Système d'affichage complet

Le Comprehensive Display System (CDS) était un système de commandement, de contrôle et de coordination de la Royal Navy britannique (RN) qui fonctionnait avec le radar de détection/recherche Type 984. Le système a été installé sur un total de six navires à partir de 1957. La marine américaine a acheté un prototype de CDS et a produit vingt de sa propre version, le Electronic Data System ( EDS ). Ceux-ci ont été utilisés sur un certain nombre de navires jusqu'en 1968. Une version modifiée, le Data Handling System , a été utilisée avec le radar AMES Type 82 par la Royal Air Force , et l'US Air Force l'a presque également utilisé.

Le CDS permettait aux opérateurs d'attribuer aux objets affichés sur l'écran radar différents identifiants et de les combiner sur un seul écran, ce qui permettait aux officiers d'interception d'avoir un affichage unifié de la position, de la taille du raid et de l'altitude. Le CDS permettait aux opérateurs de diriger facilement les chasseurs amis sur des trajectoires d'interception avec des cibles inconnues et les versions ultérieures pouvaient calculer automatiquement les points d'interception. L'idée de base du CDS était extrêmement influente dans les cercles militaires et a conduit à des versions informatisées sous la forme de DATAR , Naval Tactical Data System et SAGE .

Le trackball (connu à l'époque sous le nom de « ball tracker ») a été inventé par Ralph Benjamin dans le cadre de son travail pour le CDS en 1946. Le prototype, appelé roller ball , a été breveté en 1947, mais gardé secret au sein de l'armée. Il a jeté les bases de périphériques d'entrée tels que la souris d'ordinateur . Les unités de production utilisaient un joystick à la place du trackball.

Après la guerre, les frères Elliott se sont concentrés sur des solutions d'automatisation pour le contrôle des tirs et, le 1er décembre 1946, ils ont commencé à travailler sur ce qui allait devenir le CDS. L'idée initiale était de collecter des données ASDIC sur diverses cibles de différents navires d'un groupe de travail, puis de produire une vue unifiée unique à l'aide d'un nouveau système d'affichage qui superposait des symboles sur un écran radar PPI ( Plan Position Indicator ) grand format . Elliott a reçu un brevet pour ce système « Peevish » en 1947.

Bien que le concept initial ait consisté à collecter des données ASDIC, en 1947, l'attention s'est portée sur le problème du traçage des avions ; vers la fin de la Seconde Guerre mondiale , la direction non automatisée des chasseurs alliés a connu une saturation et des performances dégradées lorsqu'ils ont été soumis à des attaques Kamikaze . Le développement clé a été un nouvel effort pour développer un puissant système radar 3D pour remplacer les conceptions précédentes. Finalement connu sous le nom de radar Type 984 , il augmenterait tellement la quantité de données disponibles que le traçage de tout cela était considéré comme une préoccupation sérieuse.

Le premier système complet pour le rôle d'avion a été démontré au centre de recherche d'Elliott à Borehamwood en juin 1950. Cela a finalement conduit à un contrat pour deux versions prototypes ; le prototype original a été livré sous le nom de « X1 » à l' Admiralty Research Establishment à Witley en 1951, et un deuxième modèle nouvellement construit, « X2 », qui a été payé par le Bureau of Ships de l'US Navy mais officiellement prêté de façon permanente au US Naval Research Laboratory .

Au début, il n'y avait pas de besoin urgent du CDS, et la production n'a pas été entreprise. Cependant, le développement du missile Seaslug a déclenché une série d'événements qui ont conduit à l'introduction du CDS quelques années plus tard. Le Seaslug nécessitait la longue portée et la recherche de hauteur du Type 984 mais les destroyers de classe County , les seuls navires armés du Seaslug , étaient trop petits pour transporter le grand radar.

La solution consistait à ajouter une liaison de données numériques au CDS, appelée Digital Picture Transmission (DPT) ou Link I ; l'utilisation d'une liaison numérique a peut-être été inspirée par la liaison numérique du DATAR. Le porte-avions transmettait les données de contact radar de son Type 984 via DPT aux destroyers County d'escorte, qui utilisaient les données pour localiser des cibles avec leurs radars plus petits pour Seaslug. Pye Ltd. s'est vu confier le contrat de production.

