センサーフュージョン性能

長い

センサーフュージョン

戦闘能力に関する第5世代戦闘機のアドバンスド・フュージョン(高度な融合)の効果
2013年10月30日ロッキードマーティン航空社マイケル・スカフによる

Observe-Orient-Decide-Act(OODA)ループの概念が、戦術航空機とそのエネルギー機動性の卵に関係するとジョン・ボイドが実証した時、それは戦闘機のフィジカル(身体的)な性能が支配する要因になっていた時代だった。

単純な射撃管制レーダーとミサイルはあったが、彼の分析は主に、視覚内における遭遇とエネルギー機動を対象にしていた。
彼の要点:彼のOODAループを速く実行するパイロットは、常に変化し続ける状況において常に反応することで、遅い相手よりもはるかに大きい勝利のチャンスがある。

この主張は今日においても生きているが、戦闘機のパフォーマンスはもはや主要な要因では無くなった。
戦術航空機の情報化時代に勝利を決定するのは、情報とその支配力である。



情報vsデータ
21世紀初頭、情報はどのような物か、そしてどうマニピュレーション(操縦)するかを我々は以前よりも多く理解している。
我々は情報世代である。パーソナルコンピュータは情報操作の世界へ導いた。私たちは、電子メール、RSSフィード、ブログ、ソーシャルネットワーキングサイトからの情報を浴びている。

インターネットおよび関連するブラウザは、私たちの「頼りになる」情報ブローカー(仲介者)である。
図書館で調べる時間は1週間かかるかもしれないが、今、インターネットでは1時間の検索時間で達成される。

私たちは専門用語「ググれ」が何を意味しているか正確に知っている。:関連したトピック(話題)に関する情報を検索するために検索エンジンを使用したか?
我々の個人の電話が、私たちにいつでもどこでも同じ事をするのを、我々はさらに期待する。

しかし、これは、戦術航空機にどのように適応されるのか、その「情報の支配」という用語の意味は何であるか?
私が「情報」というワードをグーグルに入力すると、4分の1秒たらずで690万のヒットが得られる。

問題は、今や情報についての情報が多すぎることである。
私は、14万4000のリターンを得るが、探してヒットした何百万はおろか何百でさえ取捨選択する時間を持っていないので、私は必要とする正確な情報を「情報の支配」に検索を絞る。

私はその後、5分を費やし、定義とおそらく適切な例を探したが、しかし悲しいかな、完全には満足できるものではなかった。(しかし、米海軍はかなり話題になっているなぁ。)

問題を理解するための主要なデータと情報の違いについて取り組んでみる。
              図1
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図2.▲スプレッドシート・データのグラフィカル表示
図1は、スプレッドシート(集計表)のセルを示している。
この書式では、示されているデータが分かりやすい。
それは、「伝達されるか処理される数値形式の情報」の定義に確実に従っている。

それは、このデータが何を表しているのか、また、それに基づいてどのように実際の決定を下すのかは、すぐには分からない。
情報について考える方法は、現在、データとは対照的になっている。

図2は、図1のデータのグラフィカル表示である。
この形式で表示すると、データを視覚的に伝達するのがはるかに簡単である。
数学者か無線周波数エンジニアであれば、おそらくベッセル曲線を思い出すだろう。
そのベッセル曲線は、正弦曲線を減少させているように見える。

最大の振幅曲線は、60でピークとなっている垂直軸上(縦軸)と、X軸(横軸)に沿って6と一致する一本のオレンジ色の曲線である。
これは情報の良い例である。:「情報の伝達または受け取り」
データをグラフ化することによって、それは情報になり、私たちはデータが何を表しているかを知ることができる。
我々は、まだこの情報を元にして行動する方法を知っていない。その続きは次に。

情報の優位性は、データと情報の重要な相違点から生じるものを使用すれば理解することができる。
ここで簡単な任務。:そのグラフを持っていない対戦相手よりも先に、赤い曲線のピーク振幅を見つけてください。
あなたは視覚的に一瞬でそれを行うことができる。──それは40。

この練習におけるあなたの任務は、勝つために赤い曲線のピーク値を見つけることであった。
これは、データがグラフィカルな情報に変換されており、あなたはそれを元にしてどう行動すればいいか伝えられていたため、簡単な作業になったのである。

その目標は、戦術航空機の優位性である。戦闘状況で2番目に優れていることは、生き残るための道ではない。
勝つためには、「敵を上回るコントロールと支配力を行使し、優位にならなければならない。」
情報の支配は、情報化時代の勝者と敗者を決定する。

センサーとデータリンクは、コクピットにデータが過剰供給されているという地点にまで進行している。
この供給過剰の問題は、迅速に正しく処理されない場合、情報の支配ではなく、情報のオーバーロード(過負荷)になってしまう。

これは、意思決定へのチャレンジである。:情報の過負荷を、情報の支配に変える方法。
高度なセンサーフュージョンが登場する…第5世代戦闘機の特徴の一つ。
高度なセンサーフュージョンがもたらす、情報の過負荷による決断の萎縮から、情報の支配と効果的な戦闘の意思決定のための、効果的な経路へつながるモデルの処理を見てみる。



情報の支配のツールとしてのセンサーフュージョン。
このセクションでは、私が戦闘操作を行うために情報を持っていることを確認するため、私はデータをまとめるため3つのバリエーションでアプローチを検討する。
これらそれぞれのアプローチは、問題に対処する方法を提供する。しかし、第3のモデルである高度な融合だけが、情報の支配に向かって前進することを可能にする。

