包括的な表示システム

包括的表示システム （CDS）は、探知/捜索タイプ984レーダーとともに機能する英国海軍（RN）の指揮、制御、および調整システムでした。^[1]このシステムは、1957年から合計6隻の船舶に搭載されました。米国海軍はCDSのプロトタイプを購入し、独自のバージョンである電子データシステム（EDS）を20隻製造しました。これらは1968年まで多くの船舶で使用されました。改良版であるデータ処理システムは、英国空軍によってAMESタイプ82レーダーとともに使用され、米国空軍もこれを採用するところでした。

CDS により、オペレーターはレーダー ディスプレイ上のオブジェクトに異なる ID を割り当て、それらを 1 つのディスプレイに組み合わせることができるようになりました。これにより、迎撃担当者は位置、襲撃の規模、高度を統一的に表示できるようになりました。CDS により、オペレーターは友軍の戦闘機を未知のターゲットの迎撃コースに誘導することが容易になり、後のバージョンでは迎撃ポイントを自動的に計算できるようになりました。CDS の基本的な考え方は軍事界に非常に大きな影響を与え、DATAR、Naval Tactical Data System、SAGE などのコンピューター バージョンが誕生しました。

トラックボール（当時は「ボールトラッカー」と呼ばれていた）は、1946年にCDSの仕事の一環としてラルフ・ベンジャミンによって発明されました。 ^{[2] [3]}ローラーボールと名付けられたプロトタイプは1947年に特許を取得しましたが、^[3]軍内部では秘密にされていました。^{[2] [3]これは、}コンピュータマウスなどの入力デバイスの基礎を築きました。量産ユニットでは、トラックボールの代わりにジョイスティックを使用しました。

戦後、エリオット・ブラザーズは射撃管制の自動化ソリューションに注力し始め、1946年12月1日にCDSの開発に着手した。当初のアイデアは、任務群内のさまざまな船舶からさまざまな目標のASDICデータを収集し、大型の計画位置指示器（PPI）レーダーディスプレイにシンボルを重ねる新しい表示システムを使用して、単一の統一されたビューを作成することだった。^[a]エリオットは1947年にこの「Peevish」システムの特許を取得した。^[4]

当初の構想はASDICデータを集めることだったが、1947年に航空機の配置問題に注目が集まった。^[5]第二次世界大戦の終わりごろ、連合軍の非自動化戦闘機の配置は神風特攻隊の攻撃を受けると飽和状態となり、性能が低下した。^[6]鍵となる開発は、従来の設計に代わる強力な3Dレーダーシステムを開発するという新たな取り組みだった。最終的に984型レーダーとして知られるようになったこのレーダーは、利用可能なデータ量を大幅に増加させたため、そのすべてを配置することが深刻な問題とみなされた。^[7]

航空機用途の最初の完全なシステムは、1950年6月にエリオットのボアハムウッド研究センターで実証されました。これは最終的に2つのプロトタイプバージョンの契約につながりました。最初のプロトタイプは「X1」として1951年にウィトリーの海軍本部研究施設に納入され、2番目の新造モデル「X2」は米国海軍の船舶局によって支払われましたが、公式には米国海軍研究所に永久貸与されました。^{[8] [9]}

当初、CDSの緊急の必要性はなく、生産は行われなかった。しかし、シースラッグミサイルの開発が一連の出来事を引き起こし、数年後にCDSが導入されることになった。^[10]シースラッグには984型の長距離および高度探知能力が必要だったが^[11]、シースラッグを装備した唯一の艦艇であるカウンティ級駆逐艦^[b]は、大型レーダーを搭載するには小さすぎた。^{[c] [11]}

解決策は、CDSにデジタルデータリンクを追加することだった。これはデジタル画像伝送（DPT）またはリンクIと呼ばれた。^[14]デジタルリンクの使用は、DATARのデジタルリンクに触発された可能性がある。^[15]航空母艦は、タイプ984からのレーダー接触データをDPT経由で護衛のカウンティ駆逐艦に送信し、^[14]カウンティ駆逐艦はそのデータを使用して、シースラッグ用の小型レーダーでターゲットの位置を特定した。Pye Ltd.が製造契約を結んだ。^[9]

