Il Naval Tactical Data System, comunemente noto come NTDS, si riferisce a un sistema di elaborazione delle informazioni computerizzato sviluppato dalla Marina degli Stati Uniti negli anni '50 e schierato per la prima volta all'inizio degli anni '60 per l'uso sulle navi da combattimento. Sono stati utilizzati più sensori su navi diverse allo scopo di produrre un'unica mappa unificata dello spazio della battaglia. Le informazioni raccolte potevano quindi essere ritrasmesse ad altre navi e ad altri operatori interessati alle operazioni di combattimento.
Motivi dello sviluppo
Le navi da guerra hanno compartimenti noti come Combat Information Center, o CIC, che raccolgono, smistano e quindi comunicano tutte le informazioni relative al campo di battaglia pervenute a quella nave tramite i sensori di bordo e no. Le informazioni sui bersagli venivano inoltrate alla CIC dagli operatori dei sistemi radar e sonar, dove i membri dell'equipaggio aggiornavano in tempo reale una mappa condivisa. I comandanti usavano la mappa per dirigere le armi verso obiettivi ostili. Il sistema era simile al sistema Bunker della Battaglia d'Inghilterra, ma su scala minore.
C'erano due problemi principali con questo sistema:
- Una era che ogni nave aveva la propria visuale dello spazio di battaglia, indipendente dal resto delle navi nella task force. Ciò portava a problemi di allocazione della forza: la nave con l'arma giusta per un particolare bersaglio poteva non vedere quel bersaglio sui propri sensori, oppure due navi avrebbero potuto tentare di attaccare lo stesso bersaglio ignorandone un altro. Questo può essere risolto aggiungendo segnali radio o bandiera tra le navi come un altro input alla mappa, ma il carico di lavoro di dati era enorme. Ciò ha portato al secondo grande problema;
- l'elevato fabbisogno intrinseco di personale specializzato e la mancanza di spazio a bordo.
Durante la seconda guerra mondiale e nell'immediato dopoguerra, le principali marine hanno iniziato a studiare a fondo questi problemi, poiché le preoccupazioni per gli attacchi coordinati da parte di aerei ad alta velocità ed a lungo raggio erano oramai diventati una seria minaccia. Per dare alla task force un tempo di reazione sufficiente e per affrontare queste minacce, vennero posizionati dei "picchetti" a una certa distanza dalla forza per consentire ai loro radar di rilevare gli obiettivi mentre erano ancora in avvicinamento. Le informazioni da queste navi dovevano quindi essere trasmesse, normalmente a voce, alle altre navi della forza navale. Furono tentati alcuni esperimenti con videocamere puntate verso i display radar, ma erano soggetti a perdita di trasmissione quando le navi si abbassavano tra le onde e le antenne a banda larga non erano puntate l'una verso l'altra.
Ciò che alla fine si desiderava era un sistema in grado di raccogliere le informazioni sul bersaglio da qualsiasi sensore della flotta, usandole per costruire un'unica immagine condivisa dello spazio di battaglia e quindi distribuire i dati in modo accurato e automatico a tutte le navi. Dato che i dati venivano raccolti quasi interamente da dispositivi e display elettronici, l'ideale era un sistema che raccogliesse questi dati direttamente da quei display.
Sistemi precedenti
Concepito per essere utilizzato in combinazione con il radar Type 984, il primo sistema del genere venne sviluppato dalla Royal Navy nell'immediato dopoguerra utilizzando sistemi analogici che monitoravano la velocità di movimento dei "blip" sugli schermi radar. Gli operatori utilizzavano un joystick per allineare il puntatore radar con il bersaglio, quindi premevano un pulsante per aggiornare la posizione. Il circuito quindi regolava la velocità di movimento prevista del segnale acustico e visualizzava un puntatore che si spostava nel tempo. L'aggiornamento non richiedeva più alcun input, a meno che il movimento previsto non iniziasse a differire; a quel punto era possibile utilizzare ulteriori pressioni dei pulsanti per aggiornarlo. I dati per ciascuna di queste tracce, una serie di tensioni, potevano quindi essere trasmessi intorno alla nave e, successivamente, la trasmissione tra le navi utilizzando la modulazione del codice a impulsi. Ralph Benjamin ha scoperto che la decodifica della posizione del joystick: non era l'ideale e desiderava un sistema che leggesse il movimento relativo invece della posizione assoluta, e mise a punto quindi la trackball come soluzione. Il radar tipo 984 e il sistema di visualizzazione completa (CDS) furono installati sulle portaerei Eagle, Hermes e Victorious.