図3.処理モデル1▼(第4~4.5世代機(F-15Eストライクイーグルなど))
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第4~4.5世代機(F-15Eストライクイーグルなど)───複数のセンサー情報をパイロットが頭の中で整理し、その情報は口頭で味方に伝える

付加的方法
第1の処理モデルまたはアプローチ(図3)は、センサーが航空機に追加されても、融合のためにパイロットの脳と経験に頼っている、付加的プロセスを中心に構築されている。
新しいセンサーやデータリンクが追加されるたび、パイロットには個々のコントロールとディスプレイが割り当てられた。各センサーには独自のディスプレイとコントロールパネルがあった。ディスプレイにはプロセッサが通るセンサーから分離された経路があった。

その後パイロットには、非常に複雑な航空機を、飛行中に異なるセンサー群の全てを管理するように任せられた。
これらのセンサーからの情報は良好であり、パイロットはそれら無しでは戦いには行かないとも思ったが、問題が発生した。:情報過多。パイロットにはセンサーマネージャー(センサーの操作)の役割が任せられ、戦術家になれる時間はほとんど無かった。複雑なセンサー状況の相関関係と融合は、パイロットの頭の中で仕上げられた。

ストライクイーグルのウェポン・システム・オペレーター(WSO)は、レーダー用ディスプレイ、電子戦用ディスプレイ、データリンク用ディスプレイという、別個のディスプレイを持っていたことを私に語った。
彼は、3つのディスプレイをスキャン(解析)し、制御入力を行い、次にパイロットは戦闘空間の画像を頭の中で構築し、この画像を飛行中の他のメンバーに伝えることが彼の仕事だった。

4人のWSOは飛行中、戦闘空間の統合全体像を構築するために、ディスプレイ上で見た事を口頭でやり取りしていた。
経験豊富なWSOはこれを非常にうまく行っていたが、経験豊富なWSOになるためには数百時間もかかり、統合されたチームとして本当に上手く機能するには更に時間がかかる。



図4.センサーとデータリンクとの単純な相関関係▼(第4.5~4.5+、4.5++、4.75世代機など)
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第4.5~4.5+、4.5++、4.75世代機など───センサー情報の表示が散乱。追跡情報のクラッタ(不要な情報)が生じるため、必要な情報と不要な情報を見分ける必要がある

相関センサー・スイート・アプローチ
第1モデルから構築された第2モデル。相関センサースイートは、センサーとデータリンクとの単純な相関によって構築された。
これは、センサーフュージョンの重要なステップである。

多くの後期第4世代戦闘機には、現在あるレベルのセンサー相関が組み込まれている。
相互関係は多くのレベルで達成できるが、ディスプレイのレベル(難易度)では最も簡単である。

ディスプレイの相関は、1つのディスプレイに様々なセンサーとデータリンクの情報を混ぜ合わせた物である。
これは、戦闘空間を見る「ワン・ストップ・ショッピング(一カ所で必要な全ての買い物をすること)」の利点がある。

その欠点は、トラック・クラッタ(追跡の散乱、不要な情報が表示される)である。
各センサーとデータリンクは、同時にその全ての情報を同じディスプレイに表示してしまう。必要な事は、画像を整理整頓するために、追跡を組み合わせ、彼らのアイデンティティ(識別)を融合するための手段である。



第5世代機(F-35)───全自動化。4~4.5世代機のように頭で考えたり口頭で伝える必要が無くなり、4.5~++世代機のようにクラッタを見分ける必要も無くなった

フュージョン・エンジン・アプローチ
第3のモデルは、第5世代戦闘機を特徴付ける物である。
これは、ステルス機のフライング・フュージョン・エンジンのためのステルス使用可能性としばしば混同される。

第5世代戦闘機の高度なセンサーフュージョンは、3つの異なる機能を実行する。:画像を構築し、センサーがタスク(コンピューターが仕事を処理する)し、結果を伝える。
高度なセンサー・フュージョン・エンジンによって実行されている、非常に厳しい制御および、パフォーマンス・フィードバック・ループ(パフォーマンスがフィードバックを繰り返すことで結果が増幅されていくこと)があることに注目。

このループは、パイロットを個々のセンサーの制御と監視という退屈で単調な重労働から本質的に分離する。
高度なフュージョン・エンジンから出力される物は、戦闘空間の画像である。それはパイロットを経由し簡単に解釈できるように設計されており、迅速かつ圧倒的に行動することができる。

思い出す。彼はOODAループを行使することで、彼の対戦相手よりも速く支配する。
その画像が最も目立つ部分であるが、そのシーン(光景)の後ろでは多くのことが起こっている。

自動センサー制御は、パイロットに時間を返し、そのシステムはリンク上の他の航空機と結果を自動的に通信する。
この時間は、意思決定および状況に基づく行動に必要である。

図5.アドバンスド・センサー・フュージョン(F-35)▼
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図6.タクティカル・シチュエーション・ディスプレイ

F-35センサーフュージョン

F-35とアドバンスド・センサー・フュージョン
次のセクションでは、F-35ライトニングⅡに搭載されている高度なセンサーフュージョンの主要な機能について説明する。

この画像は、バトルスペース(戦場)の融合および相関性の図である。

タクティカル・シチュエーション・ディスプレイ(戦術状況表示)
タクティカル・シチュエーション・ディスプレイ(TSD)に、フュージョン・エンジン画像が表示される。
TSDは図6の中で最も大きいウィンドウである。
現在、パイロットはセンサーごとに別個のディスプレイを監視しているが、フュージョンにおいては、TSD上の単一に統合された共通の操作画像(COP)をプレゼントする。

その画像は、周囲を取り巻く物がグラフィカル(絵画的)に表現され分かりやすくなっている。
赤色のダイヤが敵()、緑色の円形が友軍()、黄色の四角形が不審物()に対応するように色分けされている。