CDS/タイプ984の組み合わせは、1958年にHMS ビクトリアス^[16]で就役し、^[10]戦後の艦の大規模な改修中に装備されました。^{[16] 1959年7月15日から20日にかけて、この艦は}アメリカ海軍との軍事演習リップタイドに参加し、システムの有効性を実証しました。CDSは「決定的な優位性」を提供し、劣るイギリス海軍の戦闘機が「アメリカ海軍の戦闘機を大幅に上回る」ことを可能にしました。^{[16] [14]}アメリカ海軍はイギリス海軍の戦闘機の指揮を飽和させることができなかった。^[10]

これに続いて、CDSは新型HMS ハーミーズと、カウンティ級駆逐艦8隻のうち最初の4隻に搭載されました。^[8]オリジナルのCDSの開発者には知られていませんでしたが、エリオット内の別の部門が同じ基本コンセプトの純粋に電子的なバージョンであるアクションデータオートメーションを開発しており、このシステムの開発バージョンが最終的にほとんどのRN艦艇でオリジナルモデルに取って代わりました。^[9]

1949年から、イギリス陸軍は、市街地に広がる最大16の分散型対空砲台に早期警戒と発射情報を提供する新しい戦術管制レーダーの開発を開始した。これは、海軍が分散型駆逐艦で直面したのと同じ種類の問題を引き起こした。対空砲には小型レーダーが搭載されていたが、戦闘全体の長距離画像を提供しなかった。彼らはCDSについて知り、それを新しいレーダーに適応させることに興味を持った。開発中の1953年に、イギリス上空の防空の役割は陸軍からイギリス空軍に移り、イギリス空軍が開発を引き継ぎ、レーダーをAMESタイプ82と改名した。^[17]

この役割において、名前が変更されたデータ処理システム (DHS) はやや複雑で、最初の探知と興味深い軌跡の選択を担当する別々のオペレーターで構成され、その後、それらの軌跡をターゲットの詳細な追跡を続ける詳細な追跡者に渡しました。3 番目のオペレーター セットは、別の高度探知レーダー(使用する場合) と敵味方識別インタロゲーターを渡し、その情報をより少ない頻度でシステムに入力しました。その後、これらの詳細な軌跡は AA サイトに送信され、そこでデータが自動的にローカル レーダーにキューイング、つまり「レイオン」されました。^[18]

82型は当初の軍事用途で短期間使用された後、中部地方の軍民混合の航空管制に転用された。この役割において、DHSは大量の航空機の動きを処理する上で非常に貴重であることが証明された。このシステムは1980年代まで運用され続けた。^[19]

アメリカ海軍は1950年にボアハムウッドを訪れた際、デモ用のCDSに「驚嘆」した。これがX2モデルの製造につながり、1952年に海軍研究センターに到着した。X2はCDSの「コンセプトを売り込むのに大いに貢献した」が、懸念すべき点が数多く見つかった。^[5]

最大の問題は、そのサイズが大型船に限定される点でした。彼らは艦隊の大部分で使用できるシステムに興味がありました。また、温度変化に敏感で、精度に欠け、可動部品が多いためメンテナンスが難しいこともわかりました。最後の問題は、彼らが望んでいたのは数十ではなく数百の物体を追跡できるシステムであり、CDSに追加のチャンネルを追加するには費用がかかるということでした。^[8]

これが、独自のバージョンである電子データシステムにつながった。これはオリジナルのCDSと非常に似ていたが、細部にいくつかの変更が加えられていた。結果に満足した海軍局は、1955年にモトローラ社に20のEDSシステムを構築する契約を交わした。最初のシステムは1956年にUSS ウィリス・A・リーに搭載され、その後、第262駆逐艦隊の4隻と、いくつかのミサイル巡洋艦に搭載された。1959年のテストでは、第262駆逐艦隊の艦艇はSSA-21を使用して最大400マイル（640 km）の範囲でデータを交換できた。^[20]

