Комплексная система отображения
Comprehensive Display System (CDS) — система командования, контроля и координации Британского Королевского флота (RN), которая работала с радаром обнаружения/поиска Type 984 . [1] Начиная с 1957 года система была установлена в общей сложности на шести кораблях. ВМС США закупили прототип CDS и произвели двадцать собственных версий Electronic Data System ( EDS ). Они использовались на ряде кораблей до 1968 года. Модифицированная версия, система обработки данных , использовалась с AMES Type 82 радаром Королевскими ВВС , и ВВС США почти также использовали ее.
CDS позволяла операторам назначать объектам на радаре различные идентификаторы и объединять их на одном дисплее, что позволяло офицерам-перехватчикам иметь единое отображение местоположения, размера рейда и высоты. CDS облегчила операторам направление дружественных истребителей на курсы перехвата неизвестных целей, а более поздние версии могли автоматически рассчитывать точки перехвата. Основная идея CDS имела огромное влияние в военных кругах и привела к появлению компьютеризированных версий в форме DATAR , Naval Tactical Data System и SAGE .
Трекбол Ральфом (известный в то время как «трекер мячей») был изобретен Бенджамином в рамках его работы в CDS в 1946 году. [2] [3] Прототип, названный роликовым шариком , был запатентован в 1947 году. [3] но хранится в секрете внутри армии. [2] [3] Он заложил основу для таких устройств ввода, как компьютерная мышь . Производственные подразделения использовали джойстик вместо трекбола.
История [ править ]
Начальная работа [ править ]
В послевоенное время компания Elliott Brothers начала концентрироваться на решениях по автоматизации управления огнем , а 1 декабря 1946 года они начали работу над тем, что впоследствии превратилось в CDS. Первоначальная идея заключалась в том, чтобы собрать данные ASDIC о различных целях с разных кораблей в целевой группе, а затем создать единое унифицированное изображение с использованием новой системы отображения, которая накладывала символы на широкоформатный радиолокационный дисплей индикатора плана-положения (PPI). [а] Эллиотт получил патент на эту «раздражительную» систему в 1947 году. [4]
Хотя первоначальная концепция заключалась в объединении данных ASDIC, в 1947 году внимание было обращено на проблему построения графиков самолетов; [5] К концу Второй мировой войны управление неавтоматизированными истребителями союзников испытало насыщение и ухудшилось эффективность, когда оно подвергалось атакам камикадзе . [6] Ключевым достижением стала новая попытка разработать мощную 3D-радарную систему, которая заменит предыдущие конструкции. В конечном итоге известный как радар Тип 984 , он настолько увеличил объем доступных данных, что их отображение на графике стало серьезной проблемой. [7]
Первая полная система для использования в самолетах была продемонстрирована в исследовательском центре Эллиотта в Борехамвуде в июне 1950 года. В конечном итоге это привело к заключению контракта на поставку двух прототипов; оригинальный прототип был доставлен как «X1» в Адмиралтейский научно-исследовательский институт в Уитли в 1951 году, а вторая недавно построенная модель, «X2», была оплачена Судовым США ВМС бюро США , но официально была передана в постоянную аренду ВМС . Исследовательская лаборатория ВМС США . [8] [9]
Использование Королевского
Поначалу острой необходимости в CDS не было, и производство не велось. Однако разработка ракеты Seaslug положила начало серии событий, которые несколько лет спустя привели к появлению CDS. [10] Seaslug потребовались дальнобойность и определение высоты Типа 984. [11] но эсминцы типа «Каунти» , единственные корабли, вооруженные «Сислагами» [б] были слишком малы, чтобы нести большой радар. [с] [11]
Решением было добавить в CDS канал цифровой передачи данных, называемый передачей цифрового изображения (DPT) или Link I; [14] использование цифровой связи могло быть вдохновлено цифровой связью DATAR. [15] Авианосец передал радиолокационные контактные данные со своего Типа 984 через DPT на сопровождающие эсминцы округа. [14] которые использовали эти данные для обнаружения целей с помощью своих меньших радаров для Seaslug. Компания Pye Ltd. получила производственный контракт. [9]