異なる幾何学的図形は、色だけの識別に依存しないようにするため、冗長性のあるコーディング(符号)が使用された。
それぞれの機内センサーと同様に外部データリンクからの全ての情報を使用して、コンバット・アイデンティフィケーション(戦闘識別)(CID)が自動的に実行される。

状況認識を高めるもう1つの重要な側面は、F-35の情報提供および国際間の航空隊全体で共通のシンボル(記号)を使用することである。
従来の戦闘機のコクピットには、異なるシンボルセット(記号セット)が存在している。

パイロットたちの通信には、多量の知識および解釈違いの高い可能性がある。パイロットがF-35A、B、またはCモデルで飛行しているかどうかに関わらず、それらは全く同じシンボルセットを使用する。
F-35においては、パイロットたちは同じ言語で話をしている。──彼らの情報や国に関係なく──ディスプレイには、彼らが何を見ているか、彼らとどう相互に作用するかを描写するため、同じ用語を使用している。

それは非常にグラフィカルで、航空隊にとっては非常にクリアである。それは、シンプル化と標準化により、ある日、地上の指揮官は、そのパイロットたちの画像を簡単に使用し、戦場の視点を改善することが出来るようになるだろう。

、味方、不審物
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レーダーとIRSTがセンサーフュージョン(全自動でレーダーに足りない情報をIRSTが補完し、IRSTに足りない情報をレーダーが補完する)

意思決定ツールの提供
第5世代の高度なセンサーフュージョンは、戦闘空間の融合と相関画像を上回る物である。
フュージョン・エンジンは、データと戦闘識別の穴を埋めるため、自動的にそれらのセンサーとタスク(処理)を制御する。

各センサーが運動学的データおよび識別データを報告すると、そのフュージョン・エンジンは、欠けているデータ、または別のセンサーからより良く報告されたデータを記録する。
例えば、高解像度の赤外線捜索追尾(IRST)システムは、非常に正確な方位角データおよび仰角データを報告するが、距離データが不十分か、または無い。

その一方で、レーダーは、正しい角度と非常に正確な距離を報告することがある。 フュージョンは、IRSTの照準線に沿って距離を測定するために、レーダーの方をじっと見て仕事を課すだろう。
フュージョンは、キネマティック・ソリューション(運動学的解法)の「最高の機能」に、これら2つのセンサーを組み合わせた物である。

フュージョンは、必要に応じ、全ての追跡と全センサーでこれを行う。
自動センサー・タスキング(仕事)は、パイロットの関与なしにバックグラウンド(裏方)で行われる。

高度なセンサーフュージョンは、シングル・コクピットのオーナーシップ(所有権)の範囲を越えている。それは航空隊の一部である。
それは、他のフュージョン・エンジンと通信するため、高速ネットワークを介して接続される。

これは、第5世代戦闘機がセンサー情報を共有することでOODAループが結び付き協力して作戦行動をするようになり、驚異的な相乗効果が提供される。そのパイロット全員は、戦術状況ディスプレイで同じ画像を見る。
個々の航空機が構築した画像は、ネットワーク上の他の戦闘機と共有される。

誤解してはいけない。我々は、グラフィカルな画像は共有していない──我々は、各々参加しているフュージョン・エンジンがパイロットのために、その特有のグラフィカルな描写を構築できるように、フュージョン・コンテンツを共有する。
同様の方法で、フュージョンは各センサーからの最良のデータを使用してより良いキネマティック・ソリューションおよびIDソリューション(識別の解決)を構築し、それは同じことを行うためにあらゆる他のフュージョン・エンジンの寄与も使用する。

なぜこれが重要なのか?
ここに簡単な例がある。
仮に、敵が、センサーである一機の航空機を攻撃し倒すと仮定する。
フュージョンは、そのセンサーからデータを除外し、別のセンサーや他の航空機のフュージョンの結果を使用するだろう。
敵が、全てと繋がっている第5世代戦闘機の全センサーを同時に攻撃し倒すことが出来るというチャンスはほとんど起こり得ない。

繋がったフュージョン・エンジンの相乗効果は、第5世代の顕著な特徴の一つである。
第5世代では、各航空機によって共通運用画像(COP)が組み立てられ、共有される。

従来の航空機から第5世代戦闘機への移行は、無線から視覚的なCOPへ移行する意味を明確にすることが鍵である。COP(全てのセンサーからのフュージョンによって生成され、戦闘空間の分かりやすいグラフィカルな表示がその後提示される)を使用して、パイロットは現在、共通の状況認識を共有している。
これは、致死率と生存率の面を増加させる物であるが、しかし、おそらく最も重要なのは──それは作業負担が増加しないことである。

パイロットに、戦術家としての役割が戻ってきた。
20年前、パイロットが相乗効果を作り出すために使用していたツールは、無線だった。良い飛行隊長は、彼の僚機に戦闘空間の説明をしなければならなかった。もし、あなたが戦闘空間を説明できず、全員の頭の中に画像を構築することができなかった場合、それは、相互支援の維持と戦闘の相乗効果を生み出すことは困難である。

現代の第4世代戦闘機はデータリンクを持ち情報の共有を改善したが、基本的に、ウェポン・システムへは良く統合されてはいない。それらは、アドオン(追加方式)であり、新しいセンサーや新しいポッドで同じ事をするのにも、頭の中で相関の管理をしなければならない。

第5世代の高度なセンサーフュージョン技術は、パイロットが複数のセンサー画像を相関させ頭の中で融合し、それを口頭で伝えるという才能には依存しない。
その機体は画像を自動的に共有し、新人の第5世代パイロットであるブルー4が、1000時間の飛行を持つブルー1が見ている物と、同じ画像を見ている事を意味する。

