El Comprehensive Display System (CDS) era un sistema de mando, control y coordinación de la Marina Real Británica (RN) que funcionaba con el radar de detección/búsqueda Tipo 984. [1] El sistema se instaló en un total de seis buques a partir de 1957. La Marina de los EE. UU. compró un prototipo de CDS y produjo veinte de su propia versión, el Electronic Data System ( EDS ). Estos se utilizaron en varios buques hasta 1968. Una versión modificada, el Data Handling System , fue utilizada con el radar AMES Tipo 82 por la Royal Air Force , y la Fuerza Aérea de los EE. UU . casi lo utilizó también.
El CDS permitió a los operadores asignar diferentes identificadores a los objetos de la pantalla del radar y combinarlos en una única pantalla, lo que permitió a los oficiales de interceptación tener una visualización unificada de la ubicación, el tamaño de la incursión y la altitud. El CDS facilitó a los operadores la orientación de los cazas amigos hacia rutas de intercepción con objetivos desconocidos y las versiones posteriores podían calcular automáticamente los puntos de intercepción. La idea básica del CDS fue extremadamente influyente en los círculos militares y condujo a versiones computarizadas en forma de DATAR , Naval Tactical Data System y SAGE .
El trackball (conocido como "ball tracker" en ese momento) fue inventado por Ralph Benjamin como parte de su trabajo para el CDS en 1946. [2] [3] El prototipo, llamado roller ball , fue patentado en 1947, [3] pero se mantuvo en secreto dentro del ejército. [2] [3] Sentó las bases para dispositivos de entrada como el mouse de computadora . Las unidades de producción usaban un joystick en lugar del trackball.
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En la era de posguerra, Elliott Brothers comenzó a concentrarse en soluciones de automatización para el control de tiro y el 1 de diciembre de 1946 comenzaron a trabajar en lo que se convertiría en el CDS. La idea inicial era recopilar datos ASDIC sobre varios objetivos de diferentes barcos en un grupo de tareas y luego producir una única vista unificada utilizando un nuevo sistema de visualización que superponía símbolos en una pantalla de radar de indicador de posición en planta (PPI) de gran formato. [a] Elliott recibió una patente para este sistema "Peevish" en 1947. [4]
Aunque el concepto inicial era la captura de datos ASDIC, en 1947 la atención se centró en el problema del trazado de los aviones; [5] hacia el final de la Segunda Guerra Mundial , la dirección de los cazas no automatizados aliados experimentó saturación y un rendimiento degradado cuando se los sometió a ataques kamikaze . [6] El desarrollo clave fue un nuevo esfuerzo para desarrollar un potente sistema de radar 3D para reemplazar los diseños anteriores. Finalmente conocido como el radar Tipo 984 , aumentaría tanto la cantidad de datos disponibles que el trazado de todos ellos se consideró una preocupación seria. [7]
El primer sistema completo para el papel de aeronave fue demostrado en el centro de investigación de Elliott en Borehamwood en junio de 1950. Esto eventualmente condujo a un contrato para dos versiones prototipo; el prototipo original fue entregado como "X1" al Establecimiento de Investigación del Almirantazgo en Witley en 1951, y un segundo modelo recién construido, "X2", que fue pagado por la Oficina de Buques de la Armada de los EE. UU. pero oficialmente en préstamo permanente al Laboratorio de Investigación Naval de los EE. UU . [8] [9]
Al principio, no había una necesidad apremiante para el CDS, y no se emprendió la producción. Sin embargo, el desarrollo del misil Seaslug desencadenó una serie de eventos que llevaron a la introducción del CDS algunos años más tarde. [10] Seaslug requería el largo alcance y la detección de altura del Tipo 984 [11] pero los destructores de la clase County , los únicos barcos armados con Seaslug [b] , eran demasiado pequeños para llevar el gran radar. [c] [11]
La solución fue añadir un enlace de datos digitales al CDS, llamado Transmisión de Imágenes Digitales (DPT) o Enlace I; [14] el uso de un enlace digital puede haberse inspirado en el enlace digital de DATAR. [15] El portaaviones transmitió datos de contacto de radar desde su Tipo 984 a través de DPT a los destructores County que lo escoltaban, [14] que utilizaron los datos para localizar objetivos con sus radares más pequeños para el Seaslug. Pye Ltd. recibió el contrato de producción. [9]
