Sistemi za noćno osmatranje na vozilima postoje već godinama i sada su uobičajeni, ali na ovom tržištu predstoje značajne promjene.
Na primjer, postoji sve veća potražnja za noćnim kamerama veće rezolucije. Glasnogovornik francuske kompanije za infracrvene prijemnike Sofradir rekao je da se to može postići povećanjem broja piksela i smanjenjem visine piksela uz zadržavanje veličine matrice kako bi se osigurale male težine i karakteristike potrošnje energije uređaja.
“Smanjivanjem visine piksela povećavate osjetljivost detektora, jer kako se visina piksela smanjuje, svaki piksel ima manju jačinu signala, pa povećavamo osjetljivost uređaja. U trenutnim generacijama kamera standard je VGA 640x512, ali danas se trend kreće prema SVGA 1280x1024 u koracima od 12 mikrona, na primjer. Sistemi će se kretati u ovom smjeru, a to se događa sada”, - objasnio je.
Da bi ove kamere imale najbolje performanse, moraju biti pravilno stabilizirane, jer oklopna vozila rade na neravnim terenima s vrlo teškim terenima. Prema riječima predstavnika Controp Precision Technologies, ako sistem nije dovoljno dobro stabiliziran, "tada će slika biti neprihvatljivog kvaliteta, a domet uređaja će se drastično smanjiti".
Glasnogovornik Sofradira rekao je:
“Posljednjih godina vidjeli smo kako značaj, težina, veličina i potrošnja energije neprestano rastu, odražavajući potražnju za malim, laganim sistemima s poboljšanim mogućnostima, poput naših SIGHT sistema. Postoji nekoliko vrsta kamera: nehlađene termalne kamere, koje pružaju vid izbliza i obično nisu stabilizirane, te rashladne termalne kamere, koje su obično stabilizirane, su višeg nivoa i naravno skuplje."
Isticanje problema
Tradicionalno, sistemi noćnog vida korišteni su u dvije glavne svrhe. Prvo, vozačevi uređaji za noćno osmatranje omogućavaju mu da poveća nivo kontrole okoline oko automobila radi sigurnog i nesmetanog manevrisanja. Drugo, postoje streljački sistemi za identifikaciju i ciljanje potencijalnih meta.
Infracrveni sistemi za vozače i poboljšana svjesnost o situaciji obično su neohlađene termovizijske kamere koje imaju šire vidno polje na bliskoj udaljenosti kako bi imale što više vidnog polja, dok su dometi namijenjeni strijelcima, posebno za oružje velikog kalibra, na primjer, 120 mm tenkovskih topova, opremljenih rashlađenim toplinskim kamerama dugog dometa. Potonji imaju uže vidno polje za fokusiranje na određeni cilj.
Toplinske kamere su najčešće u modernoj vojsci, jer su naprednije od kamera sa pojačanjem slike (pojačivač slike), koje rade u koracima manjim od 1 mikrona, a za rad im je potrebna aktivna emisija svjetlosti u spektru bliskog infracrvenog područja da biste videli u mraku. U ovom slučaju, svjetlo infracrvenog svjetla nevidljivo golim okom može se detektirati neprijateljskim uređajima, što može imati ozbiljne posljedice.
Prema riječima Colina Hornera iz Leonarda, kamere za pojačavanje slike uvijek su problem u zajednicama koje imaju tendenciju da budu osvijetljene.
“Ovi senzori nastoje iskriviti i zamagliti sliku namijenjenu komandantu i vozaču. Iako se tehnologija poboljšanja slike poboljšava i preferirani je izbor za vozila bez borbene pomoći, nedostatak je što takvim kamerama i dalje treba pozadinsko osvjetljenje.”
“Iako zaista mogu raditi pri minimalnom svjetlu, na primjer, pri svjetlu Mjeseca ili zvijezda, u potpunom mraku, kamere sa cijevima za pojačavanje slike jednostavno neće raditi. Kako bi poboljšali svijest o situaciji, operateri koriste infracrveno svjetlo za lokalno osvjetljavanje područja oko mašine i oslanjaju se na prirodno svjetlo."
- objasnio je Horner.
Dodao je da postoje i drugi problemi s kamerama za pojačavanje slike u automobilima opremljenim neprobojnim staklom, jer negativno utječu na vozačevu percepciju udaljenosti. Zbog toga moderne vojske radije koriste pasivne infracrvene sisteme.
Osim toga, postoji tendencija povećanja sposobnosti noćnog osmatranja vozila drugih kategorija, za koje je potrebno na njih instalirati iste sisteme kao i na borbenim platformama. "Ovo će zaista povećati nivo vlasništva i sigurnosti."
