Sistemi za nočno opazovanje, nameščeni v vozilu, obstajajo že leta in so zdaj običajni, vendar na tem trgu čakajo pomembne spremembe.
Na primer, narašča povpraševanje po nočnih kamerah z višjo ločljivostjo. Tiskovni predstavnik francoskega podjetja za infrardeče sprejemnike Sofradir je dejal, da je to mogoče doseči s povečanjem števila slikovnih pik in zmanjšanjem naklona slikovnih pik, hkrati pa ohraniti velikost matrike, da se zagotovi nizka teža in poraba energije naprave.
»Z zmanjšanjem naklona slikovnih pik povečate občutljivost detektorja, saj ima z zmanjšanjem nagiba slikovnih pik vsaka slikovna pika manjšo jakost signala in s tem povečamo občutljivost naprave. V trenutnih generacijah kamer je standard VGA 640x512, danes pa se trend na primer premika proti SVGA 1280x1024 v korakih po 12 mikronov. Sistemi se bodo premikali v tej smeri in to se dogaja zdaj,"
- je pojasnil.
Da bi bile te kamere najboljše, jih je treba ustrezno stabilizirati, saj oklepna vozila delujejo na grobem terenu z zelo težkim terenom. Po mnenju predstavnika Controp Precision Technologies, če sistem ni dovolj dobro stabiliziran, "bo slika nesprejemljive kakovosti in obseg naprave se bo drastično zmanjšal."
Tiskovni predstavnik Sofradirja je dejal:
»V zadnjih letih opažamo, da pomen teže, velikosti in porabe energije nenehno narašča, kar odraža povpraševanje po majhnih, lahkih sistemih z izboljšanimi zmogljivostmi, kot so naši sistemi SIGHT. Obstaja več vrst kamer: nehlajene termične kamere, ki zagotavljajo pogled od blizu in običajno niso stabilizirane, ter hladilne termične kamere, ki so običajno stabilizirane, so višje ravni in seveda dražje."
Poudarjanje težav
Tradicionalno so se sistemi za nočno opazovanje uporabljali za dva glavna namena. Prvič, voznikove naprave za nočno opazovanje mu omogočajo, da poveča raven nadzora okolja okoli avtomobila za varno in nemoteno manevriranje. Drugič, obstajajo strelni sistemi, ki jih strelci uporabljajo za prepoznavanje potencialnih tarč in ciljanje nanje.
Infrardeči sistemi za voznike in večja ozaveščenost o razmerah so običajno nehlajene termovizijske kamere, ki imajo širše vidno polje na bližnji razdalji, da imajo čim več vidnega polja, medtem ko so dometi namenjeni strelcem, zlasti za orožje velikega kalibra, na primer, 120-milimetrskih tankovskih pušk, opremljenih s hladilnimi termovizijskimi kamerami na dolge razdalje. Slednji imajo ožje vidno polje za osredotočanje na določen cilj.
Toplotne kamere so najpogostejše v sodobni vojski, saj so naprednejše od kamer z ojačitvijo slike (ojačevalnik slike), ki delujejo v korakih manj kot 1 mikrona, za delovanje pa potrebujejo aktivno oddajanje svetlobe v območju infrardečega območja da bi videli v temi. V tem primeru lahko sovražne naprave zaznajo svetlobo infrardeče svetlobe, ki je nevidna s prostim očesom, kar lahko povzroči resne posledice.
Po besedah Colina Hornerja iz Leonarda so kamere za ojačanje slike vedno problem v skupnostih, ki so ponavadi osvetljene.
»Ti senzorji ponavadi izkrivljajo in zamegljujejo sliko, namenjeno poveljniku in vozniku. Čeprav se tehnologija za izboljšanje slike izboljšuje in je prednostna izbira za vozila, ki ne podpirajo bojevanja, je pomanjkljivost, da takšne kamere še vedno potrebujejo osvetlitev ozadja."
