Même de jour, la vie des parachutistes lors du débarquement d'un véhicule de combat d'infanterie ou d'un véhicule blindé de transport de troupes dépend de l'atteinte au plus tôt du niveau maximal de connaissance de la situation, sans parler de l'atterrissage de nuit au cours d'une bataille, lorsque la sécurité de la force de débarquement dépend presque entièrement des technologies des capteurs
Depuis plus d'une décennie, des systèmes optoélectroniques sont installés dans les véhicules militaires pour surveiller et viser, par exemple, des dispositifs de vision nocturne, des systèmes d'amélioration de la vision technique du conducteur, et récemment, ils intègrent des systèmes de vision panoramique soit dans de nouveaux véhicules. ou en tant que systèmes supplémentaires pour les mises à niveau
De nos jours, tout évolue très rapidement grâce à la combinaison de capteurs numériques et d'une architecture électronique intégrée, alors qu'il existe une nette tendance à installer des systèmes multi-capteurs configurables automatiquement qui peuvent fonctionner ensemble de manière transparente afin d'offrir une conscience situationnelle nettement meilleure (la qualité de perception complexe d'informations hétérogènes dans un même volume spatio-temporel) en comparaison de ce qu'avaient auparavant les équipages de véhicules blindés, limités en revue.
Comme indiqué dans la société Finmeccanica, aujourd'hui, un niveau accru d'appropriation de la situation et la capacité d'identifier, de suivre et de marquer des cibles mobiles en mouvement sont d'une importance cruciale et déterminent les tendances de développement et d'expansion de ce marché. Les systèmes d'armes et les dispositifs d'observation affectent directement l'efficacité d'un véhicule de combat dans l'accomplissement de sa tâche principale et, par conséquent, les capteurs dotés des caractéristiques les plus élevées sont de plus en plus demandés.
Parallèlement, les progrès de la microélectronique et de l'optique rendent les systèmes de vision nocturne plus abordables, et à cet égard, de plus en plus de pays souhaitent créer une base industrielle pour la production de composants pour ce type d'équipement. Les besoins du conducteur en systèmes de vision nocturne peuvent être principalement satisfaits par des capteurs à courte portée (généralement des caméras infrarouges ou de télévision non refroidies), tandis que les capteurs de vision panoramique deviennent une partie intégrante des véhicules blindés de transport de troupes et des véhicules de combat d'infanterie, puisque l'équipage et les troupes besoin d'avoir une vue panoramique constante.
Le CV90 BMP, équipé de plusieurs caméras fournissant des images 24h/24 et 7j/7, sert de plate-forme expérimentale pour le système de réalité augmentée Battle View 360 de BAE Systems, qui vous permet d'obtenir une image "circulaire" et de l'afficher sur les écrans montés sur casque. de l'équipage et des troupes
À l'aide d'écrans montés sur casque, tout le monde dans le véhicule avec le système de réalité augmentée Battle View 360 reçoit une vue panoramique; et il ne doit pas nécessairement être dérivé des technologies de guide de lumière Q-Sight et Q-Warrior de BAE Systems
Réalité augmentée
En plus de ces systèmes clés qui ont déjà fait leurs preuves, la connexion de capteurs avec des écrans avancés et des systèmes de gestion de l'information permet aux équipages de passer dans le monde de la réalité augmentée, dans laquelle les informations sur leurs unités, l'ennemi, les routes, les repères peuvent être présentés à leur attention au bon moment. obstacles ainsi que des milliers d'autres messages et informations. Bien que ce concept soit bien connu dans l'aviation militaire, les véhicules terrestres pourraient bientôt le surpasser dans ce domaine, car le poids, la taille, la consommation d'énergie et les caractéristiques de coût des capteurs et des systèmes informatiques sont réduits, et le temps et les efforts consacrés au processus de certification sont nettement moins que dans l'aviation. …
En outre, comme l'a noté Dan Lindell, responsable des véhicules de combat de la branche suédoise de Hagglunds de BAE Systems, ces technologies modifient les machines elles-mêmes. « Nous repensons les machines pour intégrer ces systèmes… Premièrement, au cours des cinq à six dernières années, nous avons doublé la puissance distribuée dans la machine et nous constatons que la consommation d'énergie ne cesse d'augmenter. L'entreprise continue de travailler sur des entraînements électriques et hybrides (un moteur traditionnel via un générateur alimente des moteurs électriques) pour ses voitures. Lindell soutient que le facteur humain est également important pour la technologie optoélectronique. « Comment représenter toutes ces données et images sensorielles que nous souhaitons diffuser à l'équipage ? C'est un très gros problème pour nous."
