панорамный вид, выбирает интересующую область, которую он может увеличить при этом оставляя, например, верхнюю часть экрана для заднего панорамного вида с целью сохранения полной осведомленности. STA может интегрироваться с другими сенсорами, например системами управления боем, системами предупреждения и системами управления огнем.
Компания Carl Zeiss Optronics недавно разработала небольшую стабилизированную платформу Mini Sight System (MSS), которая может принять неохлаждаемый тепловизор и/или ПЗС-камеру, а также опционально лазерный дальномер. У MSS высота 250 мм и диаметр 180 мм; оптика по азимуту поворачивается на 360°, а углу места от -30° до +80°. Стабилизация по двум осям гарантирует, что цель останется в поле зрения MSS, максимальная угловая скорость составляет 1,8 рад/с, тогда как ошибка стабилизации менее 300 миллирад. MSS отличается алгоритмами определения движения, что позволяет снизить нагрузку на экипаж особенно в городских условиях. На БМП устанавливаются от двух до трех MSS для покрытия 360°. Масса и размеры системы позволяют устанавливать систему на легкие бронированные машины всех типов.
MiniSight, разработанная компанией Carl Zeiss Optronics, представляет собой стабилизированную платформу, которая может принять различные типы сенсоров
Панорамная версия семейства камер CST «Citadel» включает две камеры, дающие единое поле зрения 170°
Компания Copenhagen Sensor Technology (CST) разрабатывает полное семейство камер ситуационной осведомленности, которые будут показаны на выставке Eurosatory 2012. Они известны под обозначением Citadel и специально созданы для установки на военные платформы: от легких бронированных и разведывательных машин до танков. Они спроектированы так, что фактически не имеют задержки изображения; они могут быть использованы как помощь водителю, предоставляя ему расширенный передний и задний вид, а также круговой обзор для командира и десанта. Базируясь на новейшем поколении цветных ПЗС-камер, эта система высокого разрешения дает четкую картинку в разных условиях, от яркого солнечного света и до сцен с низким освещением благодаря работе в расширенном ночном режиме. Полностью упрочненные и имеющие низкий профиль эти камеры могут работать в диапазоне температур от -40°C до +70°C. Система камер Citadel идет в двух базовых конфигурациях. Панорамная конфигурация состоит из двух камер в прочных металлических корпусах. Эти камеры формируют два потока видеоданных, которые «сшиваются» вместе в один видеопоток с горизонтальным полем зрения 170°. В широкоугольной конфигурации используется одно широкоугольное поле зрения с заводской регулировкой горизонтального поля зрения от 47° до 112° в зависимости от конкретной модели. Согласование выполняется через коннектор типа MIL 38999, что позволяет получить простое соединение с бортовыми видеопроцессорами и мониторами. Эти камеры могут легко интегрироваться в модифицированные системы, а для цифрового мира вновь разработанных машин компания CST предлагает модели камер Citadel с цифровым интерфейсом Gigabit Ethernet, который обеспечивает высокоскоростные потоки видеоданных в соответствии либо со стандартом GigE Vision, либо стандартом Def.Stan 00-82. Компания тесно общается с основными европейскими производителями боевых машин и системными интеграторами; несколько полевых испытаний запланированы или проводятся в настоящее время.
Последний успех акустической системы O1dB Metraviv Pilar состоялся на модернизированных машинах 4x4 VAB TOP французского контингента в Афганистане
Ручной дисплей 01dB Metravib Pilar показывает сектор, из которого исходит угроза
Акустические системы определения выстрела
В то время как большинство таких систем базируется на акустических сенсорах, одна из новейших разработок основывается на совершенно других принципах, на технологии инфракрасной фокальной плоскости. Известная как Flash (Fast as Light Assessment of Snipers and Hostile fire – оценка со скоростью света огня снайперов и неприятеля) система производится гавайской компанией Oceanit. Инфракрасный сенсор – это микросхема, которая работает с частотой свыше 10000 кадров в секунду, может «видеть» выстрел при покидании пулей ствола и может сообщать с частотой 1/10 секунды местоположение выстрела и тип используемого оружия, распознавая винтовку, РПГ и т.д. Flash представляет собой камеру кругового обзора с линзами типа рыбий глаз. По заявлению Oceanit система Flash имеет дальность обнаружения свыше километра с вероятностью обнаружения более 99% и показателем ложного срабатывания менее 0,1 %. Эти характеристики получены за счет алгоритмов, которые позволяют отличить вспышку от орудия и вспышку, отраженную от блестящей поверхности. Технология Flash используется для разработки HFDS (Hostile Fire Detection System – система определения огня противника) для американской армии, которая может устанавливаться на транспортные средства и вертолеты. К сожалению, по этой разработке дано очень мало информации.