これらのユニットのほとんどは1960年代まで使用され続け、最終的に1968年に海軍戦術データシステムに置き換えられました。^[20]

プロトタイプの CDS は、当時航空プロッティングのニーズを模索していたアメリカ空軍にも検討されました。彼らはすでに、最終的に全デジタルSAGEシステムとして登場するプロジェクトに関わっていましたが、代替案も模索していました。その 1 つがミシガン大学のウィローラン研究センターによって提案されたもので、CDS にデータ転送システムを追加することを提案しました。^[21]最終的に空軍はオリジナルの SAGE 開発を継続し、AN/FSQ-7コンピューターは史上最大のものでした。^[10]

CDS システムには、航空写真全体を構成する複数の入力レイヤーがありました。これは、ジョイスティックを備えた従来のレーダー ディスプレイの前に座るオペレーターから始まりました。ジョイスティックの内部ポテンショメータは、スティックの動きに応じて X と Y の変化する電圧を生成しました。これらの信号は、ブラウン管ディスプレイの別のチャネルの偏向プレートに送信され、既存のレーダー画像にドットが重ね合わされてカーソルが表示されます。ディスプレイの横には、オペレーターが最大 8 つのターゲットの 1 つにカーソルを置いたことを示すための一連のボタンがありました。^[8]

データは、協調表示装置 (CDE) によって収集されました。CDE 内部では、電話のステッピング スイッチを使用して、オペレーターのディスプレイに順番に接続していました。入力コンソールでどのボタンが押されているかに応じて、スイッチはオペレーターのジョイスティックを、ポテンショメータに接続された 96 組のサーボモーターの 1 つに接続しました。ジョイスティックからの電圧によってサーボモーターが駆動され、CDE の内部ポテンショメータがジョイスティックの値と一致するように回転し、その値がコピーされました。^[8]

これらの内部ポテンショメータの値も入力コンソールに送り返され、画面上に「ブリップ」が作成され、これは基礎となるレーダーデータと一致しますが、動きません。オペレーターは、CDE を最後に更新してからターゲットがどれだけ移動したかを確認し、どのターゲットを更新するかを優先順位付けできます。^[8]プロトタイプバージョンでは、合計 24 個のターゲットを追跡できる入力ステーションは 3 つしかありませんでしたが、外部ソースからの入力 (名目上は他の船舶からのデータ) を最大 8 つまで読み取ることもできました。量産バージョンでは、CDE の機能を完全に拡張するために、より多くの入力ステーションが搭載される予定です。^[5]

CDEには、エンコードポテンショメータに加えて、各入力の追加の数値情報をエンコードするために使用される一連の10ポジションユニセレクタスイッチも含まれていました。これには、2桁のトラック番号、高高度、中高度、低高度を示す1桁、友軍、敵軍、未確認機のいずれであるかを示す桁、および単独の航空機、小グループ、または大規模な編隊であるかを示す桁が含まれていました。^[8]

CDE からの出力は、別の大型のプランポジションインジケータ(PPI) ディスプレイに送信されました。ポテンショメータを高速で切り替えると、ディスプレイのビームによって画面上に一連のスポットが表示され、最大 96 個のターゲットの位置が示されます。オペレーターは、たとえば高高度のターゲットのみ、または友軍​​の航空機のみなど、表示するターゲットのセットを選択できます。^[8]プロトタイプには、15 秒ごとに更新され、複数のオペレーターが同じ画像を表示できるほどの大きさの 24 インチ (610 mm) の写真表示ユニットである「会議ディスプレイ」も含まれていました。^[4]

当初、このシステムでは、PPI ディスプレイの前で回転する多色ディスクを使用し、特定の色がディスプレイ上にあるときにシンボルが描画されるようにタイミングを調整することが検討されました。この概念は、当時の初期の機械式テレビシステムで一般的であり、異なるシンボルに異なる色を使用できます。 ^[5]この方法が非実用的であることが判明すると、代わりに異なるシンボルを使用するように概念が変更されました。これは、異なるグループ番号を表すために 10 個のシンボルを使用しました。航空機の数は、シンボルを徐々に埋めることで示され、高度は、低高度の場合は点、中高度の場合はシンボルの高さの半分、高高度の場合は高さ全体の線をシンボルの右側に配置することで示されました。^[5]