»Čeprav lahko resnično delujejo pri minimalni svetlobi, na primer v luni lune ali zvezd, v popolni temi, kamere s cevmi za ojačanje slike preprosto ne bodo delovale. Da bi izboljšali ozaveščenost o razmerah, operaterji uporabljajo infrardeče luči za lokalno osvetlitev območja okoli stroja in se zanašajo na naravno svetlobo."
- je pojasnil Horner.
Dodal je, da obstajajo še druge težave s kamerami za ojačanje slike v avtomobilih, opremljenih s neprebojnim steklom, saj negativno vplivajo na voznikovo zaznavanje razdalje. Zato sodobne vojske raje uporabljajo pasivne infrardeče sisteme.
Poleg tega obstaja težnja po povečanju zmogljivosti nočnega opazovanja vozil drugih kategorij, za katere je treba nanje namestiti enake sisteme kot na bojnih platformah. "To bo resnično povečalo raven lastništva in varnosti."
»Večja oklepna bojna vozila so bila praviloma opremljena s pasivnimi (neosvetljenimi) infrardečimi sistemi z zelo visokimi zmogljivostmi, vendar sami v kolonah ne delujejo. Podpirajo jih druga vozila, na primer prevozniki osebja, reševalna vozila in inženirska vozila, vendar imajo ta vozila pomanjkljivost, da nimajo enakih zmogljivosti nočnega opazovanja kot bojna vozila in zato ne morejo delovati v enakih pogojih. Tako zdaj vidimo trend opremljanja podpornih vozil s sistemi za nočno opazovanje, ki niso slabši od sistemov bojnih platform, zaradi česar lahko delajo drug ob drugem brez dodatnega tveganja."
Drug trend je, da strojem dodate več kamer, da dobite popoln celostni pogled. Prej se je vojska ukvarjala le z zagotavljanjem vozniku naprav za nočno opazovanje samo za vožnjo. Zaradi velikega števila kamer, ki zagotavljajo 360 -stopinjsko vidljivost, je grožnje mogoče videti iz katere koli smeri in, kar je pomembnejše za varnost, je pogled na strani in nazaj, zato se poveča varnost delovanja v urbanih območjih.
Leonardo ponuja kamero DNVS 4, ki vam omogoča celovit pogled na razdalje 20-30 metrov. Horner je dejal, da je sistem opremljen tudi z dnevno barvno kamero, ki združuje obe tehnologiji v eni rešitvi in tako zmanjša težo, velikost in porabo energije. Dodal je, da obstaja tudi premik od analogne k digitalni odprti arhitekturi. "To pomeni, da signal kamere digitaliziramo in digitalno prikažemo na zaslonu, kar močno izboljša jasnost slike in odpravi vse motnje same naprave."
Slika v številkah
Razvoj digitalne tehnologije omogoča operaterjem uporabo večnamenskih zaslonov z zemljevidi, stanjem orožja in informacijami o vzdrževanju vozila ter ogled več slik hkrati, na primer pogled naprej, stran in nazaj. To je veliko bolj vsestransko kot uporaba zatemnjene kamere ali analognega sistema, ki vam omogoča ogled samo ene kamere in samo enega zaslona.
Večina nadzornih kamer je nehlajenih in imajo tako kot človeško oko široko vidno polje okoli 50 °, nekatere pa se približujejo 90 °. Jorgen Lundberg iz podjetja FLIR Systems je dejal, da morajo biti zato druge kamere nameščene v različnih konfiguracijah, da se doseže popolna 360 ° pokritost. Nekatere sheme predvidevajo postavitev več kamer z vidnim poljem 55 °, druge pa predvidevajo namestitev štirih kamer pod 90 ° ali celo samo dveh kamer pri 180 ° za ustvarjanje panorame. Najprej je to potrebno, da lahko avto med nočnim usposabljanjem in bojnim delovanjem prosto manevrira brez prižganih žarometov, saj ima voznik popoln nadzor nad okoljem.