Комбинация CDS/Type 984 поступила на вооружение HMS Victorious. [16] в 1958 году, [10] был установлен во время обширного послевоенного ремонта корабля. [16] 15-20 июля 1959 года корабль участвовал в военных учениях Riptide вместе с ВМС США и продемонстрировал эффективность системы; CDS обеспечил «решающее преимущество», которое позволило худшим истребителям RN «значительно превзойти» истребители USN. [16] [14] ВМС США не смогли насытить направление истребителей РН. [10]
За этим последовала установка CDS на новый HMS Hermes и первую партию из четырех из восьми эсминцев класса County. [8] Разработчики оригинальной CDS не знали, что другое подразделение компании Elliott разрабатывало чисто электронную версию той же базовой концепции, Action Data Automation , и развитая версия этой системы в конечном итоге заменит исходную модель на большинстве кораблей RN. [9]
Британская армия и Королевские ВВС [ править ]
Начиная с 1949 года, британская армия начала разработку нового радара тактического управления , который должен был обеспечивать раннее предупреждение и информацию о вводе в бой до шестнадцати рассредоточенных батарей зенитной артиллерии, рассредоточенных по территории города. Это представляло ту же проблему, с которой столкнулся ВМФ со своими рассредоточенными эсминцами; у зенитных орудий были небольшие радары, но они не давали дальней картины боя в целом. Они узнали о CDS и заинтересовались его адаптацией к новому радару. В ходе разработки в 1953 году роль противовоздушной обороны Великобритании перешла от армии к Королевским ВВС , которые взялись за разработку и переименовали радар в AMES Type 82 . [17]
В этой роли переименованная Система обработки данных (DHS) была несколько более сложной и состояла из отдельных операторов, которые занимались первоначальным обнаружением и выбором интересных следов, а затем передавали эти следы детальным следопытам, которые продолжали точное отслеживание целей. Третья группа операторов передала отдельные радары определения высоты (если они используются) и запросчики опознавания «свой-чужой» , реже передавая эту информацию в систему. Эти подробные треки затем можно было бы отправить на объекты ПВО, где данные могли бы автоматически сигнализировать или «накладываться» на их местные радары. [18]
Тип 82 использовался по назначению в военных целях лишь в течение короткого периода, прежде чем был передан смешанной военной и гражданской роли в управлении воздушным движением в центральных графствах. В этой роли DHS оказалось неоценимым при обработке большого количества рейсов самолетов. Система оставалась в эксплуатации до 1980-х годов. [19]
[ править ]
Военно-морские силы США были «поражены» демонстрацией CDS, когда они посетили Борехамвуд в 1950 году. Это привело к созданию модели X2, которая прибыла в Военно-морской исследовательский центр в 1952 году. X2 «много сделал для продажи концепции» CDS. , но нашли много волнующих их деталей. [5]
Прежде всего, это был его размер, который ограничивал его использование более крупными кораблями. Их больше интересовала система, которую можно было бы использовать на большей части флота. Они также обнаружили, что он чувствителен к изменениям температуры, ему не хватает точности, а из-за большого количества движущихся частей его трудно обслуживать. Последняя проблема заключалась в том, что им нужна была система, способная отслеживать сотни объектов, а не десятки, а добавление дополнительных каналов в CDS было бы дорогостоящим. [8]
Это привело к созданию их собственной версии — Электронной системы данных. Он был очень похож на оригинальный CDS, но включал ряд изменений в деталях. Доволен результатами, в 1955 году Судовое бюро направило компании Motorola контракт на постройку 20 систем EDS. Первый был установлен на авианосце USS Willis A. Lee в 1956 году, затем на четырех кораблях 262-й дивизии эсминцев, а также на ряде крейсеров с управляемыми ракетами. Во время испытаний в 1959 году корабли проекта 262 смогли обмениваться данными с помощью ССА-21 на дальностях до 400 миль (640 км). [20]
Большинство этих подразделений использовались до 1960-х годов и, наконец, были заменены в 1968 году системой тактических данных ВМФ . [20]
Интерес США ВВС