“U pravilu su veća oklopna borbena vozila bila opremljena pasivnim (neosvijetljenim) infracrvenim sistemima s vrlo visokim performansama, ali sama po sebi ne rade u kolonama. Podržavaju ih druga vozila, poput transportera osoblja, vozila hitne pomoći i inženjerskih vozila, ali nedostatak im je što nemaju iste mogućnosti noćnog vida kao borbena vozila i stoga ne mogu raditi u istim uslovima. Dakle, sada vidimo trend opremanja vozila za podršku sustavima za noćno osmatranje koji nisu lošiji od onih na borbenim platformama, zbog čega mogu raditi uporedo bez dodatnog rizika."
Još jedan trend je dodavanje više kamera mašinama kako bi se dobio potpuni pregled. Ranije se vojska bavila samo snabdijevanjem vozača uređajima za noćno osmatranje samo za vožnju. S velikim brojem kamera koje pružaju vidljivost od 360 °, prijetnje se mogu vidjeti iz bilo kojeg smjera, a što je važnije za sigurnost, postoji pogled sa strane i natrag, pa se povećava sigurnost operacije u urbanim područjima.
Leonardo nudi kameru DNVS 4 koja vam omogućuje sveobuhvatan prikaz na udaljenostima od 20-30 metara. Horner je rekao da je sistem takođe opremljen dnevnom kamerom u boji koja kombinuje dve tehnologije u jedno rešenje i na taj način smanjuje težinu, veličinu i potrošnju energije. On je dodao da postoji i pomak sa analogne na digitalnu otvorenu arhitekturu. "To znači da digitalizujemo signal kamere i digitalno ga prikazujemo na ekranu, što uvelike poboljšava jasnoću slike i uklanja sve smetnje sa same mašine."
Slika u brojevima
Razvoj digitalne tehnologije omogućava operaterima korištenje multifunkcionalnih ekrana s kartama, statusom naoružanja i podacima o održavanju vozila, kao i pregled više slika istovremeno, poput pogleda sprijeda, sa strane i unatrag. Ovo je mnogo svestranije od korištenja zatamnjene kamere ili analognog sistema koji vam omogućuje pregled samo jedne kamere i samo jednog zaslona.
Većina nadzornih kamera je neohlađenog tipa i, poput ljudskog oka, imaju široko vidno polje od oko 50 °, a neke se približavaju 90 °. Jorgen Lundberg iz FLIR Systems -a rekao je da se stoga druge kamere moraju instalirati u različitim konfiguracijama kako bi se postigla potpuna pokrivenost od 360 °. Neke sheme predviđaju postavljanje više kamera s vidnim poljem od 55 °, dok druge sheme predviđaju ugradnju četiri kamere pod 90 ° ili čak samo dvije kamere pod 180 ° za stvaranje panorame. Prije svega, to je potrebno kako bi automobil mogao slobodno manevrirati bez upaljenih svjetala tokom noćne obuke i borbenih operacija, budući da vozač ima potpunu kontrolu nad okolinom.
"Sve ovo ima za cilj dati vozaču ili posadi znanje o tome što se događa u blizini automobila na oko 20-100 metara, a ne dalje, jer današnja tehnologija ne može pružiti slike visoke rezolucije na velikim udaljenostima", rekao je Lundberg. “Iako će posada automobila zasigurno voljeti imati sliku visoke definicije o cijelom obodu na raspolaganju, postoji ravnoteža između današnje tehnologije i današnjeg budžeta. Postoje i ograničenja u pogledu broja i funkcionalnosti ekrana posade u vozilu.”
Na primjer, predstavljanje velike količine dostupnih senzornih informacija izazov je. Kako se sve ne bi pomiješalo u jednu hrpu, članovi posade, na primjer, vozač, zapovjednik i topnik, moraju imati pristup ekranima koji prikazuju posebne informacije namijenjene svakom od njih kako ne bi ometali druge korisnike. Osoba koja slijeće može imati i ekran sa stražnje strane vozila koji prikazuje informacije o okolini prije skidanja. Zapovjednik može imati zaslon kao i ostali članovi posade, ali s više funkcionalnosti, na primjer, s mogućnošću prikazivanja odluka o borbenoj kontroli i informacija o oružju.
U oklopna vozila već je instalirano mnogo različitih senzora, a sistemi noćnog vida moraju pronaći mjesto za sebe u ovom ograničenom prostoru. U mašini je malo prostora za smeštaj više ekrana, pa je distribucija informacija sa senzora i kamera po mašini izazov.