Одной из самых широко распространенных систем акустического обнаружения, несомненно, является Raytheon BBN Technologies Boomerang III. На разных эшелонах развернуто свыше 10000 таких систем. Последний контракт от американской армии был выдан в октябре 2011 года и включает как новые системы, так и запасные части. Она работает на скоростях до 95 км/ч и гарантирует обнаружение свыше 95 % сверхзвуковых снарядов проходящих в радиусе 30 метров от микрофонной мачты. Точность по азимуту и углу места более 2,5°, а ошибка по дальности составляет ± 10%, результаты показываются в течение полутора секунд. BBN не раскрывает своих клиентов, но Великобритания, по крайней мере, является одной из них, система интегрирована в системы ситуационной осведомленности, установленные на большинство машин в Афганистане.
Акустическая система определения снайперов от Rheinmetall прошла весь этап разработки и в настоящее готова к серийному производству
Еще одной хорошо известной системой является Pilar Mk-IIw от французской компании 01dB Metravib, свыше 1000 этих систем было продано в 20 стран в различных конфигурациях. Доступны два типа: отдельная система и интегрированная с боевым модулем. Система способна обнаружить любые боеприпасы калибров 5,56 - 20 мм, одиночные или отстрелянные очередью, с глушителем или без него, также как РПГ или минометный снаряд. Время реакции две секунды, точность по азимуту составляет ± 2° при стоящей машине и ± 5° в движении, точность по углу места ± 5°. Точность определения дистанции варьируется от ±10 % до ± 20%, дальность обнаружения составляет около 1500 м. Система состоит из набора микрофонов, интерфейса и модуля сбора данных, фильтра для определения наступательного огня, дисплейного блока (обычно компьютер повышенной надежности), работающего на программном обеспечении ShotGuard, и соединительных кабелей. Человеко-машинный интерфейс включает два режима: наступательный огонь на городской территории и все типы выстрелов на открытой территории. В интегрированной версии Pilar Mk-IIw может направлять боевой модуль прямо на обнаруженную угрозу или может предоставить данные о местоположении угрозы системе управления боем, что позволяет передавать информацию об угрозе по командной цепочке. Такое решение было принято Норвегией и Сингапуром. Среди самых последних контрактов 01dB Metravib получила заказ на 80 комплектов под обозначением Slate для французской армии для установки на машины VAB 4x4, оборудованные боевым модулем Kongsberg M151 Protector. Системы полностью интегрированы, башня поворачивается либо мгновенно, либо с задержкой с целью занятия машиной более выгодной тактической позиции. Системы были поставлены в конце 2011 года и сразу были направлены в Афганистан.
Компания Rheinmetall Defence также разработала акустический сенсор для транспортных средств ASLS (Acoustic Sniper Locating System), состоящий из восьми микрофонов и вычислительной системы, который обеспечивает автоматическое обнаружение с угловой точностью менее 2° на стоянке и 5° в движени. Точность по дальности составляет ± 10 %, причем максимальная дальность на 20 % превышает дальность оружия, стреляющего по машине. Встроенный датчик ориентации обеспечивает компенсацию движения машины, позволяя сохранять на дисплее направление на стреляющего относительно самого направления. Система также предоставляет вертикальные углы (все данные обновляются каждые полторы секунды), а углы покрытия составляют по азимуту 360° и по углу места 180°. Беспроводная передача данных между сенсором, блоком управления и дисплеем гарантирует бесшовную установку системы. Кроме того, при эксплуатации в качестве отдельного решения ASLS может быть сопряжена с системой SAS от Rheinmetall, а также с дистанционно управляемым боевым модулем для его автоматического поворота в направлении угрозы. Система готова к производству, доступны опытные образцы, установленные на различные машины и башни, которые проходят испытания в рамках тендеров по всему миру.
Акустическая сенсорная система для транспортных средств Vmass (Vehicle Mounted Acoustic Sensor System) от Thales UK обеспечивает покрытие 360° с использованием трех микрофонов, установленных в разных точках машины и позволяет одновременно отслеживать множество источников. Точность системы составляет по азимуту менее 2° и по вертикали менее 4°. Ее дальность обнаружения стрелкового оружия равна действительной дальности самого этого оружия. Система Vmass способна определить минометный огонь на дальностях свыше 5 км, основной боевой танк свыше 10 км и вертолет свыше 7 км.
Использованы материалы:
Armada International 3/2013
www.rheinmetall-defence.com
www.selexgalileo.com
www.cassidian.com
www.01db-metravib.com
Информация