"Vse to je namenjeno vozniku ali posadki, da poznajo dogajanje v bližini avtomobila na približno 20-100 metrih in nič več, saj današnja tehnologija ne more zagotoviti slik visoke ločljivosti na dolge razdalje," je dejal Lundberg. »Čeprav bo posadka avtomobila zagotovo želela imeti na voljo sliko visoke ločljivosti celotnega oboda, obstaja ravnotežje med današnjo tehnologijo in današnjim proračunom. Obstajajo tudi omejitve glede števila in funkcionalnosti prikazov posadke v vozilu."
Na primer, predstavitev velike količine razpoložljivih senzoričnih informacij je zahtevna. Da ne bi vse združili v en kup, morajo imeti člani posadke, na primer voznik, poveljnik in strelec, dostop do zaslonov, ki prikazujejo posebne informacije, namenjene vsakemu izmed njih, da ne bi motili drugih uporabnikov. Pristalka ima lahko tudi zaslon na zadnjem delu vozila, ki prikazuje informacije o okolju pred demontažo. Poveljnik ima lahko zaslon kot drugi člani posadke, vendar z večjo funkcionalnostjo, na primer z možnostjo prikaza odločitev o bojnem nadzoru in informacij o orožju.
V oklepnih vozilih je že nameščenih veliko različnih senzorjev, sistemi za nočno opazovanje pa morajo v tem omejenem prostoru najti prostor zase. V napravi je na voljo malo prostora za več zaslonov, zato je razširjanje informacij s senzorjev in kamer po celotnem stroju zahtevno.
Sistemi za nočno opazovanje glavnih pušk AFV so nameščeni drug ob drugem ali integrirani v strelčev pogled, ki je običajno nameščen v vozilu poleg pištole. Oborožitev je lahko 120-milimetrski tankovski top velikega kalibra, topovi srednjega kalibra (20 mm 30 mm ali 40 mm) ali celo mitraljezi kalibra 7, 62 mm ali 12, 7 mm v daljinsko vodenem orožnem modulu (DUMV). Sistemi za opazovanje pištol vključujejo večinoma ohlajene sisteme za toplotno slikanje in so zato sposobni delovati na dosegih več kot 10 km.
Lundberg je dejal, da so dnevne in nočne znamenitosti strelca poravnane z osjo pištole, to pomeni, da bo pogledal, kam je usmerjena pištola, in ne bo videl v drugih smereh.
»Domet tega pogleda mora ustrezati dosegu pištole, pištola pa ima precej dolg doseg. Posledično ima precej ozko vidno polje, kot da gleda skozi slamo … toda tukaj mora puščica videti in ustreliti."
Ostanite hladni?
Nehlajene infrardeče kamere uporabljajo tehnologijo mikrobolometra, ki je v bistvu majhen upor s silikonskim elementom, ki reagira na toplotno sevanje. Spremembe temperature so določene z intenzivnostjo emisije fotonov. Mikrobolometer to zazna in meritve pretvori v električni signal, ki se nato pretvori v sliko.
Nehlajeni senzorji praviloma delujejo v območju LW1R (7-14 mikronov), to pomeni, da lahko "vidijo" skozi dim, meglo in prah, kar je pomembno na bojišču in v drugih situacijah.
Ohlajene naprave uporabljajo kriogeni hladilni sistem, ki detektor ohranja pri -200 ° C, zaradi česar je bolj občutljiv tudi na manjše temperaturne spremembe. Detektorji takšnih naprav lahko natančno pretvorijo celo en sam udarec fotona v električni signal, medtem ko nehlajeni sistemi za meritve potrebujejo več fotonov. Tako imajo ohlajeni senzorji dolg doseg, kar izboljša proces zajemanja in nevtralizacije ciljev.
