Systémy nočního vidění namontované na vozidle existují již léta a nyní jsou běžné, ale na tomto trhu jsou před námi významné změny.
Například roste poptávka po nočních kamerách s vyšším rozlišením. Mluvčí francouzské společnosti infračervených přijímačů Sofradir uvedl, že toho lze dosáhnout zvýšením počtu pixelů a snížením rozteče pixelů při zachování velikosti matice, aby zařízení mělo nízkou hmotnost a spotřebu energie.
"Snížením rozteče pixelů zvýšíte citlivost detektoru, protože jak se rozteč pixelů snižuje, každý pixel má nižší sílu signálu, a tím zvyšujeme citlivost zařízení." U fotoaparátů současné generace je standardem VGA 640x512, ale dnes se trend pohybuje například směrem k SVGA 1280x1024 v krocích po 12 mikronech. Systémy se budou pohybovat tímto směrem a to se nyní děje, “
- vysvětlil.
Aby tyto kamery fungovaly co nejlépe, musí být řádně stabilizovány, protože obrněná vozidla pracují v drsném terénu s velmi obtížným terénem. Podle zástupce společnosti Controp Precision Technologies, pokud systém není dostatečně stabilizovaný, „pak bude mít obraz nepřijatelnou kvalitu a dosah zařízení se drasticky sníží“.
Mluvčí Sofradiru řekl:
"V posledních letech vidíme, jak významně roste hmotnost, velikost a spotřeba energie, což odráží poptávku po malých lehkých systémech s vylepšenými schopnostmi, jako jsou naše systémy SIGHT." Existuje několik typů kamer: nechlazené termokamery, které poskytují detailní vidění a obvykle nejsou stabilizované, a chlazené termokamery, které jsou obvykle stabilizované, jsou na vyšší úrovni a samozřejmě dražší. “
Zvýraznění problémů
Systémy nočního vidění se tradičně používají ke dvěma hlavním účelům. Za prvé, zařízení pro noční vidění řidiče mu umožňuje zvýšit úroveň ovládání prostředí kolem vozu pro bezpečné a bezproblémové manévrování. Za druhé, existují střelecké systémy, které používají střelci k identifikaci a zaměření na potenciální cíle.
Infračervené systémy pro řidiče a lepší situační povědomí jsou obvykle nechlazené termovizní kamery, které mají širší zorné pole na blízko, aby měly co největší zorné pole, zatímco obory jsou pro střelce, zejména například pro zbraně velkého kalibru, 120 mm tankových děl, vybavených chlazenými termovizními kamerami s dlouhým dosahem. Ty druhé mají užší zorné pole pro zaměření na konkrétní cíl.
Termokamery jsou v moderních armádách nejběžnější, protože jsou pokročilejší než kamery se zesilovačem obrazu (zesilovač obrazu), které pracují v krocích po méně než 1 mikron, a k provozu vyžadují aktivní emisi světla v spektru blízké infračervené oblasti aby viděli ve tmě. V tomto případě může být světlo infračerveného osvětlení neviditelné pouhým okem detekováno nepřátelskými zařízeními, což může mít vážné důsledky.
Podle Colina Hornera z Leonarda jsou kamery pro zesílení obrazu vždy problémem v komunitách, které bývají osvětlené.
"Tyto senzory mají tendenci zkreslovat a rozmazávat obraz určený veliteli a řidiči." Zatímco technologie vylepšení obrazu se zlepšuje a je preferovanou volbou pro nebojová asistenční vozidla, nevýhodou je, že takové kamery stále potřebují podsvícení. “
"Přestože mohou skutečně fungovat za minimálního světla, například za svitu měsíce nebo hvězd, za úplné tmy kamery s elektronkami zesilovače obrazu jednoduše nebudou fungovat." Aby zlepšili situační povědomí, používají operátoři infračervená světla k místnímu osvětlení prostoru kolem stroje a spoléhají na přirozené světlo. “
- vysvětlil Horner.
Dodal, že u kamer vybavených neprůstřelným sklem existují další problémy s kamerami zesilovače obrazu, protože negativně ovlivňují řidičovo vnímání vzdálenosti. To je důvod, proč moderní armády dávají přednost použití pasivních infračervených systémů.