共有されたCOPは、戦闘の相乗効果のためのキー・イネーブラー(成功への鍵)である。
それは、ワード(言葉)というよりはむしろ、画像による相乗効果である。

もちろん、1000時間の経験を持つパイロットがCOPを見ることは、新人パイロットの彼または彼女のファーストミッションとは異なるだろう。
飛行機を操縦する技術を教えることは出来ないが、私たちはその経験不足の谷に致死性と生存性にプラスの効果を、その方法で素早くもたらすことができる。


     図7.初期の第4世代機のOODAループ▼
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図8.相関のみのOODAループ▲(第4.5~4.5+、4.5++、4.75世代機など)
情報のオーバーロード(過負荷)を軽減する。
ボイドのOODAループに戻る。
図7は、異なるセンサー、データリンク、およびディスプレイを備えた、初期の第4世代戦闘機を表している。
この状況ではパイロットは、複数のセンサーを制御して、複数のディスプレイにデータを表示している。
これは、パイロットが戦闘空間の画像を頭の中で構築する必要がある。

第4世代機は、情報過多につながる可能性がある、異なる技術的能力を追加していった。
例えば、データリンク。:データリンクは素晴らしいツールであり、誰もそれ無しでは何かを行いたくない。しかし、高度なフュージョン・アーキテクチャが完全に統合されていない場合、パイロットの情報過負荷に繋がってしまう。

必要な情報は──どこかに──あるが、それを頭の中で相関させたり、それを見つけたり、行動したりするのがとにかく難しい。
情報の過負荷は、パイロット・タスク(仕事)の飽和およびチャネライズド・アテンション(一点集中=他の物が目に入らなくなる)につながるため、生き残るためには有害である。パイロットは、他の場所に集中する必要があるとき、情報を説明しようとして頭がいっぱいになってしまうかもしれない。

コクピットにも同じことが言える。
ディスプレイは、フォーカス・マグネット(集中を引き寄せる)である。

データを説明するための注意の量が増加するとともに、パイロットの頭の中の処理能力をますます失わせる。
戦術戦闘機において、これは致死率と生存率の低下と同議である。

第5世代の高度なセンサーフュージョンの特徴は、状況認識を支配させる能力である。
パイロットは、その渡されたフォーマット(形式)を簡単に使用するための情報を必要とする。

考慮すべきもう一つの例。:私が新人F-16パイロットだったとき、私たちはJTIDSをインストールしたばかりの戦闘機と戦う任務を任された。JTIDSネットワークは、戦闘空間において、とてつもなく大きな状況認識を彼らに与えた。すべての追跡、友軍または敵、速度、高度、およびアスペクト(方向)がレーダー・ディスプレイ上に表示された。──それは情報の不協和音であり、非常に乱雑だった。

情報の過負荷は、情報の支配と同じではない。
私たちは、報告会議で冗談を言った。:「彼らは、誰よりもより多くのSA(状況認識)で死んだ。」

それは、私たちが非常に良くも非常に悪いという事でもないが、彼らの情報ディスプレイは、使いやすいフォーマットで提示されてはいなかった。
彼らは、ヘッドダウンディスプレイに張り付いてしまい、キャノピーの外で起きている視覚的な戦いを完全に忘れてしまった。

ほとんどの第4世代戦闘機は、図8に示すようなセンサー相関で統合した。
これは、複数のセンサーからの情報を、シングル・ディスプレイに配置し、場合によっては追跡を相関させる重要なステップである。センサー相関は、戦闘空間の整理整頓された画像を提供するように作用する。

相関センサーの画像は重要であるが、それは難しい問題の1/3にすぎない。
そのパイロットは、未だにセンサー・スイートを制御し、飛行中の他のメンバーと画像を通信することが任されている。

図9は、第5世代の高度なセンサーフュージョン・スイートをOODAループ形式で表している。
このデザインでは、センサー制御とディスプレイ・スイートは完全に統合されており、その画像を提供するため、自動センサー・タスキング(センサーに仕事を任せる)を実行し、データリンク上の他のフュージョン・エンジンと接続し整理している。

第5世代のその高度なセンサー・スイートは、ウェポン・システム開始日から計画と構築がされていた。
高度なセンサーフュージョンは、第5世代機の特徴の一つである。
それが寄与する物は、状況認識と管理可能なワークロード(仕事量)以上の物である。
情報の支配を提供する。
情報の支配は、戦術航空機の勝者と敗者を決定する。
画像を表示
図9.アドバンスド・センサー・フュージョン・OODAループ▲(F-35)


追加:定義
データ──デジタル形式で送信および処理することができる数値形式の情報。(出典メリアム・ウェブスター社)
情報──コミュニケーション(通信)や、情報や知識の受信。(出典メリアム・ウェブスター社)
支配──影響またはコントロール(制御)…によって及ぼされる事が支配。(出典メリアム・ウェブスター社)
情報の支配── あなたが相手を支配するような方法で情報を使用する能力。

マイケル・スカフは、パイロットのコクピットの進化と、それらのコクピット情報について長年にわたるプロセシング(処理)に取り組んできた。彼はF-16コクピットの成功の主要な貢献者であり、F-35のパイロット・ビークル・インターフェースの主要なエンジニアである。


編集後記
記事の冒頭にあるビデオでは、バーク中佐が、スカフによって強調された第5世代機で唯一存在しているF-22とF-35の経験ついて彼は見解を説明している。バークはF-18、F-16、F-22、F-35で2800以上の飛行時間を持ち、スカフと彼のチームが行ったフュージョン・エンジン・コクピットを形成する仕事におけるコンシューマー(使用者)である。
ブレークはスカフに会ったことはなく、2012年8月のインタビューで「誰がF-35のコクピットを設計したのか知らないが、彼は天才だ。」と言及した。