Hladilni sistemi pa imajo tudi svoje pomanjkljivosti, zapletenost zasnove vključuje visoke stroške in potrebo po rednem in tehnično zapletenem vzdrževanju. Nehlajeni senzorji so cenejši, lažji za vzdrževanje in daljša življenjska doba, ker ne uporabljajo kriogene tehnologije, imajo manj gibljivih delov in ne zahtevajo kompleksnega vakuumskega tesnjenja. Kakšno vrsto sistema izbrati, je kot vedno odvisno od uporabnika, odvisno od nalog, ki jih rešuje.
Izbira valov
Hlajeni strelni daljnogledi uporabljajo v bližini [dolgovalnih] infrardečih detektorjev (LW1R). Ker to omogoča sistemom nočnega vida, da vidi skozi dim in ima zato manj težav, povezanih z bojem. Takšni detektorji uporabljajo tudi nehlajeni sistemi, saj so mikrobolometri (termoobčutljivi elementi) občutljivi na tej valovni dolžini, vendar se to zdaj začenja spreminjati. "V preteklosti je bil LWIR vedno bolj priljubljen zaradi boljše prodiranja dima kot detektorji MWIR, ki delujejo v srednjem [srednjevalnem] infrardečem sevanju," je dejal Horner.
»Pred desetimi leti je bilo to res, toda testi in demonstracije so pokazali in dokazali, da danes na bojišču ni velike razlike med LWIR in MWIR. Občutljivost in zmogljivosti MWIR so se v zadnjih 10 letih znatno izboljšale in danes kamere MWIR še vedno ponujajo vrhunske zmogljivosti in prodor dima. Zaradi tega ljudje raje uporabljajo detektorje MWIR kot detektorje LWIR."
Horner je dodal:
"Prednost detektorjev MWIR je v tem, da imajo tudi boljšo prepustnost skozi vlažen zrak v primerjavi z detektorji tipa LWIR, to je, če želite uporabiti v obalnih območjih, zlasti v vročem podnebju, boste z uporabo MWIR dosegli boljše rezultate. Ne LWIR.. To bo kompromisna rešitev za avto."
Tiskovni predstavnik francoskega podjetja Sofradir je poudaril, da ima tudi daljinsko [kratkovalovno] infrardeče območje spektra (SWIR) svojo uporabo.
"Za SWIR obstajata dve različni uporabi. Prvič, detektorji te vrste so lahko dodatna rešitev v tistih primerih, ko morate gledati skozi dim in prah različne gostote in izvora ter celo (v nekaterih primerih) meglo. Odvisno od atmosferskih razmer lahko SWIR zagotovi veliko navidezno razdaljo. Drugič, z detektorjem SWIR lahko vidite laserske daljinomere, ki delujejo na oznaki cilja pri valovnih dolžinah 1,6 mikrona ali 1,5 mikrona. Nato se uporabi kot opozorilo, da je vaše vozilo pod nadzorom. Vidite lahko tudi bliske topov, kar pomeni, da se SWIR uporablja za izboljšanje zavedanja o situaciji in zaščito kopenskih vozil."
Tiskovni predstavnik družbe BAE Systems je dejal:
"Na splošno LWIR zagotavlja najboljše zmogljivosti v vseh vremenskih in drugih zunanjih razmerah, medtem ko MWIR in SWIR zagotavljata najboljši kontrast. Slika SWIR ima dodatno prednost, da je podobna tistemu, kar vidimo s prostim očesom. Ta pomembna prednost povečuje verjetnost pravilnega prepoznavanja, kar posledično pomaga zmanjšati verjetnost incidentov s prijaznim ognjem."
Potreba po več
Pogostejša namestitev DUMV na oklepna vozila vpliva na trg nočnih kamer. Glavne nianse pištole so integrirane v platformo, zato se niti pištola niti znamenitosti ne morejo preveč pogosto spreminjati. Če modularno dodate nov DUMV, lahko pogosteje spreminjate področja uporabe.