La combinación CDS/Tipo 984 entró en servicio con el HMS Victorious [16] en 1958, [10] habiendo sido instalada durante la extensa remodelación de posguerra del barco. [16] Del 15 al 20 de julio de 1959, el barco participó en el ejercicio militar Riptide con la Armada de los Estados Unidos y demostró la eficacia del sistema; el CDS proporcionó una "ventaja decisiva" que permitió a los cazas inferiores de la Marina Real "superar ampliamente" a los cazas de la Armada de los Estados Unidos. [16] [14] La Armada de los Estados Unidos no pudo saturar la dirección de los cazas de la Marina Real. [10]
A esto le siguió la instalación del CDS en el nuevo HMS Hermes y en el primer lote de cuatro de los ocho destructores de la clase County. [8] Sin que los desarrolladores del CDS original lo supieran, otra división dentro de Elliott estaba desarrollando una versión puramente electrónica del mismo concepto básico, el Action Data Automation, y una versión desarrollada de este sistema finalmente reemplazaría al modelo original en la mayoría de los barcos de la RN. [9]
En 1949, el ejército británico comenzó a desarrollar un nuevo radar de control táctico que proporcionaría alerta temprana e información de puesta en marcha para hasta dieciséis baterías dispersas de artillería antiaérea repartidas por toda una ciudad. Esto presentó el mismo tipo de problema que enfrentó la Armada con sus destructores dispersos; los cañones antiaéreos tenían pequeños radares en el lugar, pero estos no proporcionaban una imagen de largo alcance de la batalla en su conjunto. Conocieron el CDS y se interesaron en adaptarlo para el nuevo radar. Durante el desarrollo, en 1953, el papel de defensa aérea sobre el Reino Unido pasó del ejército a la Royal Air Force , que se hizo cargo del desarrollo y rebautizó el radar como AMES Type 82. [ 17]
En esta función, el renombrado Sistema de Manejo de Datos (DHS) era algo más complejo, ya que estaba formado por operadores independientes que se encargaban de la detección inicial y de seleccionar las pistas que resultaban interesantes, para luego pasarlas a los rastreadores especializados que continuaban el seguimiento fino de los objetivos. Un tercer grupo de operadores entregaba radares de detección de altura independientes (si se utilizaban) y los interrogadores de identificación de amigos o enemigos , y alimentaba esa información al sistema con menor frecuencia. Esas pistas detalladas podían entonces enviarse a los sitios AA, donde los datos podían indicar automáticamente, o "asignar", sus radares locales. [18]
El Tipo 82 se utilizó en su función militar prevista durante un breve período, antes de pasar a desempeñar una función de control del tráfico aéreo mixto, militar y civil , en las Midlands. En esta función, el DHS demostró ser inestimable para gestionar un gran número de movimientos de aeronaves. El sistema permaneció en servicio hasta la década de 1980. [19]
La Marina de los EE. UU. quedó "impresionada" por el CDS de demostración cuando visitó Borehamwood en 1950. Esto condujo a la construcción del modelo X2, que llegó al Centro de Investigación Naval en 1952. El X2 "hizo mucho para vender el concepto" del CDS, pero encontraron muchos detalles que les preocuparon. [5]
El principal problema era su tamaño, que lo limitaría a buques más grandes. Estaban más interesados en un sistema que pudiera utilizarse en una gran parte de la flota. También descubrieron que era sensible a los cambios de temperatura, carecía de precisión y, dada su gran cantidad de piezas móviles, era difícil de mantener. Un último problema era que deseaban un sistema capaz de rastrear cientos de objetos, no docenas, y añadir los canales adicionales al CDS sería costoso. [8]
Esto dio lugar a su propia versión, el Sistema Electrónico de Datos. Era muy similar al CDS original, pero incluía una serie de cambios en los detalles. Contentos con los resultados, en 1955 la Oficina de Buques envió un contrato a Motorola para construir 20 sistemas EDS. El primero se instaló en el USS Willis A. Lee en 1956, luego en los cuatro buques de la División de Destructores 262, así como en una selección de cruceros con misiles guiados. Durante las pruebas realizadas en 1959, los buques de la 262 pudieron intercambiar datos utilizando el SSA-21 a distancias de hasta 400 millas (640 km). [20]
La mayoría de estas unidades permanecieron en uso durante la década de 1960, y finalmente fueron reemplazadas en 1968 por el Sistema de Datos Tácticos de la Armada . [20]