Questo lavoro risentiva dell'affidabilità dei circuiti analogici utilizzati per far funzionare il sistema. All'inizio degli anni '50 il computer digitale sembrava offrire una soluzione, non solo aumentando notevolmente l'affidabilità attraverso la rimozione di qualsiasi parte in movimento, ma anche lavorando direttamente con i dati digitali che costituivano le trame. I dati da un computer dovevano semplicemente essere copiati direttamente su di un altro: non c'era bisogno di codificare e decodificare i segnali analogici che rappresentavano quei valori.
La Royal Canadian Navy ha iniziato a lavorare su un tale sistema nell'ambito del progetto DATAR, che includeva il primo esempio funzionante del concetto di trackball. Sfortunatamente il loro progetto utilizzava tubi e la macchina risultante era così grande che occupava quasi tutto lo spazio libero sulla classe Bangor dragamine su cui venne installato. Gli sforzi per costruire una versione transistorizzata del DATAR non ebbero finanziamenti e il progetto venne terminato.
Implementazione del sistema
Il lavoro dei team RN e RCN era ben noto all'USN a partire dal 1946 e includeva dimostrazioni dal vivo del sistema canadese sul lago Ontario. Fu anche costruito la loro versione del concetto della Royal Navy come "Electronic Data System", e 20 set furono infine prodotti dalla Motorola. Nel 1953 fu prodotto un nuovo sistema per la direzione aerea noto come "Intercept Tracking and Control Console" che poteva tracciare due formazioni in entrata e due in uscita (intercettore). Tuttavia, il sistema era enorme e non includeva la trasmissione tra navi, quindi fu utilizzato solo su un piccolo numero di portaerei.
Tutte queste soluzioni presentavano problemi che ne limitavano l'utilità. I sistemi analogici erano difficili da mantenere operativi e soggetti ad errori quando la manutenzione non era perfetta. La versione canadese, che utilizzava computer digitali, era migliore, ma doveva essere transistorizzata. Anche l'aviazione americana era coinvolta nel proprio Progetto Charles, un sistema simile ma su scala molto più ampia. Il loro sistema utilizzava anche tubi a vuoto e diventò il più grande computer mai costruito, ognuno dei quali occupava 20.000 piedi quadrati (1.900 m2) di spazio, pesava 150 tonnellate e consumava 1,5 megawatt di energia elettrica. La Marina tenne d'occhio questi sviluppi e altri nell'ambito del Progetto Cosmos.
Lo sviluppo dei computer a metà degli anni '50 e l'introduzione di nuovi tipi di transistor e l'introduzione diffusa della memoria di base, raggiunse un punto in cui una versione della Marina della difesa aerea SAGE dell'Air Force rete aveva oramai una possibilità pratica.
La US NAVY iniziò lo sviluppo del sistema NTDS utilizzando un computer digitale transistorizzato nel 1956. Con il sistema NTDS e collegamenti dati wireless, le navi potevano condividere le informazioni raccolte dai loro sensori con altre navi in una task force. L’NTDS fu l'ispirazione per il sistema Aegis ora in uso sulle navi della Marina statunitense.
Descrizione hardware
Una varietà dell'UNIVAC incorporati computer, compresa la prima versione messa in campo delle fine del 1950, CP-642A ( AN / USQ-20 ), tipicamente con 30 bit parole, 32K parole di nucleo magnetico o pellicola sottile memoria, 16 parallele Sono stati utilizzati canali I / O (anch'essi larghi 30 bit) collegati a radar e altre periferiche e un set di istruzioni simile a RISC.