Sistemi noćnog vida za glavne topove AFV -a smješteni su jedan pored drugog ili integrirani u nišanov nišan, koji se obično ugrađuje u vozilo pored pištolja. Naoružanje može biti tenkovski top velikog kalibra 120 mm, topovi srednjeg kalibra (20 mm 30 mm ili 40 mm) ili čak mitraljezi kalibra 7, 62 mm ili 12, 7 mm u modulu za daljinsko upravljanje oružjem (DUMV). Sistemi za nišanjenje pištolja uključuju uglavnom rashlađene termovizijske sisteme i stoga mogu raditi na dometima većim od 10 km.
Lundberg je rekao da su danju i noću nišani poravnati s osi pištolja, odnosno da će gledati gdje je pištolj usmjeren i neće vidjeti u drugim smjerovima.
“Domet ovog nišana trebao bi odgovarati dometu pištolja, a pištolj ima prilično veliki domet. Prema tome, on ima prilično usko vidno polje, to je kao da gledate kroz slamku … ali ovdje strijela mora vidjeti i pucati."
Ostati hladan?
Nehlađene infracrvene kamere koriste tehnologiju mikrobolometra, koja je u osnovi mali otpornik sa silikonskim elementom koji reagira na toplinsko zračenje. Promjene temperature određene su intenzitetom emisije fotona. Mikrobolometar to otkriva i pretvara mjerenja u električni signal, koji se zatim može pretvoriti u sliku.
Nehlađeni senzori u pravilu rade u rasponu LW1R (7-14 mikrona), odnosno mogu "vidjeti" kroz dim, maglu i prašinu, što je važno na bojnom polju i u drugim situacijama.
Hlađeni uređaji koriste kriogeni sistem hlađenja kako bi detektor držali na -200 ° C, čineći ga osjetljivijim na čak i male promjene temperature. Detektori takvih uređaja mogu precizno transformirati čak i jedan pogodak fotona u električni signal, dok nehlađenim sistemima treba više fotona za mjerenje. Tako hlađeni senzori imaju veliki domet, što poboljšava proces hvatanja i neutraliziranja ciljeva.
Ali rashladni sistemi imaju i svoje nedostatke, složenost dizajna uključuje visoke troškove i potrebu za redovnim i tehnički složenim održavanjem. Nehlađeni senzori su jeftiniji, lakši za održavanje i duži vijek trajanja jer ne koriste kriogenu tehnologiju, imaju manje pokretnih dijelova i ne zahtijevaju složeno vakuumsko brtvljenje. Koju vrstu sistema će odabrati, kao i uvijek, zavisi od korisnika, na osnovu zadataka koje rješava.
Izbor talasa
Hlađeni nišani topova koriste se u blizini [dugotalasnih] infracrvenih detektora (LW1R). Zato što ovo omogućava sistemima noćnog vida da vide kroz dim i stoga imaju manje problema vezanih za borbu. Nehlađeni sistemi također koriste takve detektore, budući da su mikrobolometri (termoosjetljivi elementi) osjetljivi na ovoj valnoj duljini, ali to se sada počinje mijenjati. "Istorijski gledano, LWIR je uvijek bio preferiran zbog boljeg prodiranja dima od MWIR detektora koji rade u srednjem [srednjem talasu] infracrvenom zraku", rekao je Horner.
“Prije deset godina to je bilo istina, ali testovi i demonstracije pokazali su i dokazali da nema velike razlike između LWIR -a i MWIR -a na bojnom polju danas. Osetljivost i sposobnosti MWIR -a su se značajno poboljšale u proteklih 10 godina i danas MWIR kamere još uvek nude vrhunske performanse i prodor dima. Zbog toga ljudi preferiraju MWIR nego LWIR detektore."
Horner je dodao:
“Prednost detektora MWIR je u tome što imaju i bolju propusnost kroz vlažan zrak u odnosu na detektore tipa LWIR, odnosno kada se želite postaviti u obalna područja, posebno u vrućim klimatskim uvjetima, tada ćete postići bolje performanse korištenjem MWIR. A ne LWIR.. To će biti kompromisno rješenje za automobil."
Međutim, glasnogovornik francuske kompanije Sofradir naglasio je da daleka [kratkotalasna] infracrvena regija spektra (SWIR) također ima svoju primjenu.
“Postoje dvije različite namjene za SWIR. Prvo, detektori ovog tipa mogu biti dodatno rješenje u onim slučajevima kada trebate gledati kroz dim i prašinu različite gustoće i porijekla, pa čak (u nekim slučajevima) i maglu. Ovisno o atmosferskim uvjetima, SWIR može osigurati veliku prividnu udaljenost. Drugo, pomoću SWIR detektora možete vidjeti laserske daljinomere koji rade na oznaci mete na valnim duljinama od 1,6 mikrona ili 1,5 mikrona. Zatim se koristi kao upozorenje da je vaše vozilo pod nadzorom. Također možete vidjeti bljeskove topova, što znači da se SWIR koristi za poboljšanje svjesnosti o situaciji i zaštitu zemaljskih vozila."