引用URL
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▼関連▼

 
 

レーダーとEODASがセンサーフュージョン

800マイル(1300km)先のファルコン9ロケットを捉え追尾した。(この動画のロケットはNASAのATREXというロケット)


EOTSとEODASがセンサーフュージョン

元F-35パイロット・インストラクターであった空軍トッド・カンタベリーは、F-35Aの特別な「コックピット内」特集の一環としてスカウトウォリアー(記者)と話をし、新型戦闘機が、高度なセンサー、レーダー、攻撃のための武器と次世代コンピューターなどを含む、新しい技術を広い範囲でもたらすと述べた。

現在、ペンタゴンのF-35統合オフィスの運用課でチーフを務めているが、カンタベリーはフロリダ州エグリン空軍基地でF-35パイロットを訓練していた。カンタベリーは、軍務でF-15やF-16戦闘機などの従来の航空機を何千時間も飛ばしてきたため、F-35のマージン(利益)を知ることが出来る。

「F-35は、空飛ぶ夢である。飛ぶのが最も簡単な飛行機である。私は現在、異なる情報を見て飛行機を操作するのではなく、手で戦いに勝つ仕事に集中できる。」とカンタベリーはスカウトウォリアー(記者)に語った。

カンタベリーは、「センサーフュージョン」と呼ばれる、F-35でしばしば議論される技術進歩について言及した。それは、パイロットが見る単一に統合されたスクリーン上に、レーダー、ターゲット、ナビゲーションおよび高度情報を配置するシステム。

その結果、パイロットはコンピュータアルゴリズムに頼り、戦闘空間の「融合された」画像を見ることができ、座標、対気速度、マッピングおよび地形情報を、ターゲティングするため異なるスクリーンを見る必要がなくなり、センサー・フィードまたはレーダー警告受信機からのデータを受信する。

F-35の電子光学ターゲティングシステム(EOTS)は、パイロットために、前方監視型赤外線(FLIR)および赤外線捜索追尾(IRST)センサー技術を組み合わせた物であり──レーザーとGPS誘導精密兵器で攻撃する前に、ターゲットを見つけて追跡することができる。

「私は、私の頭を回して左右を見ることができる。私のヘルメットには照準用の十字があり、それは私がどう目的を達すればいいか教えてくれる照準記号である。そのシステムは、私が指定した地上の地点のために中継し旋回させるだろう。」カンタベリーは説明した。

EOTSシステムは、パイロットに360度の視界を与えるために十分配慮して航空機の周囲に取り付けられた6台のカメラの集合体である、分散開口システム(DAS)と連携して機能するように設計されている。

「私は、機体を透かして、私の足元の地面を見ることができる。私は自分のビジョン(視覚)をあいまいにすることなく、私の真下をダイレクトに見ることができる。」
DASには、精密追跡、射撃管制能力、接近する脅威やミサイルをパイロットに警告する機能が含まれている。
Speaking to Scout Warrior as part of a special “Inside the Cockpit” feature on the F-35A, Air Force Col. Todd Canterbury, a former F-35 pilot and instructor, said the new fighter brings a wide range of new technologies including advanced sensors, radar, weapons for attack and next-generation computers.
Although he serves now as Chief, Operations Division of the F-35 Integration Office at the Pentagon, Canterbury previously trained F-35 pilots at Eglin Air Force Base, Fla. Canterbury is uniquely positioned to know the F-35’s margins of difference because he has spent thousands of hours flying legacy aircraft such as the service’s F-15 and F-16 fighters.
"The F-35 is a dream to fly. It is the easiest airplane to fly. I can now focus on employment and winning the battle at hand as opposed to looking at disparate information and trying to handle the airplane,” Canterbury told Scout Warrior.
Canterbury was referring to an often-discussed technological advance with the F-35 called “sensor fusion,” a system which places radar, targeting, navigation and altitude information on a single integrated screen for pilots to view. As a result, pilots can rely upon computer algorithms to see a “fused” picture of their battlespace and no longer need to look at different screens for targeting coordinates, air speed, mapping and terrain information, sensor feeds or incoming data from a radar warning receiver.
The F-35s Electro-Optical Targeting System, or EOTS, combines forward-looking infrared and infrared search and track sensor technology for pilots – allowing them to find and track targets before attacking with laser and GPS-guided precision weapons.
“I can turn my head and look left or right. There is an aiming cross on my helmet, an aiming symbology that tells me how to get there. The system will swivel over to the point on the ground I have designated,” Canterbury described.
The EOTs system is engineered to work in tandem with a technology called the Distributed Aperture System, or DAS, a collection of six cameras strategically mounted around the aircraft to give the pilot a 360-degree view.
“I can look through the airplane and see the ground below me. I can look directly below me without having to obscure my vision,” Canterbury said.
The DAS includes precision tracking, fire control capabilities and the ability to warn the pilot of an approaching threat or missile.
引用URL


 
 
 
 
 
 

F-35の脅威を識別するためのパラメータ量は、F-22の3倍を有し、第4世代機の6倍を有する

パラメータ━━━プログラムの動作条件を与えるための情報のこと。プログラムでは、多くのユーザーの異なる好みに応えるために、一つの機能でも動作を変えられるように作成されることが多い。それらは、ユーザーが設定値やボタンなどで選択することができるようになっており、動作の変更は、プログラム内部ではパラメータによって制御されている。

