Automašīnās uzstādītas nakts redzamības sistēmas darbojas jau gadiem ilgi un tagad ir ierasta lieta, taču šajā tirgū ir gaidāmas būtiskas izmaiņas.
Piemēram, pieaug pieprasījums pēc augstākas izšķirtspējas nakts kamerām. Francijas infrasarkano uztvērēju kompānijas Sofradir pārstāvis sacīja, ka to var panākt, palielinot pikseļu skaitu un samazinot pikseļu piķi, vienlaikus saglabājot matricas izmēru, lai nodrošinātu ierīces mazo svaru un enerģijas patēriņu.
“Samazinot pikseļu piķi, jūs paaugstināt detektora jutību, jo, samazinoties pikseļu solim, katram pikselim ir zemāks signāla stiprums, un līdz ar to mēs paaugstinām ierīces jutību. Pašreizējās paaudzes kamerās standarts ir VGA 640x512, bet šodien tendence virzās uz SVGA 1280x1024, piemēram, ar 12 mikronu soli. Sistēmas virzīsies šajā virzienā, un tas notiek tagad,”
- viņš paskaidroja.
Lai šīs kameras darbotos pēc iespējas labāk, tām jābūt pienācīgi stabilizētām, jo bruņumašīnas darbojas nelīdzenā apvidū ar ļoti sarežģītu reljefu. Pēc Controp Precision Technologies pārstāvja domām, ja sistēma nav pietiekami labi nostabilizēta, "tad attēls būs nepieņemamas kvalitātes un ierīces diapazons tiks krasi samazināts".
Sofradir pārstāvis sacīja:
"Pēdējos gados mēs esam redzējuši svara, izmēra un enerģijas patēriņa nozīmes nepārtrauktu pieaugumu, atspoguļojot pieprasījumu pēc mazām, vieglām sistēmām ar uzlabotām iespējām, piemēram, mūsu SIGHT sistēmām. Ir vairāki kameru veidi: neatdzesētas termokameras, kas nodrošina tuvredzību un parasti netiek stabilizētas, un atdzesētas termokameras, kuras parasti tiek stabilizētas, ir augstāka līmeņa un, protams, dārgākas."
Problēmu izcelšana
Tradicionāli nakts redzamības sistēmas ir izmantotas diviem galvenajiem mērķiem. Pirmkārt, vadītāja nakts redzamības ierīces ļauj viņam uzlabot automašīnas apkārtējās vides kontroles līmeni, lai veiktu drošu un bez problēmām manevrēšanu. Otrkārt, ir novērošanas sistēmas, kuras šāvēji izmanto potenciālo mērķu noteikšanai un mērķēšanai.
Infrasarkanās sistēmas autovadītājiem un uzlabota situācijas izpratne parasti ir neatdzesētas termiskās attēlveidošanas kameras, kurām ir plašāks redzeslauks tuvā attālumā, lai būtu pēc iespējas plašāks redzamības lauks, savukārt darbības jomas ir paredzētas šāvējiem, jo īpaši, piemēram, liela kalibra ieročiem., 120 mm tvertņu lielgabali, kas aprīkoti ar atdzesētām liela attāluma termiskās attēlveidošanas kamerām. Pēdējiem ir šaurāks redzes lauks, lai koncentrētos uz konkrētu mērķi.
Termokameras ir visizplatītākās mūsdienu armijās, jo tās ir progresīvākas nekā kameras ar attēla pastiprināšanu (attēla pastiprinātāju), kas darbojas mazāk nekā 1 mikrona pakāpēs, un darbībai tām nepieciešama aktīva gaismas emisija tuvā infrasarkanā apgabala spektrā. lai redzētu tumsā. Šajā gadījumā ar neapbruņotu aci neredzamo gaismu no infrasarkanā apgaismojuma var noteikt ienaidnieka ierīces, kas var radīt nopietnas sekas.
Saskaņā ar Colin Horner no Leonardo, attēla pastiprinātāju kameras vienmēr ir problēma kopienās, kuras mēdz būt apgaismotas.