Прототип CDS также был рассмотрен ВВС США , которые в то время изучали свои потребности в воздушной прокладке. Они уже участвовали в проекте, который в конечном итоге превратился в полностью цифровую систему SAGE , но также изучали альтернативы. Один из них был предложен Мичиганском университете при исследовательским центром Willow Run , который предложил добавить в CDS систему передачи данных. [21] В конечном итоге ВВС продолжили первоначальную разработку SAGE, чьи компьютеры AN/FSQ-7 были самыми большими из когда-либо созданных. [10]
Описание [ править ]
«Х» версии [ править ]
Система CDS имела несколько уровней входных данных, которые формировали общую картину воздуха. Все началось с того, что операторы сидели за обычными радиолокационными дисплеями, оснащенными джойстиком . джойстика Внутренние потенциометры создавали изменяющееся напряжение по X и Y при движении джойстика. Эти сигналы отправлялись на отклоняющие пластины отдельного канала дисплея электронно-лучевой трубки , накладывая точку на существующие радиолокационные изображения для создания курсора . Вдоль дисплея располагался ряд кнопок, которые позволяли оператору указать, что он поместил курсор на одну из восьми целей. [8]
Данные были собраны с помощью оборудования для скоординированного отображения (CDE). Внутри CDE использовался шаговый переключатель телефона для периодического подключения к каждому из дисплеев оператора по очереди. В зависимости от того, какая кнопка в этот момент удерживалась на пульте ввода, переключатель подключал джойстик оператора к одной из 96 пар серводвигателей, подключенных к потенциометрам. Напряжение от джойстика заставляло серводвигатель вращать внутренний потенциометр CDE так, чтобы оно соответствовало значению потенциометра на джойстике, тем самым копируя его значение. [8]
Значение этих внутренних потенциометров также отправлялось обратно на консоли ввода, создавая на экране «вспышку», соответствующую базовым данным радара, но не перемещающуюся. Затем операторы могли увидеть, насколько изменилась цель с момента последнего обновления CDE, а затем расставить приоритеты, какие из них они хотят обновить. [8] В версиях прототипа было только три станции ввода, позволяющие отслеживать в общей сложности 24 цели, но они также могли считывать еще до восьми входных данных из внешних источников, номинально данных с других кораблей. Серийная версия будет иметь больше станций ввода, чтобы полностью расширить возможности CDE. [5]
Помимо потенциометров кодирования, CDE также содержал серию десятипозиционных односелекторных переключателей, которые использовались для кодирования дополнительной числовой информации для каждого входа. Они включали двузначный номер трека: одну цифру, обозначающую большую, среднюю или малую высоту, цифру, указывающую, был ли он дружественным, враждебным или неопознанным, и еще одну, указывающую, был ли это одиночный самолет, небольшая группа или большое формирование. [8]
Выходные данные CDE отправлялись на отдельный широкоформатный дисплей индикатора положения в плане (PPI). Быстро перемещаясь по потенциометрам, луч на дисплее вызывал появление на экране серии пятен, обозначающих расположение (до) 96 целей. Оператор мог выбирать для отображения разные наборы целей, например, только высотные или только дружественные самолеты. [8] Прототипы также включали в себя «конференц-дисплей», фотодисплей размером 24 дюйма (610 мм) , который обновлялся каждые 15 секунд и был достаточно большим, чтобы позволить нескольким операторам просматривать одни и те же изображения. [4]
Первоначально система рассматривала возможность использования разноцветного диска, который вращался перед дисплеем PPI и рассчитывался так, чтобы символы рисовались, пока на дисплее находился определенный цвет. Эта концепция, которая была распространена в ранних механических телевизионных системах той эпохи, позволяла разным символам иметь разные цвета. [5] Когда этот метод оказался непрактичным, концепция была изменена на использование других символов. При этом использовалась серия из десяти символов для обозначения другого номера группы. Количество самолетов обозначалось путем постепенного заполнения символа, а высота - путем размещения линии справа от символа, которая представляла собой точку для малой высоты, половину высоты символа для средней высоты и всю высоту для высокой. [5]