オーストラリア空軍(RAAF)Kym Osley中将

Osley中将:「F-35は、低観測性(ステルス)とより良い状況認識を使用することで、その強みが発揮される。
その目的は、目視による距離の内(WVR=目視内射程)に収まらないことだろう。
それは、それに搭載されているセンサーにより、目視内の距離にいる必要はない。

私は、それには他の最新の航空機のだいたい3倍のソフトウェアと、それによる識別があると以前言った。
その強みは、他の航空機よりもはるかに超えている目視外射程(BVR)から、敵の航空機を認識し識別する能力である──。」
 
 
Osley中将:「そして、JSFの強みとして──私はこれを例として使用する──それは、潜在的な脅威を識別するための最大650個のパラメータを持つことができるという能力である。
他の航空機だと、F-22などはその約3分の1を持ち、第4世代機はおそらく6分の1である。

仮に、F-18、またはいくつかの他のソ連機の場合、あなたは脅威が何であるか非常に限られた理解しか持てず、非常に限られた距離で識別する必要がある。
もし、我々が我々のF-35計画を行うことができ、ソフトウェアへの良いアクセス権を持っている場合、ミッション・データに適切にプログラムできるようにすると、それは非常にかなりの距離から敵対する航空機を識別する能力を持つことになる。

それから、意思決定は編隊内で決定が下され、目視内射程に入ること無く、それはその強みを発揮し、それを倒すだろう。」
Air Vice Marshal Osley : The F35 will play to its strengths using low observability and using better situational awareness. Its aim would be not to get within visual range. It does not need to be within visual range because of the sensors it has on board. I mentioned before that it has perhaps three times the software and therefore the discrimination of other modern aircraft. Its strength is its ability to recognise and identify an enemy aircraft at beyond visual range well ahead of the other aircraft—

Air Vice Marshal Osley : And so the strength of the joint strike fighter—and I use this as an example—is that it has the ability to have up to 650 parameters by which it will identify a potential threat out there. Other aircraft, such as the F22 have about a third of that and fourth-generation aircraft have perhaps half a dozen. So if you are in an F18 or in some of the other Soviet aircraft you only have a very limited understanding of what the threat is and being able to identify it at a distance. If we are able to do as we plan with the F35, and that is to have good access to the software and to be able to program it appropriately with mission data, it will have the ability to identify hostile aircraft at quite a considerable distance. Then decisions will be made within the formation, it will play to its strengths and it will defeat it, but not by going within visual range.
引用URL


ミッション・データとは何か?

カンタベリーは、空軍のエンジニアと専門家がミッション・データ・ファイルと呼ばれる航空機内にコンピュータ・ライブラリを構築することをどうやって進めているかについて話した。
「専門家たちは、我々が直面しうる脅威の全てをカタログ化(一覧表化)するために無我夢中に働いている。」と彼は言った。

飛行機の頭脳と言われているミッション・データ・ファイルは、F-35が戦闘運用を行うことが想定される世界の判明しているエリアにおける、地理、空域、潜在的な脅威に関する情報を集めた大規模な機内データ・システムである。と彼は説明した。
ハードウェアとソフトウェアで構成されたミッション・データ・ファイルの本質は、詳しい世界各地の判明している脅威や友軍の航空機データベースである。

これらのファイルは、フロリダ州エグリン空軍基地の再プログラミング研究所で作業されている、と空軍当局は述べた。
そのミッション・データ・パッケージには、民間航空機の情報と、ロシアと中国の戦闘機に関する詳細などを含む情報が、広範囲にロードされている。

例えば、そのミッション・データ・システムは、パイロットがF-35のセンサーでロシアMiG-29を検出した場合、それを迅速に識別することを可能にする。
そのミッション・データ・ファイルは、新たな脅威と情報資料が出現したとき順応するために設計されている。

例として、そのシステムはいつか、中国J-20ステルス機およびロシアT-50 PAK FAステルス機に関するディテール(詳細)の全てを持っているかもしれない。
Canterbury also talked about how Air Force engineers and experts were making progress building a computer library in the aircraft called the Mission Data Files.
“Experts are working feverishly to catalogue all of the threats we might face,” he said.
Described as the brains of the airplane, the mission data files are extensive on-board data systems compiling information on geography, air space and potential threats in known areas of the world where the F-35 might be expected to perform combat operations, he explained.
Consisting of hardware and software, the mission data files are essentially a data base of known threats and friendly aircraft in specific parts the world. The files are being worked on at reprogramming laboratory at Eglin Air Force Base, Fla., Air Force officials have said.
The mission data packages are loaded with a wide range of information to include commercial airliner information and specifics on Russian and Chinese fighter jets. For example, the mission data system would enable a pilot to quickly identify a Russian MiG-29 if it were detected by the F-35’s sensors.
The mission data files are being engineered to accommodate new threat and intelligence information as it emerges. For instance, the system might one day have all the details on a Chinese J-20 stealth fighter or Russian T-50 PAK FA stealth aircraft.
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センサーフュージョンを作った科学者たち

エリートエンジニアリング:F-35の頭脳
2015年4月14日

人間の脳は、五感に頼っている。:視覚、嗅覚、味覚、触覚および聴覚。
これらの各ソースから情報を取得し、自身の周囲の環境を理解するためデータを分析する。

同様に、F-35も五つのセンサーに依存している。:電子戦(EW)、レーダー、通信航法識別(CNI)、電子光学ターゲティングシステム(EOTS)、分散開口システム(DAS)
F-35の「脳」──この驚異的な量の情報を、周囲の統合された画像として組み合わせるプロセスは──センサーフュージョンとして知られている。