La combinaison CDS/Type 984 est entrée en service sur le HMS Victorious en 1958, après avoir été installée lors de la vaste remise en état du navire après la guerre. Du 15 au 20 juillet 1959, le navire a participé à l' exercice militaire Riptide avec la marine américaine et a démontré l'efficacité du système ; le CDS a fourni un « avantage décisif » qui a permis aux chasseurs inférieurs de la Royal Navy de « surpasser largement » les chasseurs de l'US Navy. L'US Navy n'a pas pu saturer la direction des chasseurs de la Royal Navy.

Cela a été suivi par l'installation du CDS sur le nouveau HMS Hermes et sur le premier lot de quatre des huit destroyers de la classe County. À l'insu des développeurs du CDS original, une autre division au sein d'Elliott développait une version purement électronique du même concept de base, l'Action Data Automation, et une version développée de ce système remplacerait finalement le modèle original sur la plupart des navires de la Royal Navy.

À partir de 1949, l' armée britannique commença à développer un nouveau radar de contrôle tactique qui fournirait une alerte précoce et des informations de mise en marche pour jusqu'à seize batteries dispersées d' artillerie antiaérienne réparties sur une zone urbaine. Cela posait le même type de problème que celui auquel la marine était confrontée avec ses destroyers dispersés ; les canons antiaériens avaient de petits radars sur place, mais ceux-ci ne fournissaient pas une image à longue portée de la bataille dans son ensemble. Ils ont entendu parler du CDS et se sont intéressés à l'adapter au nouveau radar. Au cours du développement, en 1953, le rôle de la défense aérienne au-dessus du Royaume-Uni est passé de l'armée à la Royal Air Force , qui a repris le développement et a rebaptisé le radar AMES Type 82. [

Dans ce rôle, le système de traitement des données (DHS) renommé était un peu plus complexe, composé d'opérateurs distincts chargés de la détection initiale et de la sélection des pistes intéressantes, puis de la transmission de ces pistes à des pisteurs de détail qui continuaient à suivre avec précision les cibles. Un troisième groupe d'opérateurs transmettait des radars de recherche de hauteur distincts (si utilisés) et les interrogateurs d'identification ami-ennemi , alimentant le système avec ces informations de manière moins fréquente. Ces pistes détaillées pouvaient ensuite être envoyées aux sites AA, où les données pouvaient automatiquement alimenter ou « poser » leurs radars locaux.

Le Type 82 n'a été utilisé dans son rôle militaire que pendant une courte période, avant d'être affecté à un rôle mixte de contrôle du trafic aérien militaire et civil dans les Midlands. Dans ce rôle, le DHS s'est avéré inestimable pour gérer un grand nombre de mouvements d'avions. Le système est resté en service jusque dans les années 1980.

La marine américaine fut « impressionnée » par le CDS de démonstration lors de sa visite à Borehamwood en 1950. Cela conduisit à la construction du modèle X2, qui arriva au Naval Research Center en 1952. Le X2 « contribua beaucoup à vendre le concept » du CDS, mais ils trouvèrent de nombreux détails qui les inquiétaient.

Le premier problème était sa taille, qui le limiterait aux navires de plus grande taille. Ils étaient plus intéressés par un système qui pourrait être utilisé sur une grande partie de la flotte. Ils ont également constaté qu'il était sensible aux changements de température, manquait de précision et, compte tenu de son grand nombre de pièces mobiles, difficile à entretenir. Un dernier problème était qu'ils souhaitaient un système capable de suivre des centaines d'objets, et non des dizaines, et que l'ajout de canaux supplémentaires au CDS serait coûteux.

Cela a conduit à leur propre version, le système de données électroniques. Celui-ci était très similaire au CDS original mais incluait un certain nombre de modifications de détail. Satisfait des résultats, en 1955, le Bureau of Ships a envoyé un contrat à Motorola pour construire 20 systèmes EDS. Le premier a été installé sur l'USS Willis A. Lee en 1956, puis sur les quatre navires de la division de destroyers 262, ainsi que sur une sélection de croiseurs lance-missiles. Lors des tests de 1959, les navires de la division 262 ont pu échanger des données en utilisant le SSA-21 à des distances allant jusqu'à 400 miles (640 km).

La plupart de ces unités sont restées en service jusque dans les années 1960, pour finalement être remplacées en 1968 par le Navy Tactical Data System .