Un système est en cours de développement qui met particulièrement l'accent sur la connaissance de la situation et l'intégration des facteurs humains. Le système de réalité augmentée BattleView 360 est basé sur un système de cartographie numérique. Elle collectionne. Suit et affiche un fragment du terrain qui intéresse l'équipage. Lorsqu'ils portent un casque avec BattleView 360, ceux qui sont assis dans la voiture obtiennent une image "circulaire" externe. Dans le même temps, ils reçoivent rapidement des messages sur l'évolution de la situation et la désignation de cibles pour ouvrir le feu. L'équipage du véhicule de combat peut interagir avec BattleView 360 de deux manières, via un casque ou une tablette. BAE Systems, en coopération avec sa filiale britannique, fait actuellement la démonstration de son système BattleView 360 installé sur le CV90 BMP dans plusieurs pays. Le directeur de programme Andy Thain connaît très bien le marché de l'imagerie et de la connaissance de la situation pour les véhicules militaires. « Nous constatons certainement un intérêt croissant en Europe et aux États-Unis, en particulier dans le domaine de la recherche, pour les systèmes de connaissance de la situation pour ces véhicules de combat, en particulier pour les véhicules blindés de transport de troupes et les véhicules de combat d'infanterie, et à l'avenir pour d'autres types de véhicules. »
M. Thane a déclaré que la société a un certain nombre de contrats liés à divers projets de recherche au Royaume-Uni et aux États-Unis dans lesquels d'autres sociétés sont également impliquées. « Les systèmes que nous développons et étudions ajoutent des capacités au conducteur, au tireur et au commandant du véhicule et leur offrent une visibilité panoramique nettement meilleure qu'avec les périscopes actuels ou les fenêtres à fentes très étroites courantes dans les véhicules militaires. » Pour l'équipe de débarquement à l'arrière du véhicule, la maîtrise de la situation est importante, puisqu'elle a besoin de savoir ce qui l'attend avant de débarquer du véhicule. "Ce pourrait être n'importe quel parachutiste, mais très probablement un chef d'escouade suivi de ses subordonnés."
En termes de géographie, "il y a de l'intérêt et de l'activité aux États-Unis et dans toute l'Europe", a noté Thane, par exemple, les sept opérateurs de machines CV90 en Europe (Danemark, Estonie, Finlande, Pays-Bas, Norvège, Suisse et Suède) envisagent intégrant le système Battle View 360 lors de la mise à niveau de vos véhicules. Aux États-Unis, des organisations militaires comme le Command for Doctrine and Combat Training (TRADOC) et le Communications Electronics Research Center (CERDEC) travaillent sur des systèmes circulaires de connaissance de la situation, tout comme le British Defence Science and Technology Laboratory (DSTL).
Problèmes d'intégration
L'un des problèmes associés à l'intégration de telles technologies réside dans les caractéristiques de conception d'un modèle spécifique de véhicule de combat, par exemple, pour un système de vue circulaire, il est nécessaire de trouver une place sur la coque, l'alimentation électrique et la transmission des données. lignes. De plus, les images des caméras doivent être affichées pour fournir une visualisation transparente simultanée pour tout le monde dans la voiture; tout cela nécessite une puissance de calcul importante, une connaissance des facteurs humains et une expérience dans le développement de logiciels spécialisés."Le traitement des données elles-mêmes n'est pas un gros problème, le problème est de fabriquer des écrans suffisamment puissants pour être utilisés sur des véhicules militaires", a poursuivi Thane. « Nos écrans étaient auparavant installés sur des avions à réaction et des hélicoptères. Prendre cette technologie et la rendre résistante et inviolable est vraiment difficile, mais faisable, car les composants optiques dont nous disposons sont suffisamment solides et compacts. »
À cet égard, il convient de s'attarder sur diverses technologies d'affichage de casque, y compris les guides d'ondes optiques utilisés dans le système Q-Sight de BAE Systems et ses modifications, bien que cela ne signifie pas l'intégration obligatoire de la technologie Q-Sight dans le système Battle View 360, puisque la société développe d'autres petites technologies d'affichage robustes. Thane se souvenait des remarques piquantes des soldats se déplaçant avec les écrans à l'intérieur de la voiture, surtout lorsqu'ils se cognaient la tête contre quelque chose. « Quoi qu'il en soit, nous avons pu passer à travers ces conditions d'exploitation.