LMの上級研究員であるトム・フレイと、科学研究員ケント・エンゲブレットソンは、F-35のセンサーフュージョンを作った世界最高のロッキードマーティン専門家チームの一員である。
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左がLM上級研究員トム・フレイ、そして、科学研究員ケント・エンゲブレットソンは、F-35が飛行中に受け取る膨大な量のデータを融合させる何千ものアルゴリズムの1つを説明する。

「融合」の定義
いついかなる瞬間においても、航空機の周囲のセンサーからデータが流れフュージョンへ膨大に流れ込む──他に空中のF-35とのデータリンクからの追加情報も加わる。
フュージョンは、これらの様々なソースから全ての情報を取得し、ジェットの周囲の活動の視野を中央に集め混ぜ合わせる。

多くの第4世代航空機は、2人の搭乗員のために設計された。
そのパイロットは飛行し、「後部座席」の各種画面に表示されたデータを分析した。

F-35のような一人乗りジェットの場合、システムは関連するデータを自動的に収集し、パイロットがミッションを進める飛行中でも完全に集中できるようにそれを表示する必要がある。
パイロットが飛んでいる間、フュージョンはリアルタイムのセンサーデータを積極的に解釈し、彼または彼女に、あらゆる中で恐らく最も価値のあるアドバンテージを提供する。:頼りになる状況認識。


パズルのピース
F-35フュージョンには、各センサーから部分的なデータを取り込み、正確なアセスメント(評価)を行うためにそれを結合する能力がある。
それはデータを結合するだけでなく、どのような追加情報が必要であるかを把握し、それを収集するため自動的にセンサーがタスク(仕事)し計算する──パイロットは必要としない。

このユニークな機能があると、F-35のセンサーがフュージョンシステムを最大限に活用するためには、彼らがどのように「考える」のか、受信データを報告する方法を調整する必要があった。
「フュージョンは第5世代システムのコアである。」、とケントは述べる。

「私たちは、我々だけでなく、彼らの答えを送信するセンサーを求めているが、私たちはその答えの背後にある推論と詳細を知りたい。それは、私たちに全体画像を提供するため、フュージョン中に我々が結合する物である。」

F-35は、パイロットのためにデータ表示方法を変化させる。
その完全なパノラマ・コックピット・ディスプレイ(PCD)は、全てのセンサーのデータを、複数ではなく1つのスクリーン上に単純な形で表示できる。

それは、各パイロットがディスプレイのサイズとレイアウトのカスタマイズを可能にする。
これにより、パイロットは状況を評価し、戦闘空間においてよりスマートな意思決定を行うことが非常に容易になる。


それらは、要は全て数学である
それで、全ての情報を組み合わせ「融合」するために、その休むことなく動いているこのエンティティ(存在)は何か?

答え:数学の方程式

それはつまり、スタンダード・プロセシング・チップ(標準的な処理チップ)にエンコードされた何千ものアルゴリズムが、膨大な量のデータを同時に融合する。
そしてさらに重要なこと:彼らは常に変化している。

ケント、トムと彼らカウンターパート(共同事業パートナー)は、彼らが書いたソフトウェアコードを、シミュレータでテストし、学習した教訓に基づいて調整を行うことが出来る。
これにより、F-35の機能と一緒にフュージョン・ソフトウェアを迅速に成熟させることが可能になる。

「全てのデータが一致するときは、融合は簡単である。──しかし時々、不一致がある。」とトムは明らかにする。
「それは、センサーが誤った情報を与えたり、矛盾したりすると、それは困難になる。」

それは、どのデータを信じるべきか、いつ信じるべきか、どのくらい信じるべきかを割り出すのが数学である。
米空軍時代の後、過去13年間F-35フュージョンのターゲット識別(ID)の専門家だったケントよりも、これをよく知っている者はいない。

「ID(識別)融合について、それの多くは確率論である。」と彼は伝える。
F-35フュージョンのベースには多くの標準方程式が存在する一方、チームは航空機フュージョンのニーズを全て処理するため、より高速またはより効率的なインプリメンテーション(コンピュータ関連用語としては、OSやデバイスドライバなどの、ソフトウェアやオプションのハードウェアをコンピュータに組み込んで使えるようにすること)を作成する。


フュージョンの進化
フュージョンの概念は、F-15計画の1970年代に初めて考案されたが、航空機システムでそれを立ち上げることを完全に成功させた者は、F-22まで誰もいなかった。
F-22フュージョン・チームの代表者として18年間働いていたトムは、F-35およびF-22フュージョン・システムの両方について詳細な知識を持っている人物のほんの一握りの中の一人である。

「いくつかの新しい考えは、F-22より以前、彼らがデータを共有していた方法に取り組むため、それを数学的に発生させなければならないことだった。」と彼は言う。
「F-22が登場する頃までには、コンピューターとテクノロジーがようやく追いつき、私たちは航空機で最初の本物の第5世代フュージョンに着手した。」

それは「フュージョン1.0」だった。F-35では、それをさらに発展させている。
「F-35は、積極的にデータを収集し分析する能力を持つだけでなく、航空隊の間でそれを共有し、パック(集団で戦闘行動を行う戦隊)として働く能力も加わる。」と彼は説明する。

「これは「フュージョン2.0」である。」
センサーフュージョンの先に何があるかについて質問されたとき、トムとケントの両者は、それが進化し続けていくのを見ると答える。

「10年前、我々はそれは不可能だと言ったが、今や私たちはフュージョンを行っている。」とトムは詳しく述べる。
「今まで誰もが夢見たその能力は、それは全てが「あまりにも難しい」と思われた。──そして、それは全ていきなり使用可能になる。──それは、操作する方法と戦い方を私たちが変える。」