“Šie sensori mēdz izkropļot un izplūdināt komandierim un vadītājam paredzēto attēlu. Kamēr tiek uzlabota attēla uzlabošanas tehnoloģija un tā ir vēlamā izvēle transportlīdzekļiem bez kaujas, bet trūkums ir tāds, ka šādām kamerām joprojām ir nepieciešams apgaismojums.”
“Lai gan tie patiešām var strādāt minimālā apgaismojumā, piemēram, mēness vai zvaigžņu gaismā, pilnīgā tumsā, kameras ar attēla pastiprinātāja caurulēm vienkārši nedarbosies. Lai uzlabotu situācijas izpratni, operatori izmanto infrasarkano gaismu, lai lokāli apgaismotu mašīnas apkārtni un paļautos uz dabisko gaismu."
- paskaidroja Horners.
Viņš piebilda, ka ar attēla pastiprinātāju kamerām automašīnās, kas aprīkotas ar ložu necaurlaidīgu stiklu, ir arī citas problēmas, jo tās negatīvi ietekmē vadītāja uztveri par attālumu. Tāpēc mūsdienu armijas izvēlas izmantot pasīvās infrasarkanās sistēmas.
Turklāt ir tendence palielināt citu kategoriju transportlīdzekļu nakts redzamības iespējas, kurām ir nepieciešams uz tām uzstādīt tādas pašas sistēmas kā uz kaujas platformām. "Tas patiešām paaugstinās īpašumtiesību un drošības līmeni."
“Parasti lielākas bruņotas kaujas mašīnas bija aprīkotas ar pasīvām (neapgaismotām) infrasarkanām sistēmām ar ļoti augstu veiktspēju, taču tās pašas nedarbojas kolonnās. Tos atbalsta citi transportlīdzekļi, piemēram, personāla pārvadātāji, ātrās palīdzības mašīnas un inženiertehniskie transportlīdzekļi, taču šiem transportlīdzekļiem ir trūkums, ka tiem nav tādas pašas nakts redzamības iespējas kā kaujas transportlīdzekļiem, un tāpēc tie nevar strādāt vienādos apstākļos. Tāpēc tagad mēs redzam tendenci aprīkot atbalsta transportlīdzekļus ar nakts redzamības sistēmām, kas nav sliktākas par kaujas platformām, kā rezultātā tās var strādāt blakus bez papildu riska."
Vēl viena tendence ir pievienot mašīnām vairāk kameru, lai iegūtu pilnīgu visaptverošu skatu. Iepriekš militārpersonas bija saistītas tikai ar vadītāja nodrošināšanu ar nakts redzamības ierīcēm tikai braukšanai. Pateicoties lielam skaitam kameru, kas nodrošina 360 ° redzamību, draudi ir redzami no jebkura virziena, un, kas ir vēl svarīgāk drošībai, ir skats uz sāniem un aizmuguri, tāpēc tiek palielināta operācijas drošība pilsētās.
Leonardo piedāvā kameru DNVS 4, kas ļauj iegūt visaptverošu skatu 20-30 metru attālumā. Horners sacīja, ka sistēma ir aprīkota arī ar dienas krāsu kameru, lai apvienotu abas tehnoloģijas vienā risinājumā un tādējādi samazinātu svaru, izmēru un enerģijas patēriņu. Viņš piebilda, ka notiek arī pāreja no analogās uz digitālo atvērto arhitektūru. "Tas nozīmē, ka mēs digitalizējam kameras signālu un digitāli parādām to ekrānā, kas ievērojami uzlabo attēla skaidrību un novērš traucējumus no pašas iekārtas."
Attēls skaitļos
Digitālās tehnoloģijas attīstība ļauj operatoriem izmantot daudzfunkcionālus ekrānus ar kartēm, ieroču statusu un transportlīdzekļa apkopes informāciju, kā arī vienlaikus skatīt vairākus attēlus, piemēram, skatu uz priekšu, uz sāniem un atpakaļ. Tas ir daudz universālāk nekā izmantot aptumšotu kameru vai analogo sistēmu, kas ļauj apskatīt tikai vienu kameru un tikai vienu displeju.