Например, если бы трек 41, который помещает его в группу 4, представлял собой небольшую группу самолетов, летевших на средней высоте, он выглядел бы как треугольник (символ группы 4) с заполненной правой половиной, обозначающей небольшую группу. и полоса средней высоты справа от него, обозначающая среднюю высоту. Номер пути и высота в виде « ангелов » отображались в левом верхнем и нижнем углу символа. [5]
Серийные модели [ править ]
В исходной концепции CDS для кодирования данных использовался сложный набор двигателей и потенциометров, который было трудно поддерживать должным образом. Решением Пая для серийной версии было заменить их конденсаторами , которые сохраняли напряжение, соответствующее положению джойстика. Поскольку напряжение медленно утекало из конденсаторов, обновления памяти для обеспечения точности система использовала систему . Это значительно улучшило доступность системы. [5]
В производственной версии использовалась упрощенная система отображения, в которой были удалены символы. Вместо них отображалось исходное изображение радара, но окруженное дополнительными данными в виде двузначных чисел. Номер пути остался в левом верхнем углу, но высота переместилась в правый нижний угол. Вверху справа был номер хранилища , локального набора регистров, хранящих этот трек. Это позволило системе иметь глобальный номер отслеживания для всей оперативной группы, в то время как каждая получающая CDS могла присвоить его другому локальному идентификатору. В правом нижнем углу в первой цифре была категория, а во второй - размер (одиночка, небольшая группа, большое формирование; 1, 2, 3). [5]
Более поздним дополнением стала возможность отслеживать скорость целей - концепция, взятая из американской работы над моделью X2. При этом использовалась интегрирующая схема для измерения разницы в положении между последующими измерениями любой заданной дорожки. Эта информация также передавалась на отдельный аналоговый компьютер, который автоматически рассчитывал места перехвата, что значительно упрощало построение нескольких перехватов. В этой версии также добавлены дополнительные входы, которые передавали информацию о готовности с авианосцев и ракетных крейсеров , что позволяло офицерам-перехватчикам выбирать, какое вооружение назначать для данной цели. Эта информация передавалась с корабля на корабль с использованием нового канала передачи данных, известного как система передачи цифровых графиков (DPT), которая также могла совместно использовать треки. [5]
Серийные модели различались по размеру и мощности. Устройство, подходящее к Victorious , имело 48 гусениц, у Hermes было меньше места, поэтому в его системе было 32 гусеницы, а в системах класса County - 24. [22]
ЭЦП [ править ]
Чтобы решить проблемы механической надежности, наблюдавшиеся в X2, в 1953 году NRL адаптировала свою CDS для хранения данных с использованием конденсаторов вместо потенциометров - изменение, которое позже будет скопировано серийной CDS. В результате консоли ввода остались единственными основными движущимися частями. Они дополнительно модифицировали свои устройства, заменив трекбол электропроводящим листом стекла, на который пользователь нажимал металлическим щупом. Затем сборку поместили поверх неизмененного дисплея станции ввода. [23]
Дополнительное изменение в центральном блоке добавило второй набор конденсаторов для каждого канала. При каждой выборке каналов во входных блоках значения считывались в попеременный набор конденсаторов в CDE. Это привело к регистрации изменений положения между сканированиями. На дисплее значения этих двух измерений быстро менялись, в результате чего точки превращались в короткие тире, непосредственно указывая направление и скорость движения. Наконец, они добавили блок AN/SSA-21, который считывал значения и отправлял их в виде телетайпных сигналов на другие корабли, где их можно было преобразовать обратно в аналоговые сигналы для отображения там. [23]
Многие из этих изменений появились и в серийных версиях CDS, которые отличались прежде всего методом ввода. [5]
См. также [ править ]
Примечания [ править ]
- ^ Концепция, лежащая в основе CDS, идентична концепции канадской системы DATAR , разработка которой началась вскоре после появления CDS.
