Omfattande displaysystem

The Comprehensive Display System (CDS) var ett kommando-, kontroll- och koordinationssystem från den brittiska kungliga flottan (RN) som fungerade med radarn av typ 984 för upptäckt/sökning . Systemet installerades på totalt sex fartyg med start 1957. Den amerikanska flottan köpte en prototyp av CDS och producerade tjugo av sin egen version, Electronic Data System ( EDS ). Dessa användes på ett antal fartyg fram till 1968. En modifierad version, Data Handling System , användes med AMES Type 82- radarn av Royal Air Force , och US Air Force använde nästan den också.

CDS gjorde det möjligt för operatörer att tilldela objekt på radarskärmen olika ID och kombinerade dem till en enda display som gjorde det möjligt för avlyssningsofficerare att ha en enhetlig visning av plats, raidstorlek och höjd. CDS gjorde det enkelt för operatörer att vektorvänliga jaktplan till avlyssningsbanor med okända mål och senare versioner kunde automatiskt beräkna avlyssningspunkterna. Grundidén med CDS var extremt inflytelserik i militära kretsar och ledde till datoriserade versioner i form av DATAR , Naval Tactical Data System och SAGE .

Styrkulan (känd som "ball tracker" på den tiden) uppfanns av Ralph Benjamin som en del av hans arbete för CDS 1946. Prototypen, kallad roller ball , patenterades 1947, men hölls som hemlig inom militären. Det lade grunden till inmatningsenheter som datormusen . Produktionsenheterna använde en joystick i stället för styrkulan.

Historia

HMS Victorious var det första fartyget som använde CDS. Radarn av typ 984 som matade data till CDS kan ses monterad framför tratten.

Inledande arbete

Under efterkrigstiden började Elliott Brothers koncentrera sig på automationslösningar för brandledning , och den 1 december 1946 började de arbetet med vad som skulle utvecklas till CDS. Den ursprungliga idén var att samla in ASDIC- data om olika mål från olika fartyg i en uppgiftsgrupp och sedan producera en enda enhetlig vy med hjälp av ett nytt displaysystem som överlagrade symboler på en radarskärm med storformat planpositionsindikator (PPI). Elliott fick patent på detta "Peevish"-system 1947.

Även om det ursprungliga konceptet var att näta ASDIC-data, vände uppmärksamheten 1947 till problemet med flygplansritning; mot slutet av andra världskriget upplevde allierad icke-automatiserad jaktplan mättnad och försämrad prestanda när de utsattes för kamikaze -attacker. Nyckelutvecklingen var ett nytt försök att utveckla ett kraftfullt 3D-radarsystem för att ersätta tidigare konstruktioner. Så småningom känd som Type 984-radarn , skulle den öka mängden tillgänglig data så kraftigt att det sågs som ett allvarligt problem att plotta det hela.

Det första kompletta systemet för flygplansrollen demonstrerades vid Elliotts Borehamwood forskningscenter i juni 1950. Detta ledde så småningom till ett kontrakt för två prototypversioner; den ursprungliga prototypen levererades som "X1" till Admiralty Research Establishment i Witley 1951, och en andra nybyggd modell, "X2", som betalades av US Navy 's Bureau of Ships men officiellt på permanent lån till US Naval Research Laboratory .

Royal Navy användning

Till en början fanns det inget akut behov av CDS och produktionen påbörjades inte. Utvecklingen av Seaslug-missilen satte dock igång en rad händelser som ledde till införandet av CDS några år senare. Seaslug krävde lång räckvidd och höjdsökning av Typ 984 men jagarna i länsklass , de enda fartygen beväpnade med Seaslug, var för små för att bära den stora radarn.

Lösningen var att lägga till en digital datalänk till CDS, kallad Digital Picture Transmission (DPT) eller Link I; användandet av en digital länk kan ha inspirerats av DATARs digitala länk. Hangarfartyget överförde radarkontaktdata från sin Type 984 över DPT till de eskorterande County jagarna, som använde data för att lokalisera mål med sina mindre radar för Seaslug. Pye Ltd. fick produktionskontraktet.