Kromě toho existuje tendence zvyšovat schopnosti nočního vidění vozidel jiných kategorií, u nichž je nutné na ně instalovat stejné systémy jako na bojové platformy. „To opravdu zvýší úroveň vlastnictví a zabezpečení.“
"Větší obrněná bojová vozidla byla zpravidla vybavena pasivními (neosvětlenými) infračervenými systémy s velmi vysokým výkonem, ale nefungují samostatně ve sloupcích." Jsou podporována jinými vozidly, jako jsou osobní transportéry, sanitky a technická vozidla, ale tato vozidla mají tu nevýhodu, že nemají stejné schopnosti nočního vidění jako bojová vozidla, a proto nemohou pracovat za stejných podmínek. Nyní tedy vidíme trend vybavit podpůrná vozidla systémy nočního vidění, které nejsou horší než systémy bojových platforem, v důsledku čehož mohou pracovat bok po boku bez dalšího rizika. “
Dalším trendem je přidat ke kamerám více kamer, abyste získali úplný všestranný výhled. Dříve se armáda zabývala pouze poskytnutím zařízení pro noční vidění řidiči pouze pro řízení. Díky velkému počtu kamer poskytujících 360 ° viditelnost jsou hrozby viditelné z jakéhokoli směru, a co je důležitější pro bezpečnost, je zde výhled do stran a dozadu, a proto se zvyšuje bezpečnost provozu v městských oblastech.
Leonardo nabízí kameru DNVS 4, která vám umožní získat všestranný pohled na vzdálenosti 20-30 metrů. Horner uvedl, že systém je také vybaven denní barevnou kamerou, která kombinuje obě technologie v jednom řešení a snižuje tak hmotnost, velikost a spotřebu energie. Dodal, že existuje také posun od analogové k digitální otevřené architektuře. „To znamená, že digitalizujeme signál kamery a zobrazujeme jej digitálně na obrazovce, což výrazně zlepšuje čistotu obrazu a eliminuje jakékoli rušení samotného stroje.“
Obrázek v číslech
Vývoj digitální technologie umožňuje operátorům používat multifunkční obrazovky s mapami, stavem zbraní a informacemi o údržbě vozidla, stejně jako prohlížet více obrázků současně, například pohled zepředu, z boku a zezadu. To je mnohem univerzálnější než použití ztlumené kamery nebo analogového systému, který vám umožní zobrazit pouze jednu kameru a pouze jeden displej.
Většina sledovacích kamer je nechlazeného typu a stejně jako lidské oko má široké zorné pole asi 50 ° a některé se blíží 90 °. Jorgen Lundberg ze společnosti FLIR Systems uvedl, že pro dosažení plného 360 ° pokrytí proto musí být nainstalovány další kamery v různých konfiguracích. Některá schémata umožňují umístění více kamer se zorným polem 55 °, zatímco jiná schémata umožňují instalaci čtyř kamer v úhlu 90 ° nebo dokonce pouze dvou kamer v úhlu 180 ° pro vytvoření panoramatu. Nejprve je to nutné, aby auto mohlo během nočního výcviku a bojových operací volně manévrovat bez zapnutých světlometů, protože řidič má plnou kontrolu nad prostředím.
"To vše je zaměřeno na to, aby řidiči nebo posádce poskytli znalosti o tom, co se děje v blízkosti vozu na přibližně 20 až 100 metrů, a ne dále, protože dnešní technologie nemůže poskytovat obrázky ve vysokém rozlišení na dlouhé vzdálenosti," řekl Lundberg. "Přestože posádka vozu bude určitě ráda, že bude mít k dispozici obraz celého obvodu ve vysokém rozlišení, mezi dnešní technologií a dnešním rozpočtem existuje rovnováha." Existují také omezení počtu a funkčnosti displejů posádky uvnitř vozidla. “
Představit například velké množství dostupných senzorických informací je náročné. Aby nebylo vše smícháno na jednu hromádku, musí mít členové posádky, například řidič, velitel a střelec, přístup k obrazovkám, které zobrazují konkrétní informace určené pro každého z nich, aby nepřekážely ostatním uživatelům. Přistávající strana může mít také obrazovku v zadní části vozidla, která zobrazuje informace o prostředí před sesednutím. Velitel může mít obrazovku jako ostatní členové posádky, ale s více funkcemi, například s možností zobrazit rozhodnutí o ovládání boje a informace o zbraních.
V obrněných vozidlech je již nainstalováno mnoho různých senzorů a systémy nočního vidění si musí v tomto omezeném prostoru najít své místo. Ve stroji je k dispozici málo místa pro umístění více displejů, a proto je distribuce informací ze senzorů a kamer do celého stroje náročná.