Glasnogovornik BAE Systemsa rekao je:
“Općenito, LWIR pruža najbolje performanse u svim vremenskim i drugim vanjskim uvjetima, dok MWIR i SWIR pružaju najbolji kontrast. SWIR slika ima dodatnu prednost jer je slična onoj koju vidimo golim okom. Ova važna prednost povećava vjerojatnost ispravnog prepoznavanja, što zauzvrat pomaže u smanjenju vjerojatnosti incidenata s prijateljskom vatrom."
Potreba za više
Češća instalacija DUMV -a na oklopna vozila ima utjecaj na tržište noćnih kamera. Glavni nišani pištolja integrirani su u platformu pa se ni pištolj ni nišan ne mogu mijenjati prečesto. Dodavanjem novog DUMV -a na modularnoj osnovi možete češće mijenjati opsege.
U posljednjih pet do deset godina standardno oružje instalirano na DUMV -u bilo je u većini slučajeva ili mitraljez kalibra 7,62 mm ili mitraljez kalibra 12,7 mm, pa su nišani u pravilu bili nehlađeni kako bi odgovarali kratkom dometu (1-1, 5 km), a to je zauzvrat odredilo njihovo malo šire vidno polje od nišana topova velikog kalibra.
Međutim, Lundberg je primijetio da se situacija mijenja:
“Trenutno postoji rastući trend koji određuje ugradnju oružja većeg kalibra (oko 25-30 mm), iz kojeg je moguće ciljati i voditi preciznu vatru na velike udaljenosti, a to određuje potražnju za nišanima za DUMV sa većim dometom. Dok je industrija nekada isporučivala nehlađene okvire za 99% DUMV-a, danas se fokus prebacuje na funkcionalnije nehlađene i ohlađene opsege koji mogu pružiti ultra oštre slike. To omogućava da se vidi malo dalje i usmjeri oružje većeg kalibra do cilja na velike udaljenosti od 1, 5-2, 5 km, to jest izvan dosega neprijateljskih sredstava uništenja."
I na kraju, zapovjednici žele imati još bolju kontrolu nad situacijom, vidjeti dalje od topovske vatre, pa je postojala potreba za postavljanjem noćnih nišana s većim dometom na DUMV.
Razvoj sistema noćnog vida ne određuje samo povećani domet, već i potreba za pojednostavljenjem rada. Zastarjela termovizijska kamera ili manje napredna infracrvena kamera zahtijeva mnogo rada, jer morate pritisnuti dugmad i okretati dugmad mnogo puta da biste dobili pristojnu sliku, dok nova napredna kamera može trenutno pružiti kvalitetniju sliku sistemu za ciljanje sa minimalna intervencija korisnika. Glasnogovornik Contropa rekao je: "Kada je većina elemenata automatizirana, operater se može usredotočiti na sam zadatak, a ne ometati ga radom sa sistemom za nišanjenje."
Prednost sistema noćnog vida na bojnom polju postaje sve evidentnija. To čini tako što koristi tehnološke prednosti poboljšane kamere visoke rezolucije, koristi pravu vrstu sistema za posebne zadatke i integrira više nadzornih kamera u digitalnu arhitekturu koja može podržati više senzora i pružiti podatke svakom članu posade oni trebaju. Pojedinačno, ova poboljšanja ne donose radikalne promjene, ali zajedno mogu pružiti prednost u borbi.
Horner je rekao da je digitalna arhitektura dugoročno rješenje.
“Ako implementirate digitalnu arhitekturu od samog početka, tada možete imati kontrolu od 360 stepeni, možete lako integrirati buduće tehnologije, sisteme elektronskog ratovanja, aktivnu zaštitu i sisteme za nadzor i izviđanje na velikim udaljenostima. Tada možete sigurno ići naprijed i napuniti automobil dodatnom naprednom tehnologijom."
Lundberg je dodao:
“Proliferacija sistema noćnog vida i termovizijskog snimanja odvija se bez presedana. Vojska na Zapadu vjeruje da će neprijatelj imati samo pasivnu infracrvenu tehnologiju. Zahvaljujući brzom razvoju inovativnih tehnologija i pravila kontrole izvoza, moderne zapadne vojske imaju jasnu prednost. Poenta, naravno, nije u pojedinačnim termovizorima i drugim uređajima za noćno osmatranje, već u čitavom oklopnom vozilu. Ako imate opseg na DUMV -u, prednost je što možete ciljati, pucati i precizno pogoditi nekoliko sekundi prije svog protivnika. U ovom slijedu događaja, sistemi noćnog vida zasigurno doprinose pobjedi nad protivnikom."