En plus des protocoles de conversion couramment utilisés pour transmettre les données de différents capteurs de différents fabricants au même réseau, se pose le problème de l'assemblage ou de l'alignement des images. « Cela signifie combiner des images de capteurs visibles et infrarouges avec différents principes de fonctionnement, différents objectifs et champs de vision, et les rendre compatibles les uns avec les autres », a déclaré Richard Hadfield, responsable technique de Battle View 360 chez BAE Systems. "Nous effectuons un zoom avant et arrière en temps réel pour créer un dôme virtuel, puis insérons ces capteurs dans ce dôme virtuel." Un autre problème technique, évoqué par Hadfield, est le suivi simultané du mouvement des têtes de plusieurs personnes, car elles peuvent regarder dans des directions différentes. Il a déclaré que la société avait une solution pour cela, qui comprend un dispositif de suivi dans chaque casque et un ensemble de capteurs de suivi répartis dans tout l'intérieur du véhicule.
Aussi précise que possible, la synchronisation avec le monde extérieur des images affichées est l'un des problèmes ergonomiques les plus importants. "Vous devez vous assurer que les personnes utilisant le système ne sont pas mal à l'aise avec la latence ou la latence", a déclaré Hadfield. "Nous pensons avoir bien compris et supprimé le retard, mais je ne peux pas dire comment." La façon dont les utilisateurs interagissent avec les écrans qu'ils portent sur la tête est également un problème important, et pour résoudre ce problème, BAE Systems a introduit un élément basé sur un logiciel MIME (Map and Image Management Engine) « hautement fiable » qui fonctionne efficacement avec le milieu des années 90 sur divers avions militaires britanniques. "Nous avons adapté cet outil pour une utilisation terrestre et inclus une tonne de fonctionnalités qui gère le terrain, afin que nous puissions, par exemple, planifier des itinéraires en utilisant les caractéristiques du terrain, et tout cela est faisable pour tout type de véhicule", a ajouté Hadfield.
Les caméras thermiques haut de gamme de Finmeccanica utilisent un capteur MCT haute résolution de troisième génération pour fournir une excellente qualité d'image, de jour comme de nuit et par mauvaise visibilité. Ces caméras peuvent être intégrées dans une grande variété de systèmes d'imagerie de véhicules
Sortie d'informations
Le logiciel MIME interagit via le réseau de communication du véhicule avec le système de contrôle de combat et/ou le système de détection et d'acquisition de cibles, en comparant les données reçues et en les filtrant afin de fournir à chaque utilisateur les informations nécessaires et précisément dosées et d'éliminer la charge d'informations excessive."Obtenir trop d'informations est presque aussi mauvais que de fournir trop peu d'informations", a déclaré Hadfield. - C'est-à-dire que nous avons une tâche de plus: que devrait et que ne devrait pas être vu par une personne en particulier ?
Peder Sjolund, co-développeur et responsable de programme de BattleView 360 chez BAE Systems Hagglunds, a déclaré avoir travaillé avec des équipages de véhicules de combat expérimentés pour comprendre de quelles informations ils ont besoin dans chaque situation et quelles devraient être les contraintes. "Nous avons fait venir quelques commandants de chars et de BMP pour entamer une discussion sur la quantité d'informations qu'ils peuvent gérer dans différents scénarios", a-t-il déclaré. - L'un des scénarios peut être une marche, et le second peut être un combat rapproché. Si vous êtes en marche, alors vous êtes vraiment concentré sur l'itinéraire, où seront les prochains points de collecte, combien de temps vous conduirez, combien de carburant est disponible et quelle vitesse est nécessaire pour se rendre au point de collecte à un moment donné. temps », a ajouté Hadfield. "Mais ensuite, à mesure que vous vous rapprochez du but, des menaces commencent à apparaître, puis vous entrez dans différentes étapes de la mission de combat, et évidemment les informations que vous voyez vont changer."