El prototipo CDS también fue visto por la Fuerza Aérea de los EE. UU ., que en ese momento estaba explorando sus necesidades de trazado aéreo. Ya estaban involucrados en el proyecto que finalmente surgiría como el sistema SAGE totalmente digital, pero también estaban explorando alternativas. Una de ellas fue propuesta por el Centro de Investigación Willow Run de la Universidad de Michigan , que sugirió agregar un sistema de transmisión de datos al CDS. [21] Finalmente, la Fuerza Aérea continuó con el desarrollo original de SAGE, cuyos ordenadores AN/FSQ-7 fueron los más grandes jamás construidos. [10]
El sistema CDS tenía varias capas de entrada que construían la imagen aérea general. Esto comenzó con los operadores sentados en pantallas de radar convencionales que habían sido equipadas con un joystick . Los potenciómetros internos del joystick producían un voltaje cambiante en X e Y a medida que se movía la palanca. Estas señales se enviaban a las placas de deflexión de un canal separado en la pantalla del tubo de rayos catódicos , superponiendo un punto en las imágenes de radar existentes para proporcionar un cursor . A lo largo del costado de la pantalla había una serie de botones que permitían al operador indicar que había colocado el cursor en uno de hasta ocho objetivos. [8]
Los datos fueron recopilados por el Equipo de Visualización Coordinada (CDE). Dentro del CDE, se utilizó un interruptor de pasos telefónico para conectarse periódicamente a cada una de las pantallas del operador por turno. Dependiendo de qué botón se mantuviera presionado en la consola de entrada en ese momento, el interruptor conectaba el joystick del operador a uno de los 96 pares de servomotores conectados a potenciómetros. El voltaje del joystick impulsaba al servomotor a girar el potenciómetro interno del CDE para que coincidiera con el valor del del joystick, copiando así su valor. [8]
El valor de esos potenciómetros internos también se enviaba de vuelta a las consolas de entrada, creando un "blip" en la pantalla que coincidía con los datos del radar subyacente, pero que no se movía. Los operadores podían ver entonces cuánto se había movido el objetivo desde la última vez que actualizaron el CDE, y luego priorizar cuáles querían actualizar. [8] En las versiones prototipo, solo había tres estaciones de entrada que permitían rastrear un total de 24 objetivos, pero también podían leer hasta ocho entradas más de fuentes externas, nominalmente datos de otros barcos. Una versión de producción tendría más estaciones de entrada para expandir completamente las capacidades del CDE. [5]
Además de los potenciómetros de codificación, el CDE también contenía una serie de interruptores uniselectores de diez posiciones que se utilizaban para codificar información numérica adicional para cada entrada. Estos incluían un número de pista de dos dígitos, un solo dígito que indicaba altitud alta, media o baja, un dígito que indicaba si era amigo, hostil o no identificado y otro que indicaba si se trataba de una sola aeronave, un grupo pequeño o una gran formación. [8]
La salida del CDE se enviaba a una pantalla indicadora de posición en planta (PPI) de gran formato separada. Al hacer un rápido recorrido por los potenciómetros, el haz de la pantalla hacía que aparecieran una serie de puntos en la pantalla, que representaban la ubicación de los (hasta) 96 objetivos. El operador podía seleccionar diferentes conjuntos de objetivos para mostrar, por ejemplo, solo los de gran altitud o solo los aviones amigos. [8] Los prototipos también incluían una "pantalla de conferencia", una unidad de visualización fotográfica de 24 pulgadas (610 mm) que se actualizaba una vez cada 15 segundos y era lo suficientemente grande como para permitir que varios operadores vieran la misma imagen. [4]
Inicialmente, el sistema consideró el uso de un disco multicolor que se hacía girar frente a la pantalla PPI, sincronizado de modo que los símbolos se dibujaran mientras un color particular estuviera sobre la pantalla. Este concepto, que era común en los primeros sistemas de televisión mecánica de la época, permitiría que diferentes símbolos tuvieran diferentes colores. [5] Cuando se descubrió que este método no era práctico, el concepto cambió para usar símbolos diferentes en su lugar. Esto utilizó una serie de diez símbolos para representar un número de grupo diferente. El número de aeronave se indicaba rellenando cada vez más el símbolo, y la altitud colocando una línea a la derecha del símbolo que era un punto para baja altitud, la mitad de la altura del símbolo para media y la altura completa para alta. [5]