Lielākā daļa novērošanas kameru ir neatdzesētas, un tām, tāpat kā cilvēka acīm, ir plašs redzes lauks - aptuveni 50 °, bet dažām - 90 °. Jorgens Lundbergs no FLIR Systems teica, ka tādēļ ir jāinstalē citas kameras dažādās konfigurācijās, lai panāktu pilnu 360 ° pārklājumu. Dažas shēmas paredz vairāku kameru izvietošanu ar 55 ° redzamības lauku, bet citas shēmas paredz uzstādīt četras kameras 90 ° leņķī vai pat tikai divas kameras 180 ° leņķī, lai izveidotu panorāmu. Pirmkārt, tas ir nepieciešams, lai automašīna varētu brīvi manevrēt bez ieslēgtiem lukturiem nakts treniņu un kaujas operāciju laikā, jo vadītājs pilnībā kontrolē apkārtējo vidi.
"Tas viss ir paredzēts, lai vadītājam vai apkalpei sniegtu zināšanas par to, kas notiek automašīnas tuvumā apmēram 20-100 metru attālumā un ne tālāk, jo mūsdienu tehnoloģija nevar nodrošināt augstas izšķirtspējas attēlus lielos attālumos," sacīja Lundbergs. “Lai gan automašīnas apkalpes locekļiem noteikti patiks, ja viņu rīcībā būs augstas izšķirtspējas attēls par visu perimetru, ir līdzsvars starp mūsdienu tehnoloģijām un šodienas budžetu. Ir arī ierobežojumi apkalpes displeju skaitam un funkcionalitātei transportlīdzekļa iekšpusē.”
Piemēram, uzrādīt lielu pieejamās maņu informācijas daudzumu ir sarežģīti. Lai visu nesajauktu vienā kaudzē, apkalpes locekļiem, piemēram, šoferim, komandierim un ložmetējam, jābūt pieejamiem ekrāniem, kuros tiek parādīta konkrēta informācija, kas paredzēta katram no viņiem, lai netraucētu citiem lietotājiem. Nosēšanās dalībniekam transportlīdzekļa aizmugurē var būt arī ekrāns, kas pirms izkāpšanas parāda informāciju par vidi. Komandierim var būt ekrāns tāpat kā citiem apkalpes locekļiem, bet ar lielāku funkcionalitāti, piemēram, ar iespēju parādīt lēmumus par kaujas vadību un informāciju par ieročiem.
Bruņotajos transportlīdzekļos jau ir uzstādīti daudzi dažādi sensori, un nakts redzamības sistēmām ir jāatrod vieta šajā ierobežotajā telpā. Iekārtā ir maz vietas, lai ietilpinātu vairāk displeju, un tāpēc informācijas izplatīšana no sensoriem un kamerām visā mašīnā ir sarežģīta.
Nakts redzamības sistēmas AFV galvenajiem lielgabaliem atrodas blakus vai integrētas šāvēja redzeslokā, kas parasti tiek uzstādīts transportlīdzeklī blakus pistolei. Bruņojums var būt liela kalibra 120 mm tanku lielgabals, vidēja kalibra lielgabali (20 mm 30 mm vai 40 mm) vai pat ložmetēji ar 7, 62 mm vai 12, 7 mm kalibru tālvadības ieroču modulī (DUMV). Ieroču novērošanas sistēmas ietver galvenokārt atdzesētas termiskās attēlveidošanas sistēmas, un tāpēc tās spēj darboties diapazonā, kas pārsniedz 10 km.
Lundbergs sacīja, ka šāvēja dienas un nakts tēmēkļi ir izlīdzināti ar ieroča asi, tas ir, viņš skatīsies, kur ierocis ir vērsts, un neredzēs citos virzienos.
“Šī skata diapazonam jāatbilst lielgabala darbības rādiusam, un lielgabalam ir diezgan liels darbības rādiuss. Līdz ar to viņam ir diezgan šaurs redzes lauks, tas ir kā skatīties caur salmiņu … bet šeit bultai ir jāredz un jāšauj."
Palikt auksts?
Neatdzesētās infrasarkanās kameras izmanto mikrobolometra tehnoloģiju, kas būtībā ir mazs rezistors ar silikona elementu, kas reaģē uz siltuma starojumu. Temperatūras izmaiņas nosaka fotonu emisijas intensitāte. Mikrobolometrs to konstatē un pārvērš mērījumus elektriskā signālā, ko savukārt var pārvērst attēlā.