ケントは付け加える。「未来には、私たちにさらにもっと多くのことを確実に可能にする付加的なテクノロジーの流入があるはずなので、私は非常にワクワクし期待している。」
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F-35センサーフュージョンのパイロットの感想

F-35が戦闘機のIphoneである理由
F-35は、以前の機体よりも優れているだけではない。:それは、軍が戦闘機について考える方法に革命を起こしている。
F-35がどれだけ革新的であるかを理解するためには、あなたは、あなたがiPhoneで行う方法と同じように航空機を考える必要がある、と、最初に運用するF-35B(海兵隊の機種)パイロットの海兵隊デビッド・バーク中佐は、土曜日にAviation Weekのチェック6ポッドキャストに語った。

バークは、F-35の導入を、スティーブ・ジョブズによって初めて導入されたiPhoneと比較した。
そのiPhoneは、我々の携帯電話で私たちが何を行うことを求めているか独力で再定義した。

同様に、F-35の能力は、戦闘機で何を行うことが求められているかということを再定義している。
iPhoneのように、F-35の導入は既存の価値観を打ち砕くものであり、将来的に我々はそれが何かを行い発見できるかもしれないということの最前線に立っているとバークは主張している。


バークは、F-35と他の第5世代航空機(F-22など)を、独自のリーグ(分類)で3つの主な違いの要点を述べた。

「私が思う目立つ3つの事だが、その最も大きな差別化要因であると言えるのは、明らかに、第5世代プラットフォームの低被観測性(ステルス性)だろう。」とバークは言った。
「それはユニークな本質であり、それは重要である。」

「低被観測性」とは、航空機をレーダーに映らないようにするための特別な設計、材料および妨害を使用するステルス技術の軍事用語である。
米軍の他の5世代戦闘機であるF-35とF-22は、両方とも最初から低被観測性として設計された。

「それは絶対に必要な特性である。」とバークは言った。
現代の戦場では、増大した脅威が存在しているため、これまで以上の戦闘機が必要になっている。


F-35の第2の大きな利点は、センサーフュージョン・エンジンとして知られるものである。
この画期的なシステムは、パイロットのために、全ての航空機センサーから1枚の統合された画像を作成し、各種のセンサーや、他の戦闘機やF-35ネットワークと接続された他人と情報を共有し、不足しているデータを埋める能力である。

F-35製造業者ロッキードマーティンは提示したホワイトペーパーで、センサーフュージョン・エンジンが重要な追加物である理由について以下の例を示した。
  • 敵パイロットが、センサーAである一機のF-35をいくつかフォーメーションで効果的に無力化する。敵が同じフォーメーションで、他のF-35にも同じことができる可能性はほとんど無いだろう。敵が、複数のセンサーがある複数のF-35を同時に倒すことは非常に困難である。F-35間のセンサーは融合しているため、航空機#1のパイロットは、航空機#2のセンサースイートを簡単にタップイン(利用)することが出来る。

他の軍事プラットフォームと情報を共有する能力が、第3の大きな利点である、とバークは言った。
F-35は、他の航空機と共有できるだけでなく、海軍の船など、そのネットワークと統合している誰とでも広まることができる。

彼は、F-35のパイロット・ディスプレイは、複数のプレイヤーが全員でゲームに参加している野球の試合を見ているようなものであると説明した。
F-35は、たとえば、2塁(野球の)で何が起こっているか、パイロットにズームインするのを許可することで認識を向上させる。

「これらの3つの特質は、第4世代プラットフォームには存在しない。」とバークは言った。
彼は、F-18とF-16を含む最も有名な第4世代戦闘機をいくつか飛ばしているため、バークは知っているだろう。

F-35の能力は、強制的にパイロットの思考を完全に再定義させることである。
他の戦闘機は独立型プラットフォームであったのに対して、F-35の統合ネットワークは、パイロットの彼または彼女が、戦場で彼ら自身とそれら誰かが発信している情報を、どこでなら最も効率的に操作できるのかということについて考えるよう強制する。

これは、F-35が複数のミッション機能をリアルタイムで実行し、ワンポイントの爆撃を行い交戦し、その後すぐに情報収集の役割に移行できることを意味する。
その戦闘機の驚くべき能力は、すでにパイロットの間で好評を博している。

ヘリテージ財団のJ.V.ヴェナブルは、31人の戦闘機パイロットの調査で、100%が「BVR(目視外射程)の状況」でそれを好むと答え、80%がドッグファイトを好むと答えた。
調査結果は驚くものではなく、空軍大将ジェリー・ハリスによれば、F-35は最近のレッドフラッグのトレーニングシナリオで20:1のキルレシオを記録し印象的なデビューを果たした。

「F-35パイロットが空中においてこれらの戦術をマスターするのには時間がかかるが、いったん新しいジェットの戦術が洗練されれば、そのキルレシオはさらに上昇するだろう。」
元空軍戦闘機パイロットのヴェナブルはDaily Caller News Foundationに語った。

F-35がiPhoneに最も似ているのは、そのユーザーの可能性である。
バークは、オリジナルのiPhoneは、Mp3プレーヤー、携帯電話、およびインターネットデバイスとしてブランド化し、開発者は今まで以上に多くのことをした、と説明した。

同様に、航空機に手をしたF-35オペレーターは現在、バークによれば、彼らはその能力を開発し続ける可能性が高いという。
「F-35は、我々が持っている既存の物を越えており、非常に先進的である。」とバークは言った。

「私が知っているのは、F-18、F-16、F-22そしてF-35を私は23年間操作し飛んだということだけなので、それがどのような物か私は知っている。」

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  • 最終更新:2017-03-18 04:57:22

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