例えば、グループ4に属するトラック41が中高度を飛行する小グループの航空機である場合、小グループを示すために右半分が塗りつぶされた三角形（グループ4のシンボル）として表示され、その右側に中高度を示す中程度の高さのバーが表示されます。トラック番号と高度は「天使」単位でシンボルの左上と左下に表示されます。^[5]

オリジナルの CDS コンセプトでは、複雑なモーターとポテンショメーターのセットを使用してデータをエンコードしていたため、適切に動作し続けるのが困難でした。Pye が量産バージョンで採用した解決策は、これらをジョイスティックの位置に対応する電圧を蓄えるコンデンサーに置き換えることでした。コンデンサーから電圧が徐々に漏れ出すため、システムではメモリ リフレッシュシステムを使用して正確さを保ちました。これにより、システムの可用性が大幅に向上しました。^[5]

量産型では、シンボルを削除した簡略化された表示システムが採用された。代わりに、元のレーダーブリップが表示され、その周囲に2桁の数字という形で追加データが配置された。トラック番号は左上に残ったが、高度は右下に移動した。右上にはストア番号、つまりこのトラックを格納するローカルレジスタセットがあった。これにより、システムはタスクフォース全体でグローバルトラック番号を持つことができ、受信側の各CDSはそれを異なるローカルIDに割り当てることができた。右下には、最初の桁にカテゴリ、2番目の桁にサイズ（単独、小グループ、大規模編隊、1、2、3）が表示された。^[5]

後に追加されたのは、ターゲットの速度を追跡する機能で、これは米国のX2モデルから取り入れた概念である。これは積分回路を使用して、任意のトラックの連続測定間の位置の差を測定する。この情報は別のアナログコンピュータにも送られ、自動的に迎撃場所を計算し、複数の迎撃の計画をはるかに容易にした。このバージョンでは、航空母艦やミサイル巡洋艦からの準備状況情報を送信する追加入力も追加され、迎撃士官が特定のターゲットに割り当てる兵器を選択できるようにした。この情報は、トラックを共有することもできるデジタルプロット伝送（DPT）システムと呼ばれる新しいデータリンクを使用して船から船へと渡された。^[5]

生産モデルはサイズと容量が異なっていた。ビクトリアスに搭載されたユニットは48本の線路を収容し、ヘルメスはスペースが小さかったためそのシステムは32本、カウンティクラスのシステムは24本の線路を収容した。^[22]

X2 で見られた機械的な信頼性の問題に対処するため、NRL は 1953 年に CDS を改良し、ポテンショメータの代わりにコンデンサを使用してデータを保存するようにしました。この変更は後に量産 CDS に採用されました。これにより、入力コンソールが唯一の主要な可動部品となりました。NRL はさらにユニットを改良し、トラックボールを導電性のガラス板に置き換え、ユーザーが金属プローブで押すようにしました。その後、このアセンブリは、それ以外は変更されていない入力ステーション ディスプレイの上に配置されました。^[23]

中央ユニットへのさらなる変更により、各チャンネルに2番目のコンデンサーセットが追加されました。入力ユニットの各チャンネルのサンプリングごとに、値がCDEの交互のコンデンサーセットに読み込まれました。これにより、スキャン間の位置の変化が記録されました。ディスプレイでは、これら2つの測定値が急速に循環し、ドットが短いダッシュに伸びて、移動の方向と速度を直接示しました。最後に、AN/SSA-21ユニットが追加されました。これは値を読み取り、テレタイプ信号として他の船に送信し、そこでアナログ信号に変換されて表示されました。^[23]

これらの変更の多くはCDSの製品版にも反映されており、主に入力方法が異なっていました。^[5]

• リンク 11
• ラインズマン/調停人

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