Neatdzesēti sensori parasti darbojas LW1R diapazonā (7–14 mikroni), tas ir, tie var “redzēt” caur dūmiem, miglu un putekļiem, kas ir svarīgi kaujas laukā un citās situācijās.
Atdzesētās ierīcēs tiek izmantota kriogēnā dzesēšanas sistēma, lai detektors būtu -200 ° C temperatūrā, padarot to jutīgāku pat pret nelielām temperatūras izmaiņām. Šādu ierīču detektori var precīzi pārveidot pat vienu fotona triecienu par elektrisko signālu, savukārt neatdzesētām sistēmām mērījumu veikšanai nepieciešams vairāk fotonu. Tādējādi atdzesētiem sensoriem ir liels diapazons, kas uzlabo mērķu uztveršanas un neitralizācijas procesu.
Taču aukstumiekārtām ir arī savi trūkumi, konstrukcijas sarežģītība rada lielas izmaksas un nepieciešamību pēc regulāras un tehniski sarežģītas apkopes. Neatdzesēti sensori ir lētāki, tos ir vieglāk uzturēt un tie kalpo ilgāk, jo tajos netiek izmantota kriogēnā tehnoloģija, tiem ir mazāk kustīgu detaļu un nav nepieciešama sarežģīta vakuuma blīvēšana. Kāda veida sistēmu izvēlēties, kā vienmēr, ir atkarīgs no lietotāja, pamatojoties uz uzdevumiem, kurus viņš risina.
Viļņu izvēle
Atdzesētās ložmetēju darbības jomas izmanto tuvu [garo viļņu] infrasarkano (LW1R) detektoriem. Tā kā tas ļauj nakts redzamības sistēmām redzēt cauri dūmiem, un tāpēc tām ir mazāk ar cīņu saistītu problēmu. Neatdzesētās sistēmās tiek izmantoti arī šādi detektori, jo mikrobolometri (termojutīgi elementi) ir jutīgi pie šī viļņa garuma, bet tagad tas sāk mainīties. "Vēsturiski LWIR vienmēr ir bijis priekšroka labākas dūmu iekļūšanas dēļ nekā MWIR detektori, kas darbojas vidējā [vidējā viļņa] infrasarkanajā starā," sacīja Horners.
“Pirms desmit gadiem tā bija taisnība, taču testi un demonstrācijas ir parādījušas un pierādījušas, ka šodien kaujas laukā nav lielas atšķirības starp LWIR un MWIR. MWIR jutīgums un iespējas pēdējo 10 gadu laikā ir ievērojami uzlabojušās, un šodien MWIR kameras joprojām piedāvā izcilu veiktspēju un dūmu iekļūšanu. Tas liek cilvēkiem dot priekšroku MWIR, nevis LWIR detektoriem."
Horners piebilda:
“MWIR detektoru priekšrocība ir tā, ka tiem ir arī labāka caurlaidība caur mitru gaisu, salīdzinot ar LWIR tipa detektoriem, tas ir, ja vēlaties izvietot piekrastes zonās, īpaši karstā klimatā, jūs iegūsit labāku veiktspēju, izmantojot MWIR, nevis LWIR.. Tas būs kompromisa risinājums automašīnai."
Tomēr franču kompānijas Sofradir pārstāvis uzsvēra, ka arī tālajam [īsviļņu] infrasarkanajam spektra apgabalam (SWIR) ir savs pielietojums.
“SWIR ir divi dažādi izmantošanas veidi. Pirmkārt, šāda veida detektori var būt papildu risinājums tajos gadījumos, kad jums jāskatās caur dažāda blīvuma un izcelsmes dūmiem un putekļiem un pat (dažos gadījumos) miglu. Atkarībā no atmosfēras apstākļiem SWIR var nodrošināt lielu šķietamo attālumu. Otrkārt, izmantojot SWIR detektoru, jūs varat redzēt lāzera tālmēru, kas darbojas ar mērķa apzīmējumu 1,6 mikronu vai 1,5 mikronu viļņu garumos. Pēc tam to izmanto kā brīdinājumu, ka jūsu transportlīdzeklis tiek uzraudzīts. Jūs varat arī redzēt lielgabalu zibšņus, kas nozīmē, ka SWIR tiek izmantots, lai uzlabotu situācijas izpratni un aizsargātu sauszemes transportlīdzekļus."