I circuiti logici utilizzavano transistor discreti e altri elementi saldati a un circuito stampato con connettori che correvano lungo un lato. Ogni carta era stata rivestita con una sostanza simile a una vernice per prevenire l'esposizione alla nebbia salina che induceva la corrosione. Diverse carte vennero collegate e fissate a un vassoio su rulli. A loro volta, diversi vassoi di vario tipo, interconnessi e fissati ad un involucro metallico, costituivano il computer. La maggior parte dei computer NTDS era raffreddata ad acqua, anche se alcuni modelli successivi più leggeri erano raffreddati ad aria.
Seymour Cray e NTDS
La Seymour Cray venne accreditata per aver sviluppato il primo processore NTDS, l' AN / USQ-17. Tuttavia, questo design non entrò mai in produzione.
Sistema di comando e controllo ASW
L’ASW Ships Command & Control System (ASWSC & CS) era un sistema NTDS per la guerra antisommergibile. Fu implementato solo sulle fregate USS Voge, USS Koelsch e sulla portaerei ASW USS Wasp nel 1967. L’ASWSC & CS permise lo sviluppo di miglioramenti nella guerra antisommergibile utilizzando computer digitali, che vennero implementati in altre classi di navi ASW. L’UNIVAC venne incaricata di definire l'hardware e sviluppare il software per incorporare le funzioni ASW.
L’AN / UYQ-100 Undersea Warfare Decision Support System (USW-DSS) è l'attuale sistema messo in servizio operativo nel 2010.
ENGLISH
The Naval Tactical Data System, commonly known as NTDS, refers to a computerised information processing system developed by the US Navy in the 1950s and first deployed in the early 1960s for use on combat ships. Multiple sensors were used on different ships in order to produce a single unified map of battle space. The information collected could then be retransmitted to other ships and other operators interested in combat operations.
Reasons for the development
Warships have compartments known as Combat Information Centers, or CICs, which collect, sort and then communicate all battlefield information received by that ship via on-board and off-board sensors. Target information was forwarded to the CIC by radar and sonar system operators, where crew members updated a shared map in real time. Commanders used the map to direct weapons to hostile targets. The system was similar to the Battle of Britain's Bunker system, but on a smaller scale.
There were two main problems with this system:
- One was that each ship had its own view of the battle space, independent of the rest of the ships on the task force. This led to problems with force allocation: the ship with the right weapon for a particular target might not see that target on its sensors, or two ships might try to attack the same target while ignoring another. This could be solved by adding radio signals or flags between ships as another input to the map, but the data workload was enormous. This led to the second major problem;
- the inherent high need for specialised personnel and the lack of space on board.
During World War II and in the immediate aftermath of the war, the major navies began to study these problems in depth, as concerns about coordinated attacks by high-speed and long-range aircraft had become a serious threat. In order to give the task force sufficient reaction time and to deal with these threats, "pickets" were placed at some distance from the force to allow their radar to detect targets while they were still approaching. Information from these ships was then to be transmitted, normally by voice, to the other ships of the naval force. Some experiments were attempted with cameras aimed at the radar displays, but they were subject to transmission loss when the ships lowered between the waves and the broadband antennas were not aimed at each other.
What was ultimately desired was a system capable of collecting target information from any sensor in the fleet, using it to build a single shared image of the battle space and then distribute the data accurately and automatically to all ships. As data was collected almost entirely from electronic devices and displays, a system that collected this data directly from those displays was ideal.