Sjolund a déclaré que la société a combiné ces informations entrantes avec le concept d'écrans montés sur casque pour les équipages d'avions, ce qui est le meilleur moyen d'obtenir des informations utiles pour ceux qui sont assis dans la voiture lorsque tout l'espace intérieur n'est pas rempli d'écrans, souvent là n'y a pas assez d'espace ou d'énergie disponible pour eux, ou les deux à la fois. Le module sur chaque casque dispose d'un capteur de mouvement de tête individuel et d'un dispositif de connexion à un système de contrôle de mini-combat basé sur le logiciel MIME, qui permet à chaque utilisateur d'afficher une image du bon capteur avec les informations tactiques nécessaires superposées.
La plupart des véhicules blindés ne permettent pas une bonne vue, c'est pourquoi les systèmes de caméras de tous types sont répandus, dont la plupart incluent des caméras de vision nocturne CMOS (complémentaire métal oxyde semi-conducteur)
Plus de capteurs
Comme le note la société Finmeccanica, alors que le nombre de capteurs installés sur les véhicules militaires ne cesse de croître, la combinaison de technologies est assez stable, même si elles sont constamment améliorées. Un système de visée typique comprend un capteur de vision nocturne (généralement infrarouge), un viseur diurne (optique ou de télévision) et un télémètre laser. Pour répondre à des exigences particulières, des capteurs supplémentaires tels que des illuminateurs / pointeurs laser sont souvent intégrés. Pour les systèmes de vision du conducteur et de conscience de la situation, la télévision et les caméras thermiques sont suffisantes.
L'optronique plug and play reste attractive pour les véhicules de combat; par exemple, cette tendance est étayée par la popularité de la famille POP (Plug-in Optronic Payload) d'Israel Aerospace Industries de systèmes d'observation et d'observation de jour et de nuit gyrostabilisés. La famille POP comprend six systèmes, chacun avec sa propre configuration. En même temps, ils ont tous un haut niveau de modularité et peuvent accepter des "sections" spéciales avec ces capteurs qui sont déterminés par les exigences de l'utilisateur. Ces sections peuvent être remplacées sur le terrain si nécessaire, et à l'avenir, il sera facile de mettre à niveau la famille POP à mesure que de nouvelles technologies d'optocoupleurs seront disponibles.
Les caméras infrarouges non refroidies deviennent de plus en plus populaires dans les applications « générales », telles que l'amélioration de la qualité de la vision du conducteur, mais les caméras infrarouges refroidies restent indispensables lorsqu'une imagerie de haute qualité est requise. Quant aux viseurs d'armes, les dispositifs traditionnels à ondes longues (8-12 microns) évoluent actuellement vers des dispositifs multi-portées, c'est-à-dire en ajoutant des capteurs à ondes moyennes (3-5 microns). Dans certaines applications générales de bas niveau, c'est-à-dire dans des tâches où la visibilité ne joue pas un rôle important, des capteurs fonctionnant dans la région infrarouge proche (grande onde) du spectre sont actuellement utilisés avec des caméras de télévision peu coûteuses.
Finmeccanica pense que la technologie de fabrication de circuits basés sur des structures complémentaires métal-oxyde-semiconducteur (CMOS) remplacera progressivement les caméras CCD dans le domaine visible, et des technologies plus exotiques telles que la région infrarouge lointaine (ondes courtes) du spectre seront encore développées.. Selon la société, les capacités de cette région du spectre sont différentes des gammes infrarouges à ondes moyennes et à ondes longues. Il peut être utile pour certaines applications spécialisées, bien que son coût relativement élevé puisse actuellement limiter la demande militaire. En plus des progrès technologiques basés sur des longueurs d'onde moins connues, les progrès continus de la technologie des capteurs permettent à la fois des détecteurs infrarouges refroidis et non refroidis avec des matrices plus petites, une résolution plus élevée et/ou des diaphragmes optiques (ouverture) plus petits.
Les écrans de véhicules modernes typiques sont des écrans renforcés dotés de fonctionnalités spéciales pour maximiser la qualité des images monochromes des caméras infrarouges. Les systèmes les plus récents sont des panneaux LCD à écran plat multifonctionnels en réseau avec un logiciel qui peut afficher plusieurs images en même temps, superposer des graphiques haute résolution et améliorer la qualité de l'image. Leur développement, entraîné par la disponibilité de la technologie des panneaux commerciaux, s'oriente vers une meilleure qualité d'image (y compris une définition plus élevée), plus de bande passante réseau interne et plus de puissance de calcul.