Le prototype CDS a également été étudié par l' US Air Force , qui étudiait à l'époque ses besoins en matière de cartographie aérienne. Elle était déjà impliquée dans le projet qui allait finalement devenir le système SAGE entièrement numérique, mais elle explorait également des alternatives. L'une d'entre elles a été proposée par le Willow Run Research Center de l'Université du Michigan , qui a suggéré d'ajouter un système de transmission de données au CDS. En fin de compte, l'US Air Force a continué le développement du SAGE original, dont les ordinateurs AN/FSQ-7 étaient les plus gros jamais construits.

Le système CDS comportait plusieurs niveaux d'entrée qui construisaient l'image aérienne globale. Cela commençait avec les opérateurs assis devant des écrans radar conventionnels équipés d'un joystick . Les potentiomètres internes du joystick produisaient une tension changeante en X et Y lorsque le manche se déplaçait. Ces signaux étaient envoyés aux plaques de déviation d'un canal séparé dans l' écran à tube cathodique , superposant un point sur l'imagerie radar existante pour fournir un curseur . Le long du côté de l'écran se trouvait une série de boutons qui permettaient à l'opérateur d'indiquer qu'il avait placé le curseur sur l'une des huit cibles.

Les données ont été collectées par l'équipement d'affichage coordonné (CDE). À l'intérieur du CDE, un commutateur téléphonique à pas était utilisé pour se connecter périodiquement à chacun des écrans de l'opérateur à tour de rôle. En fonction du bouton maintenu enfoncé sur la console d'entrée à ce moment-là, le commutateur connectait le joystick de l'opérateur à l'une des 96 paires de servomoteurs connectés à des potentiomètres. La tension du joystick poussait le servomoteur à faire tourner le potentiomètre interne du CDE pour correspondre à la valeur de celui du joystick, copiant ainsi sa valeur.

La valeur de ces potentiomètres internes était également renvoyée aux consoles d'entrée, créant un « blip » sur l'écran qui correspondait aux données radar sous-jacentes, mais qui ne bougeait pas. Les opérateurs pouvaient alors voir à quel point la cible avait bougé depuis la dernière mise à jour du CDE, puis hiérarchiser celles qu'ils souhaitaient mettre à jour. Dans les versions prototypes, il n'y avait que trois stations d'entrée permettant de suivre un total de 24 cibles, mais ils pouvaient également lire jusqu'à huit autres entrées provenant de sources externes, nominalement des données provenant d'autres navires. Une version de production aurait plus de stations d'entrée pour étendre pleinement les capacités du CDE.

En plus des potentiomètres de codage, le CDE contenait également une série de commutateurs à dix positions qui étaient utilisés pour coder des informations numériques supplémentaires pour chaque entrée. Il s'agissait notamment d'un numéro de piste à deux chiffres, d'un seul chiffre indiquant une altitude élevée, moyenne ou basse, d'un chiffre indiquant s'il s'agissait d'un avion ami, hostile ou non identifié et d'un autre indiquant s'il s'agissait d'un seul avion, d'un petit groupe ou d'une grande formation.

Les données de sortie du CDE étaient envoyées vers un écran PPI ( Plan Position Indicator ) séparé et de grand format. En faisant défiler rapidement les potentiomètres, le faisceau de l'écran provoquait l'apparition d'une série de points sur l'écran, représentant l'emplacement des (jusqu'à) 96 cibles. L'opérateur pouvait sélectionner différents ensembles de cibles à afficher, uniquement celles à haute altitude par exemple, ou uniquement les avions amis. unité d'affichage photographique de 24 pouces (610 mm) qui se mettait à jour une fois toutes les 15 secondes et était suffisamment grande pour permettre à plusieurs opérateurs de visualiser la même image.

Au départ, le système envisageait d'utiliser un disque multicolore qui tournait devant l'écran PPI, programmé de manière à ce que les symboles soient dessinés pendant qu'une couleur particulière était affichée sur l'écran. Ce concept, qui était courant dans les premiers systèmes de télévision mécanique de l'époque, permettrait à différents symboles d'avoir des couleurs différentes. Lorsque cette méthode s'est avérée peu pratique, le concept a changé pour utiliser des symboles différents à la place. Il utilisait une série de dix symboles pour représenter un numéro de groupe différent. Le nombre d'avions était indiqué en remplissant de plus en plus le symbole, et l'altitude en plaçant une ligne à droite du symbole qui était un point pour une altitude basse, la moitié de la hauteur du symbole pour une altitude moyenne et la hauteur entière pour une altitude élevée.