Previous systems
Designed to be used in conjunction with the Type 984 radar, the first such system was developed by the Royal Navy in the immediate post-war period using analogue systems that monitored the speed of movement of the "blips" on radar screens. Operators used a joystick to align the radar pointer with the target, then pressed a button to update the position. The circuit then adjusted the expected movement speed of the beep and displayed a pointer that moved over time. The update no longer required any input unless the expected movement started to differ, at which point you could use further button presses to update it. The data for each of these tracks, a series of voltages, could then be transmitted around the ship and then transmitted between ships using pulse code modulation. Ralph Benjamin discovered that decoding the joystick position was not ideal and wanted a system that reads relative movement instead of absolute position, so he developed the trackball as a solution. The type 984 radar and the full visualisation system (CDS) were installed on the aircraft carriers Eagle, Hermes and Victorious.
This work was affected by the reliability of the analogue circuits used to operate the system. In the early 1950s, the digital computer seemed to offer a solution, not only greatly increasing reliability by removing any moving parts, but also working directly with the digital data that made up the plots. Data from one computer simply had to be copied directly to another: there was no need to encode and decode the analogue signals that represented those values.
The Royal Canadian Navy started working on such a system as part of the DATAR project, which included the first working example of the trackball concept. Unfortunately their project used tubes and the resulting machine was so large that it took up almost all the free space on the Bangor minesweeper class on which it was installed. Efforts to build a transistorised version of the DATAR were unfinanced and the project was completed.
System implementation
The work of the RN and RCN teams was well known to the USN from 1946 and included live demonstrations of the Canadian system on Lake Ontario. Their version of the Royal Navy concept as "Electronic Data System" was also built, and 20 sets were finally produced by Motorola. In 1953 a new air traffic control system known as the "Intercept Tracking and Control Console" was produced which could track two incoming and two outgoing formations (interceptor). However, the system was huge and did not include transmission between ships, so it was only used on a small number of aircraft carriers.
All these solutions presented problems that limited its usefulness. Analogue systems were difficult to maintain and prone to errors when maintenance was not perfect. The Canadian version, which used digital computers, was better, but had to be transistorised. The American Air Force was also involved in its own Project Charles, a similar system but on a much larger scale. Their system also used vacuum tubes and became the largest computer ever built, each taking up 20,000 square feet (1,900 m2) of space, weighing 150 tons and consuming 1.5 megawatts of electricity. The Navy kept an eye on these developments and others as part of the Cosmos Project.
The development of computers in the mid-1950s and the introduction of new types of transistors and the widespread introduction of basic memory reached a point where a version of the Navy's SAGE Air Force Air Defence Network had a practical chance.
US NAVY began development of the NTDS system using a transistorised digital computer in 1956. With the NTDS system and wireless data links, ships could share the information collected by their sensors with other ships in a task force. NTDS was the inspiration for the Aegis system now in use on US Navy ships.
Hardware description
A variety of UNIVAC's embedded computers, including the first fielded version of the late 1950s, CP-642A ( AN/USQ-20 ), typically with 30-bit words, 32K words of magnetic core or thin film memory, 16 parallel I/O channels (also 30-bit wide) connected to radar and other peripherals and a RISC-like instruction set were used.
The logic circuits used discrete transistors and other elements welded to a printed circuit board with connectors running along one side. Each card was coated with a varnish-like substance to prevent exposure to salt spray that induced corrosion. Several papers were connected and attached to a roller tray. In turn, several trays of various types, interconnected and attached to a metal casing, formed the computer. Most NTDS computers were water-cooled, although some later lighter models were air-cooled.
Seymour Cray and NTDS
Seymour Cray was accredited for developing the first NTDS processor, the AN / USQ-17. However, this design never went into production.
ASW command and control system
The ASW Ships Command & Control System (ASWSC & CS) was an NTDS system for anti-submarine warfare. It was only implemented on the USS Voge, USS Koelsch and the ASW aircraft carrier USS Wasp in 1967. ASWSC & CS allowed the development of improvements in antisubmarine warfare using digital computers, which were implemented in other classes of ASW ships. UNIVAC was commissioned to define the hardware and develop the software to incorporate ASW functions.
The AN / UYQ-100 Undersea Warfare Decision Support System (USW-DSS) is the current system put into operational service in 2010.
(Web, Google, Wikipedia, You Tube)
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