Systémy nočního vidění pro hlavní zbraně AFV jsou umístěny vedle sebe nebo integrovány do pohledu střelce, který je obvykle instalován ve vozidle vedle zbraně. Výzbroj může být velkorážní tankový kanón 120 mm, děla střední ráže (20 mm 30 mm nebo 40 mm) nebo dokonce kulomety ráže 7, 62 mm nebo 12,7 mm v dálkově ovládaném zbraňovém modulu (DUMV). Zaměřovací systémy zbraní zahrnují hlavně chlazené systémy termovize, a proto jsou schopné provozu v dosahu přes 10 km.
Lundberg řekl, že denní a noční zaměřovače střelce jsou zarovnány s osou zbraně, to znamená, že se podívá, kam je zbraň namířena, a nevidí jinými směry.
"Dosah tohoto zaměřovače by měl odpovídat dostřelu zbraně a zbraň má dost dlouhý dostřel." V důsledku toho má poměrně úzké zorné pole, je to jako dívat se brčkem … ale tady musí šíp vidět a střílet. “
Zůstat studený?
Nechlazené infračervené kamery používají mikrobolometrickou technologii, což je v podstatě malý odpor se silikonovým prvkem, který reaguje na tepelné záření. Změny teploty jsou dány intenzitou emise fotonů. Mikrobolometr to detekuje a převede měření na elektrický signál, který lze zase převést na obraz.
Nechlazené senzory zpravidla fungují v rozmezí LW1R (7-14 mikronů), to znamená, že mohou „vidět“kouřem, mlhou a prachem, což je důležité na bojišti a v jiných situacích.
Chlazená zařízení používají kryogenní chladicí systém, který udržuje detektor na -200 ° C, čímž je citlivější i na malé teplotní změny. Detektory takových zařízení dokážou přesně transformovat i jeden zásah fotonu na elektrický signál, zatímco nechlazené systémy potřebují k měření více fotonů. Chlazené senzory mají tedy velký dosah, což zlepšuje proces zachycování a neutralizace cílů.
Ale chladicí systémy mají také své nevýhody, složitost návrhu s sebou nese vysoké náklady a potřebu pravidelné a technicky složité údržby. Nechlazené senzory jsou levnější, snáze se udržují a mají delší životnost, protože nepoužívají kryogenní technologii, mají méně pohyblivých částí a nevyžadují složité vakuové těsnění. Jaký typ systému si jako vždy zvolí, je na uživateli, na základě úkolů, které řeší.
Výběr vln
Dalekohledy chlazeného střelce používají infračervené detektory [LW1R] v blízkosti [dlouhé vlny]. Protože to umožňuje systémům nočního vidění vidět skrz kouř, a proto mají méně problémů souvisejících s bojem. Nechlazené systémy také používají takové detektory, protože mikrobolometry (termosenzitivní prvky) jsou na této vlnové délce citlivé, ale to se nyní začíná měnit. "Historicky byla LWIR vždy preferována kvůli lepšímu pronikání kouře než detektory MWIR pracující ve středním [středním vlně] infračerveném záření," řekl Horner.
"Před deseti lety to byla pravda, ale testy a demonstrace ukázaly a prokázaly, že mezi LWIR a MWIR na dnešním bojišti není velký rozdíl." Citlivost a možnosti MWIR se za posledních 10 let výrazně zlepšily a dnes kamery MWIR stále nabízejí vynikající výkon a pronikání kouře. To vede lidi k tomu, že dávají přednost detektorům MWIR než LWIR. “
Horner dodal:
Výhodou detektorů MWIR je, že mají také lepší propustnost pro vlhký vzduch ve srovnání s detektory typu LWIR, to znamená, že když chcete nasadit v pobřežních oblastech, zejména v horkém podnebí, pak získáte lepší výkon pomocí MWIR. Nikoli LWIR. Pro auto to bude kompromisní řešení. “
Mluvčí francouzské společnosti Sofradir však zdůraznil, že své uplatnění má i vzdálená [krátkovlnná] infračervená oblast spektra (SWIR).