CDS/Type 984-kombinationen togs i bruk med HMS Victorious 1958, efter att ha monterats under fartygets omfattande efterkrigsrenovering. Den 15-20 juli 1959 deltog skeppet i Riptide militärövning med den amerikanska flottan och visade systemets effektivitet; CDS gav en "avgörande fördel" som gjorde det möjligt för underlägsna RN-krigare att "överträffa" USN-krigare. USN kunde inte mätta RN fighter riktning.

Detta följdes med att CDS passade till nya HMS Hermes och den första satsen av fyra av de åtta jagarna i länsklass. Okänd för utvecklarna av den ursprungliga CDS, utvecklade en annan division inom Elliott en rent elektronisk version av samma grundläggande koncept, Action Data Automation, och en utvecklad version av detta system skulle i slutändan ersätta den ursprungliga modellen på de flesta RN-fartyg.

brittiska armén och RAF

Från och med 1949 började den brittiska armén utvecklingen av en ny taktisk kontrollradar som skulle ge tidig varning och sätta på information för upp till sexton spridda batterier av luftvärnsartilleri spridda över ett stadsomfattande område. Detta presenterade samma sorts problem som marinen ställdes inför med sina utspridda jagare; AA-vapnen hade små radarer på plats, men dessa gav ingen långdistansbild av striden som helhet. De lärde sig om CDS och blev intresserade av att anpassa den för den nya radarn. Under utvecklingen, 1953, övergick rollen som luftförsvar över Storbritannien från armén till Royal Air Force , som tog upp utvecklingen och döpte om radarn till AMES Type 82 .

I den här rollen var det omdöpta Data Handling System (DHS) något mer komplext, bestående av separata operatörer för att hantera initial upptäckt och plocka ut spår som var intressanta, och sedan lämna över dessa spår till detaljspårare som fortsatte att finspåra målen. En tredje uppsättning operatörer överlämnade separata höjdsökningsradarer (om sådana används) och identifieringsvän-eller-fiende- förhörsledare, vilket matade in den informationen i systemet på en mindre frekvent basis. Dessa detaljerade spår kunde sedan skickas till AA-webbplatserna, där uppgifterna automatiskt kunde visa, eller "lägga på", deras lokala radar.

Typ 82 användes i sin avsedda militära roll under endast en kort period, innan den överfördes till blandad militär/civil flygledningsroll i mittlandet. I denna roll visade sig DHS vara ovärderlig för att hantera ett stort antal flygplansrörelser. Systemet förblev i tjänst under 1980-talet.

US Navy utveckling

US Navy blev "överraskad" av demonstrations-CDS när de besökte Borehamwood 1950. Detta ledde till konstruktionen av X2-modellen, som anlände till Naval Research Center 1952. X2 "gjorde mycket för att sälja konceptet" av CDS , men de hittade många detaljer som berörde dem.

Främst var dess storlek, vilket skulle begränsa den till större fartyg. De var mer intresserade av ett system som kunde användas på en stor del av flottan. De fann också att den var känslig för temperaturförändringar, bristande precision och med tanke på dess stora antal rörliga delar svår att underhålla. Ett sista problem var att de önskade ett system som kunde spåra hundratals objekt, inte dussintals, och att lägga till ytterligare kanaler till CDS skulle bli dyrt.

Detta ledde till deras egen version, Electronic Data System. Detta var mycket likt original-CDS men innehöll ett antal detaljändringar. Nöjda med resultaten skickade Bureau of Ships 1955 ett kontrakt till Motorola för att bygga 20 EDS-system. Den första installerades på USS Willis A. Lee 1956, sedan på de fyra fartygen i Destroyer Division 262, samt ett urval av guidade missilkryssare. Under tester 1959 kunde fartygen på 262 utbyta data med hjälp av SSA-21 på avstånd upp till 400 miles (640 km).

De flesta av dessa enheter återstod i bruk till och med 1960-talet, och ersattes slutligen 1968 av Navy Tactical Data System .