- ↑ В 1955 году ожидалось, что «Силуг» вооружит большой крейсер и, в конечном итоге, эсминец класса «Каунти». [10] но через несколько лет крейсер сняли. [12]
- ^ Проектные исследования показали, что на эсминце можно было разместить только два из следующих орудий: Seaslug, 4,5-дюймовые орудия и Тип 984. Орудия предназначались для холодных и «теплых» военных задач. [13] и не считались необходимыми для защиты авианосцев от воздушного нападения. [12]
Ссылки [ править ]
- ^ Хенсон, Джейсон В. «3D-радар Тип 984» . Штаб Гарпуна. Архивировано из оригинала 4 декабря 2013 года . Проверено 26 июня 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Коппинг, Джаспер (11 июля 2013 г.). «Британец: «Я изобрел компьютерную мышь на 20 лет раньше американцев » . Телеграф . Проверено 18 июля 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с Хилл, Питер CJ (16 сентября 2005 г.). «РАЛЬФ БЕНДЖАМИН: Интервью, проведенное Питером Си Джей Хиллом» (Интервью). Интервью №465. Центр истории IEEE, Институт инженеров по электротехнике и электронике, Inc. Проверено 18 июля 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Военный корабль 2016 , с. 80.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Военный корабль 2016 , с. 81.
- ^ Фридман 2016 , с. 318-319.
- ^ Лавингтон 2011 , с. 11.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Бослоу 2003 , с. 66.
- ^ Jump up to: а б с Лавингтон 2011 , с. 41.
- ^ Jump up to: а б с д и Хардинг 2005 , с. 259.
- ^ Jump up to: а б Фридман 2016 , с. 320-321.
- ^ Jump up to: а б Фридман 2008 , с. 88.
- ^ Фридман 2008 , с. 187.
- ^ Jump up to: а б с Фридман 2016 , с. 321.
- ^ Фридман 2016 , с. 431.
- ^ Jump up to: а б с Фридман 2016 , с. 319.
- ^ Гоф 1993 , с. 107.
- ^ Гоф 1993 , с. 108.
- ^ Гоф 1993 , стр. 275, 291.
- ^ Jump up to: а б Босло, 2003 , стр. 67–68.
- ^ Эдвардс, Пол (1997). Закрытый мир: компьютеры и политика дискурса в Америке времен холодной войны . МТИ Пресс. п. 96. ИСБН 9780262550284 .
- ^ Военный корабль 2016 , с. 82.
- ^ Jump up to: а б Бослоу 2003 , с. 67.
Библиография [ править ]
- Босло, Дэвид (2003). Когда компьютеры отправились в море: оцифровка ВМС США . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9780471472209 .
- Фридман, Норман (2008). Британские эсминцы и фрегаты: Вторая мировая война и после нее . Сифорт. ISBN 9781848320154 .
- Фридман, Норман (2016). Истребители над флотом: ПВО ВМФ от бипланов до холодной войны . Южный Йоркшир, Великобритания: Seaforth Publishing. ISBN 978-1-84832-404-6 .
- Гоф, Джек (1993). Наблюдение за небом: история наземных радаров ПВО Соединенного Королевства Королевских ВВС с 1946 по 1975 год . ХМСО. ISBN 978-0-11-772723-6 .
- Хардинг, Ричард (2005). Королевский флот, 1930-2000: инновации и оборона . Психология Пресс. ISBN 9780714657103 .
- Лавингтон, Саймон (2011). Движущиеся цели: автоматизация Эллиотта и заря компьютерной эпохи в Великобритании . Спрингер. ISBN 9781848829336 .
- Военный корабль 2016 года . Издательство Блумсбери. 2016. ISBN 9781844864379 .