"SWIR má dvě různá použití." Za prvé, detektory tohoto typu mohou být dodatečným řešením v případech, kdy se potřebujete podívat skrz kouř a prach různé hustoty a původu a dokonce (v některých případech) mlhu. V závislosti na atmosférických podmínkách může SWIR poskytnout velkou zdánlivou vzdálenost. Za druhé, s detektorem SWIR můžete vidět laserové dálkoměry pracující s určením cíle na vlnových délkách 1,6 mikronu nebo 1,5 mikronu. Poté se použije jako varování, že je vaše vozidlo pod dohledem. Můžete také vidět záblesky děl, což znamená, že SWIR se používá ke zlepšení situačního povědomí a ochraně pozemních vozidel. “
Mluvčí BAE Systems řekl:
"Obecně platí, že LWIR poskytuje nejlepší výkon za každého počasí a dalších venkovních podmínek, zatímco MWIR a SWIR poskytují nejlepší kontrast." Obraz SWIR má další výhodu v tom, že je podobný tomu, co vidíme pouhým okem. Tato důležitá výhoda zvyšuje pravděpodobnost správného rozpoznání, což zase pomáhá snížit pravděpodobnost incidentů s přátelskou palbou. “
Potřeba více
Častější instalace DUMV na obrněná vozidla má dopad na trh s nočními kamerami. Hlavní mířidla jsou integrována do platformy, a proto se zbraň ani mířidla nemohou příliš často měnit. Přidání nového DUMV na modulární bázi vám umožní častěji měnit obory.
V posledních pěti až deseti letech byly standardními zbraněmi instalovanými na DUMV ve většině případů buď 7,62 mm kulomet nebo 12,7 mm kulomet, takže mířidla byla zpravidla nechlazená, aby odpovídala krátkému dosahu tyto zbraně. (1-1, 5 km), a to následně určovalo jejich o něco širší zorné pole než mířidla velkorážných děl.
Lundberg však poznamenal, že se situace mění:
"V současné době roste trend, který určuje instalaci zbraní větší ráže (asi 25-30 mm), ze kterých je možné mířit a provádět přesnou střelbu na velké vzdálenosti, a to určuje poptávku po mířidlech pro DUMV." s delším dosahem. Zatímco průmysl dříve dodával nechlazené obory pro 99% DUMV, dnes se pozornost přesouvá na funkčnější nechlazené a chlazené obory, které mohou poskytovat ultraostré snímky. To umožňuje vidět o něco dále a nasměrovat zbraně většího kalibru na cíl na dlouhé vzdálenosti 1, 5-2, 5 km, tedy mimo dosah nepřátelských prostředků ničení. “
A konečně, velitelé chtějí mít ještě lepší kontrolu nad situací, vidět dál než z kanónů, a proto byla potřeba na DUMV nainstalovat noční zaměřovače s delším dosahem.
Vývoj systémů nočního vidění je dán nejen zvýšeným dosahem, ale také potřebou zjednodušení operací. Zastaralá termovizní kamera nebo méně pokročilá infračervená kamera vyžaduje spoustu práce, protože pro získání slušného obrazu musíte mnohokrát stisknout tlačítka a otočit knoflíky, zatímco nová pokročilá kamera může okamžitě poskytnout kvalitnější obraz pro zaměřovací systém s minimální zásah uživatele. Mluvčí společnosti Controp řekl: „Když je většina prvků automatizována, operátor se může soustředit na samotný úkol a nenechat se rozptylovat prací se zaměřovacím systémem.“
Výhoda systémů nočního vidění na bojišti je stále evidentnější. Toho je dosaženo využitím technologických výhod vylepšené kamery s vysokým rozlišením, použitím správného typu systémů pro konkrétní úkoly a integrací více sledovacích kamer do digitální architektury, která může podporovat více senzorů a poskytovat každému členovi posádky data potřebují. Jednotlivě tato vylepšení nepřináší radikální změny, ale společně mohou poskytnout výhodu v bitvě.
Horner řekl, že digitální architektura je dlouhodobé řešení.
"Pokud implementujete digitální architekturu od samého začátku, pak můžete mít 360stupňové ovládání, můžete snadno integrovat budoucí technologie, systémy elektronického boje, aktivní ochranu a dálkové sledovací a průzkumné systémy." Pak můžete bezpečně pokračovat a nacpat auto dalšími pokročilými technologiemi. “
Lundberg dodal:
"Šíření systémů nočního vidění a termovizí probíhá nebývalým tempem." Armáda na Západě věří, že nepřítel bude mít pouze pasivní infračervenou technologii. Díky rychlému rozvoji inovativních technologií a pravidel kontroly exportu mají moderní západní armády jasnou výhodu. Pointa samozřejmě není v jednotlivých termokamerách a jiných zařízeních pro noční vidění, ale v celém obrněném vozidle. Pokud máte dalekohled na DUMV, pak je výhoda, že můžete pár sekund před soupeřem mířit, střílet a přesně trefit. V tomto sledu událostí systémy nočního vidění určitě přispívají k vítězství nad soupeřem. “