USAF intresse

Prototypen CDS sågs också av det amerikanska flygvapnet , som vid den tiden undersökte sina behov av luftplanering. De var redan involverade i projektet som i slutändan skulle dyka upp som det helt digitala SAGE- systemet men undersökte också alternativ. En av dessa föreslogs av of Michigans Willow Run Research Center , som föreslog att man skulle lägga till ett dataöverföringssystem till CDS. I slutändan fortsatte flygvapnet med den ursprungliga SAGE-utvecklingen, vars AN/FSQ-7- datorer var de största som någonsin byggts.

Beskrivning

"X" versioner

CDS-systemet hade flera lager av input som konstruerade den övergripande luftbilden. Detta började med att operatörer satt vid konventionella radarskärmar som hade utrustats med en joystick . Joystickens interna potentiometrar producerade en växlande spänning i X och Y när spaken rörde sig. Dessa signaler skickades till avböjningsplattorna i en separat kanal i katodstrålerörets display, överlagrade en prick på det befintliga radarbilden för att ge en markör . Längs sidan av displayen fanns en serie knappar som gjorde att operatören kunde indikera att de hade placerat markören på ett av upp till åtta mål.

Data samlades in av Coordinated Display Equipment (CDE). Inuti CDE:n användes en telefonstegströmbrytare för att periodvis ansluta till var och en av operatörens displayer i tur och ordning. Beroende på vilken knapp som hölls nedtryckt på ingångskonsolen vid den tidpunkten kopplade omkopplaren operatörens joystick till ett av 96 par servomotorer kopplade till potentiometrar. Spänningen från joysticken drev servomotorn att rotera CDE:s interna potentiometer för att matcha värdet på den i joysticken, och kopierade därigenom dess värde.

Värdet på de interna potentiometrarna skickades också tillbaka till ingångskonsolerna, vilket skapade en "blip" på skärmen som matchade de underliggande radardata, men som inte rörde sig. Operatörerna kunde sedan se hur mycket målet hade rört sig sedan de senast uppdaterade CDE, och sedan prioritera vilka de ville uppdatera. I prototypversionerna fanns det bara tre inmatningsstationer som gjorde att totalt 24 mål kunde spåras, men de kunde också läsa upp till åtta fler indata från externa källor, nominellt data från andra fartyg. En produktionsversion skulle ha fler inmatningsstationer för att helt utöka funktionerna hos CDE.

Förutom kodningspotentiometrarna innehöll CDE även en serie uniselectoromkopplare med tio lägen som användes för att koda ytterligare numerisk information för varje ingång. Dessa inkluderade ett tvåsiffrigt spårnummer, en ensiffra som anger hög, medel eller låg höjd, en siffra som anger om det var vänligt, fientligt eller oidentifierat och en annan som anger om det var ett enstaka flygplan, en liten grupp eller en stor formation.

Utdata från CDE:n skickades till en separat storformat plan-position indicator ( PPI) display. Genom att snabbt cykla genom potentiometrarna fick strålen i displayen att en serie fläckar visas på skärmen, som representerar platsen för de (upp till) 96 målen. Operatören kunde välja olika uppsättningar av mål att visa, bara de på hög höjd till exempel, eller bara vänliga flygplan. Prototyperna inkluderade också en "konferensskärm", en 24 tum (610 mm) fotografisk displayenhet som uppdaterades en gång var 15:e sekund och var tillräckligt stor för att tillåta flera operatörer att se samma bilder.

Inledningsvis övervägde systemet att använda en flerfärgad skiva som snurrades framför PPI-skärmen, tidsinställd så att symboler skulle ritas medan en viss färg var över skärmen. Detta koncept, som var vanligt i tidiga mekaniska tv- system av eran, skulle tillåta olika symboler att ha olika färger. När denna metod visade sig vara opraktisk ändrades konceptet till att istället använda olika symboler. Detta använde en serie med tio symboler för att representera ett annat gruppnummer. Antalet flygplan indikerades genom att allt mer fylla i symbolen, och höjden genom att placera en linje till höger om symbolen som var en prick för låg höjd, halva höjden av symbolen för medium och hela höjden för hög.