Par exemple, si la piste 41, qui la place dans le groupe 4, était un petit groupe d'avions volant à moyenne altitude, elle apparaîtrait comme un triangle (le symbole du groupe 4) dont la moitié droite serait remplie pour indiquer un petit groupe, et une barre de hauteur moyenne à droite de celle-ci indiquerait l'altitude moyenne. Le numéro de piste et l'altitude en « anges » étaient affichés en haut et en bas à gauche du symbole.

Le concept original du CDS utilisait un ensemble complexe de moteurs et de potentiomètres pour encoder les données, ce qui était difficile à maintenir en bon état de fonctionnement. La solution de Pye pour la version de production était de les remplacer par des condensateurs qui stockaient une tension correspondant à la position du joystick. Comme la tension s'échappait lentement des condensateurs, le système utilisait un système de rafraîchissement de la mémoire pour la maintenir précise. Cela a grandement amélioré la disponibilité du système.

La version de production utilisait un système d'affichage simplifié qui supprimait les symboles. À leur place, le point radar d'origine était affiché, mais entouré de données supplémentaires sous la forme de nombres à deux chiffres. Le numéro de piste restait en haut à gauche, mais l'altitude se déplaçait en bas à droite. En haut à droite se trouvait le numéro de magasin , l'ensemble local de registres stockant cette piste. Cela permettait au système d'avoir un numéro de piste global pour l'ensemble de la force opérationnelle tandis que chaque CDS récepteur pouvait lui attribuer un identifiant local différent. En bas à droite se trouvait la catégorie dans le premier chiffre et la taille (simple, petit groupe, grande formation ; 1, 2, 3) dans le second.

Un ajout ultérieur fut la possibilité de suivre la vitesse des cibles, un concept repris du travail américain sur leur modèle X2. Celui-ci utilisait un circuit intégrateur pour mesurer la différence de position entre les mesures ultérieures d'une trajectoire donnée. Ces informations étaient également transmises à un ordinateur analogique séparé qui calculait automatiquement les emplacements d'interception, facilitant ainsi grandement le traçage de plusieurs interceptions. Cette version ajoutait également des entrées supplémentaires qui transmettaient les informations de préparation des porte-avions et des croiseurs lance-missiles , permettant aux officiers d'interception de choisir les armes à affecter à une cible donnée. Ces informations étaient transmises d'un navire à l'autre à l'aide d'une nouvelle liaison de données connue sous le nom de système Digital Plot Transmission (DPT) qui pouvait également partager les pistes.

Les modèles de production variaient en taille et en capacité. L'unité adaptée au Victorious contenait 48 chenilles, l' Hermes avait moins de place donc son système en contenait 32, et les systèmes de la County Class en contenaient 24.

Pour résoudre les problèmes de fiabilité mécanique rencontrés sur le X2, la NRL a adapté son CDS en 1953 pour stocker les données à l'aide de condensateurs au lieu de potentiomètres, un changement qui sera plus tard copié par le CDS de production. Les consoles d'entrée sont alors les seules pièces mobiles majeures. Ils ont encore modifié leurs unités en remplaçant la boule de commande par une feuille de verre conductrice d'électricité sur laquelle l'utilisateur appuyait avec une sonde métallique. L'ensemble a ensuite été placé au-dessus de l'affichage de la station d'entrée par ailleurs inchangé.

Une modification supplémentaire de l'unité centrale a permis d'ajouter un deuxième ensemble de condensateurs pour chaque canal. À chaque échantillonnage des canaux dans les unités d'entrée, les valeurs étaient lues dans l'ensemble alternatif de condensateurs du CDE. Cela a permis d'enregistrer le changement de position entre les balayages. Sur l'écran, les valeurs de ces deux mesures ont été rapidement cyclées, ce qui a entraîné l'allongement des points en tirets courts, indiquant directement la direction et la vitesse de déplacement. Enfin, ils ont ajouté l'unité AN/SSA-21, qui lisait les valeurs et les envoyait sous forme de signaux télétypes à d'autres navires, où ils pouvaient être reconvertis en signaux analogiques pour y être affichés.

Bon nombre de ces changements sont également apparus dans les versions de production du CDS, qui différaient principalement par la méthode de saisie.