Por ejemplo, si la pista 41, que la coloca en el grupo 4, fuera un grupo pequeño de aeronaves que volaban a una altitud media, aparecería como un triángulo (el símbolo del grupo 4) con la mitad derecha rellena para indicar un grupo pequeño, y una barra de altura media a la derecha de la misma indicando una altitud media. El número de pista y la altitud en " ángeles " se mostraban en la parte superior e inferior izquierda del símbolo. [5]
El concepto original del CDS utilizaba un conjunto complejo de motores y potenciómetros para codificar los datos, lo que dificultaba su correcto funcionamiento. La solución de Pye para la versión de producción fue reemplazarlos por condensadores que almacenaban un voltaje correspondiente a la posición del joystick. Como el voltaje se filtraba lentamente de los condensadores, el sistema utilizaba un sistema de actualización de memoria para mantenerlo preciso. Esto mejoró enormemente la disponibilidad del sistema. [5]
La versión de producción utilizó un sistema de visualización simplificado que eliminó los símbolos. En su lugar, se mostró el punto de radar original, pero rodeado de datos adicionales en forma de números de dos dígitos. El número de pista permaneció en la parte superior izquierda, pero la altitud se movió a la parte inferior derecha. En la parte superior derecha estaba el número de almacenamiento , el conjunto local de registros que almacena esta pista. Esto permitió que el sistema tuviera un número de pista global en todo el grupo de trabajo mientras que cada CDS receptor podía asignarlo a un ID local diferente. En la parte inferior derecha estaba la categoría en el primer dígito y el tamaño (individual, grupo pequeño, formación grande; 1, 2, 3) en el segundo. [5]
Una incorporación posterior fue la capacidad de rastrear la velocidad de los objetivos, un concepto tomado del trabajo estadounidense en su modelo X2. Este utilizaba un circuito integrador para medir la diferencia de posición entre mediciones posteriores de cualquier trayectoria dada. Esta información también se enviaba a una computadora analógica separada que calculaba automáticamente las ubicaciones de intercepción, lo que facilitaba mucho el trazado de múltiples intercepciones. Esta versión también agregó entradas adicionales que transmitían información de preparación de los portaaviones y cruceros de misiles , lo que permitía a los oficiales de intercepción elegir qué armas asignar a un objetivo determinado. Esta información se pasaba de barco a barco utilizando un nuevo enlace de datos conocido como el sistema de transmisión de trazado digital (DPT) que también podía compartir las trayectorias. [5]
Los modelos de producción variaban en tamaño y capacidad. La unidad instalada en el Victorious tenía 48 orugas, el Hermes tenía menos espacio, por lo que su sistema tenía 32, y los sistemas de la clase County tenían 24. [22]
Para solucionar los problemas de fiabilidad mecánica observados en el X2, en 1953 la NRL adaptó su CDS para almacenar datos utilizando condensadores en lugar de potenciómetros, un cambio que más tarde sería copiado por el CDS de producción. Esto dejó las consolas de entrada como las únicas partes móviles importantes. Modificaron aún más sus unidades reemplazando el trackball con una lámina de vidrio conductora de electricidad sobre la que el usuario presionaba con una sonda de metal. Luego, el conjunto se colocó sobre la pantalla de la estación de entrada, que por lo demás no había cambiado. [23]
Un cambio adicional en la unidad central agregó un segundo conjunto de capacitores para cada canal. Con cada muestreo de los canales en las unidades de entrada, los valores se leían en el conjunto alterno de capacitores en el CDE. Esto hacía que se registrara el cambio de posición entre escaneos. En la pantalla, los valores de estas dos mediciones se ciclaban rápidamente, haciendo que los puntos se alargaran hasta convertirse en rayas cortas, indicando directamente la dirección y la velocidad de viaje. Finalmente, agregaron la unidad AN/SSA-21, que leía los valores y los enviaba como señales de teletipo a otros barcos, donde podían convertirse nuevamente en señales analógicas para su visualización allí. [23]
Muchos de estos cambios también aparecieron en las versiones de producción del CDS, que se diferenciaban principalmente en el método de entrada. [5]