Till exempel, om spår 41, som placerar det i grupp 4, var en liten grupp flygplan som flög på medelhöjd, skulle det visas som en triangel (symbolen för grupp 4) med den högra halvan ifylld för att indikera en liten grupp, och en medelhög stapel till höger om den som indikerar medelhöjd. Spårnumret och höjden i " änglar " visades uppe och nere till vänster om symbolen.

Produktionsmodeller

Det ursprungliga CDS-konceptet använde en komplex uppsättning motorer och potentiometrar för att koda data, vilket var svårt att hålla igång ordentligt. Pyes lösning för produktionsversionen var att ersätta dessa med kondensatorer som lagrade en spänning motsvarande styrspakens läge. Eftersom spänningen långsamt läckte ut ur kondensatorerna använde systemet ett minnesuppdateringssystem för att hålla det korrekt. Detta förbättrade systemets tillgänglighet avsevärt.

Produktionsversionen använde ett förenklat displaysystem som tog bort symbolerna. I deras ställe visades den ursprungliga radarblippen, men omgiven av ytterligare data i form av tvåsiffriga siffror. Spårnumret förblev uppe till vänster, men höjden flyttade till nedre högra. I det övre högra hörnet var butiksnumret , den lokala uppsättningen register som lagrar detta spår. Detta gjorde det möjligt för systemet att ha ett globalt spårnummer över arbetsgruppen medan varje mottagande CDS kunde tilldela det till ett annat lokalt ID. Längst ner till höger stod kategorin i den första siffran och storleken (enkel, liten grupp, stor formation; 1, 2, 3) i den andra.

Ett senare tillägg var möjligheten att spåra målens hastighet, ett koncept hämtat från USA:s arbete med deras X2-modell. Detta använde en integrerande krets för att mäta skillnaden i position mellan efterföljande mätningar av ett givet spår. Denna information matades också till en separat analog dator som automatiskt beräknade avlyssningsplatser, vilket gjorde plottning av flera avlyssningar mycket lättare. Denna version lade också till ytterligare ingångar som överförde beredskapsinformation från hangarfartyg och missilkryssare , vilket gjorde det möjligt för avlyssningsofficerarna att välja vilka vapen som ska tilldelas ett givet mål. Denna information skickades från fartyg till fartyg med hjälp av en ny datalänk känd som Digital Plot Transmission (DPT)-systemet som också kunde dela spåren.

Produktionsmodeller varierade i storlek och kapacitet. Enheten passade till Victorious hade 48 spår, Hermes hade mindre utrymme så dess system rymde 32, och systemen i länsklassen höll 24.

EDS

För att ta itu med de mekaniska tillförlitlighetsproblemen som sågs i X2, anpassade NRL 1953 sina CDS för att lagra data med kondensatorer istället för potentiometrarna, en förändring som senare skulle kopieras av produktions-CDS. Detta lämnade ingångskonsolerna som de enda större rörliga delarna. De modifierade ytterligare sina enheter genom att ersätta styrkulan med en elektriskt ledande glasskiva som användaren tryckte på med en metallsond. Monteringen placerades sedan ovanpå den annars oförändrade ingångsstationens display.

En ytterligare förändring av centralenheten lade till en andra uppsättning kondensatorer för varje kanal. Med varje sampling av kanalerna i ingångsenheterna lästes värdena in i den alternerande uppsättningen av kondensatorer i CDE. Detta gjorde att förändringen i position mellan skanningar registrerades. På displayen växlades värdena för dessa två mätningar snabbt, vilket gjorde att prickarna förlängdes till korta streck, vilket direkt indikerar färdriktningen och hastigheten. Slutligen lade de till AN/SSA-21-enheten, som läste ut värdena och skickade dem som teletypsignaler till andra fartyg, där de kunde konverteras tillbaka till analoga signaler för visning där.

Många av dessa förändringar förekom även i produktionsversionerna av CDS, som främst skilde sig åt i inmatningsmetoden.

Se även

Anteckningar

Bibliografi


Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Comprehensive_Display_System&oldid=1134286947 "