V zadnjih petih do desetih letih je bilo standardno orožje, nameščeno na DUMV, v večini primerov bodisi 7,62 -milimetrski mitraljez ali 12,7 -milimetrski mitraljez, zato so bile znamenitosti praviloma ne ohlajene, da bi ustrezale kratkemu dosegu. (1-1, 5 km), to pa je določilo njihovo nekoliko širše vidno polje kot znamenitosti pištol velikega kalibra.
Lundberg pa je opozoril, da se stanje spreminja:
»Trenutno narašča trend, ki določa namestitev orožja večjega kalibra (približno 25-30 mm), iz katerega je mogoče ciljati in voditi natančen ogenj na dolge razdalje, kar določa povpraševanje po znamenitostih za DUMV z daljšim dosegom. Medtem ko je industrija nekoč dobavljala nehlajene obsege za 99% DUMV, se danes osredotoča na bolj funkcionalne nehlajene in ohlajene obsege, ki lahko zagotovijo izjemno ostre slike. Tako je mogoče videti malo dlje in usmeriti orožje večjega kalibra do cilja na dolge razdalje 1, 5-2, 5 km, torej izven dosega sovražnikovih sredstev za uničevanje."
In končno, poveljniki želijo imeti še boljši nadzor nad razmerami, videti dlje od topovskih strelov, zato je bilo treba na DUMV namestiti nočne nišane z daljšim dosegom.
Razvoj sistemov za nočno opazovanje ne določa le povečan doseg, temveč tudi potreba po poenostavitvi delovanja. Zastarela termovizijska kamera ali manj napredna infrardeča kamera zahteva veliko dela, saj morate za dostojno sliko večkrat pritisniti gumbe in vrtiti gumbe, medtem ko lahko nova napredna kamera v trenutku zagotovi kakovostnejšo sliko za sistem za usmerjanje z minimalno posredovanje uporabnika. Tiskovni predstavnik družbe Controp je dejal: "Ko je večina elementov avtomatiziranih, se lahko operater osredotoči na samo nalogo in se pri delu s sistemom za opazovanje ne moti."
Prednost sistemov za nočni vid na bojišču postaja vse bolj očitna. To stori tako, da izkoristi tehnološke prednosti izboljšane kamere z visoko ločljivostjo, uporabi pravo vrsto sistemov za posebne naloge in integrira več nadzornih kamer v digitalno arhitekturo, ki lahko podpira več senzorjev in vsakemu članu posadke posreduje podatke oni rabijo. Posamezno te izboljšave ne prinašajo radikalnih sprememb, lahko pa skupaj prinesejo prednost v bitki.
Horner je dejal, da je digitalna arhitektura dolgoročna rešitev.
»Če izvajate digitalno arhitekturo od vsega začetka, potem imate 360-stopinjski nadzor, lahko preprosto vključite prihodnje tehnologije, sisteme elektronskega bojevanja, aktivno zaščito ter sisteme za nadzor in izvidovanje na velike razdalje. Potem lahko varno nadaljujete in avto napolnite z dodatnimi naprednimi tehnologijami."
Lundberg je dodal:
»Razširitev sistemov za nočno opazovanje in toplotno slikanje se dogaja z izjemno hitrostjo. Vojska na zahodu verjame, da bo sovražnik imel le pasivno infrardečo tehnologijo. Zaradi hitrega razvoja inovativnih tehnologij in pravil nadzora izvoza imajo sodobne zahodne vojske očitno prednost. Bistvo seveda ni v posameznih termovizijskih slikah in drugih napravah za nočno opazovanje, ampak v celotnem oklepnem vozilu. Če imate obseg na DUMV, je prednost, da lahko ciljate, streljate in natančno zadenete nekaj sekund pred nasprotnikom. V tem zaporedju dogodkov sistemi nočnega vida zagotovo prispevajo k zmagi nad nasprotnikom."