Avantages et inconvénients
En ce qui concerne le développement des écrans montés sur casque, Finmeccanica a cité les forces et les faiblesses de la technologie existante. Les avantages comprennent la compacité, la possibilité de fonctionner avec ou sans casque et une consommation d'énergie relativement faible. Leurs inconvénients, selon l'entreprise, comprennent le coût, une mauvaise protection contre les dommages, la fatigue du propriétaire et, éventuellement, la limitation de la capacité d'effectuer certaines tâches dans la voiture, ainsi que la nécessité d'un dispositif de sauvegarde. La conclusion que Finmeccanica a tirée de l'analyse des avantages et des inconvénients est que dans un avenir proche, les écrans montés sur casque ne seront pas largement utilisés dans les véhicules militaires. Cependant, la société est plus optimiste quant aux perspectives de la réalité augmentée (ajout d'objets imaginaires à des images d'objets dans le monde réel, généralement une propriété d'information auxiliaire), qui peut être obtenue sans écrans montés sur casque. "La réalité augmentée a un potentiel énorme car elle améliore la présentation des informations à l'équipage, ce qui peut aider à la détection et au ciblage." Sans surprise, presque tous leurs clients se sont concentrés principalement sur le prix et les performances, mais Finmeccanica souligne que ces facteurs dépendent de l'application. En règle générale, le client est prêt à investir davantage lorsque des solutions au niveau du système sont nécessaires (par exemple, la lutte contre l'incendie ou la connaissance de la situation), non seulement parce qu'elles sont plus chères, mais principalement parce que les exigences sont plus strictes et cela empêche l'utilisation de solutions moins chères. et des équipements moins fonctionnels des fournisseurs du segment inférieur. Avec des exigences moins strictes, l'accent mis sur les coûts permet d'impliquer un plus large éventail de fournisseurs concurrents.
Avis d'experts
Emmanuelle Bercier, responsable des ventes chez ULIS (une division de la société française de technologie infrarouge Sofradir), qui fabrique des imageurs thermiques non refroidis, a remarqué que les exigences des militaires deviennent de plus en plus spécifiques en termes de fonctionnalités souhaitées. Cela comprend des systèmes de vision améliorés pour les conducteurs, une meilleure connaissance de la situation locale pour protéger les véhicules et l'intégration dans des stations d'armes télécommandées (RWM), par exemple, pour le guidage des armes. "Nous voyons deux défis principaux", a poursuivi Bercier. - Premièrement, améliorer les performances afin d'obtenir un champ de vision plus large, par exemple, 180 degrés pour le système de vision du conducteur, ou augmenter la plage de reconnaissance du système local de conscience situationnelle et du DBA… Deuxièmement, le développement d'équipements avec dimensions plus petites, plus légères, avec moins de consommation d'énergie. Alors que nous avons parfois affaire à de grosses machines, le volume disponible pour tout équipement est toujours un problème. »
En termes de nouvelles technologies potentiellement perturbatrices, M. Bercier estime que les capteurs CMOS couvrant le spectre visible et le proche infrarouge sont de bons candidats pour les futurs dispositifs de vision du conducteur tout temps, et il en va de même pour les systèmes infrarouges à ondes courtes. « Les nouvelles technologies seront difficiles à atteindre le niveau de maturité et de qualifications requis pour ce type d'applications. Nous verrons ce qui se passera dans les dix prochaines années, mais les capteurs d'imagerie thermique sont déjà basés sur des technologies éprouvées qui continuent d'augmenter à la fois les capacités et de réduire les coûts. »
Lorsqu'on lui a demandé où, d'un point de vue géographique, l'ensemble du processus de développement et d'approvisionnement est effectué, Dan Lindell a déclaré que l'Occident parle et effectue des tests, tandis que l'Est fournit déjà des produits finis. « Nous voyons que beaucoup de choses qui sont discutées et montrées lors des expositions sont vraiment intégrées en Russie, ainsi qu'en Chine. Nous voyons des besoins assez clairs pour des systèmes de ce type en Asie du Sud-Est, alors que les pays occidentaux parlent et essaient de faire quelque chose, certains dans une moindre mesure, certains dans une plus grande mesure. »