BAE Systems pārstāvis sacīja:
“Kopumā LWIR nodrošina vislabāko sniegumu visos laika apstākļos un citos āra apstākļos, savukārt MWIR un SWIR nodrošina vislabāko kontrastu. SWIR attēlam ir papildu priekšrocība, jo tas ir līdzīgs tam, ko mēs redzam ar neapbruņotu aci. Šī svarīgā priekšrocība palielina pareizas atpazīšanas varbūtību, kas savukārt palīdz samazināt negadījumu iespējamību ar draudzīgu uguni."
Nepieciešamība pēc vairāk
Biežāka DUMV uzstādīšana bruņumašīnās ietekmē nakts kameru tirgu. Galvenie ieroču tēmēkļi ir integrēti platformā, un tāpēc ne lielgabals, ne tēmekļi nevar mainīties pārāk bieži. Modulāri pievienojot jaunu DUMV, jūs varat biežāk mainīt darbības jomu.
Pēdējo piecu līdz desmit gadu laikā DUMV uzstādītie standarta ieroči vairumā gadījumu bija vai nu 7,62 mm ložmetējs, vai 12,7 mm ložmetējs, tāpēc tēmēkļi parasti nebija atdzesēti, lai tie atbilstu īsajam diapazonam. šie ieroči. (1-1, 5 km), un tas savukārt noteica to nedaudz plašāku redzes lauku nekā lielkalibra ieroču tēmēkļi.
Tomēr Lundbergs atzīmēja, ka situācija mainās:
“Pašlaik pieaug tendence, kas nosaka lielāka kalibra (apmēram 25–30 mm) ieroču uzstādīšanu, no kuriem iespējams mērķēt un veikt precīzu ugunsgrēku lielos attālumos, un tas nosaka pieprasījumu pēc tēmēkļiem pēc DUMV ar garāku diapazonu. Lai gan nozare agrāk piegādāja neatdzesētas darbības jomas 99% no DUMV, šodien uzmanība tiek pievērsta funkcionālākām neatdzesētām un atdzesētām darbības jomām, kas var nodrošināt īpaši asus attēlus. Tas ļauj redzēt nedaudz tālāk un virzīt mērķim lielāka kalibra ieročus lielos attālumos 1, 5-2, 5 km, tas ir, ārpus ienaidnieka iznīcināšanas līdzekļiem."
Un visbeidzot, komandieri vēlas vēl labāk kontrolēt situāciju, redzēt tālāk nekā lielgabalu šāvieni, un tāpēc radās nepieciešamība uz DUMV uzstādīt nakts tēmēkļus ar lielāku darbības rādiusu.
Nakts redzamības sistēmu attīstību nosaka ne tikai palielinātais diapazons, bet arī nepieciešamība vienkāršot darbības. Novecojusi termiskās attēlveidošanas kamera vai mazāk attīstīta infrasarkanā kamera prasa daudz darba, jo, lai iegūtu pienācīgu attēlu, daudzas reizes ir jānospiež pogas un jāpagriež pogas, savukārt jauna uzlabota kamera var uzreiz nodrošināt augstākas kvalitātes attēlu mērķēšanas sistēmai ar minimāla lietotāja iejaukšanās. Controp pārstāvis sacīja: "Ja lielākā daļa elementu ir automatizēti, operators var koncentrēties uz pašu uzdevumu, un tas nedrīkst novērst uzmanību, strādājot ar novērošanas sistēmu."
Nakts redzamības sistēmu kaujas lauka priekšrocības kļūst arvien acīmredzamākas. Tas tiek darīts, izmantojot uzlabotas augstas izšķirtspējas kameras tehnoloģiskās priekšrocības, konkrētiem uzdevumiem izmantojot pareizā tipa sistēmas un integrējot vairāk novērošanas kameru digitālajā arhitektūrā, kas var atbalstīt vairāk sensoru un nodrošināt katru apkalpes locekli ar datiem. viņiem vajag. Atsevišķi šie uzlabojumi nerada radikālas izmaiņas, bet kopā tie var sniegt priekšrocības cīņā.
Horners sacīja, ka digitālā arhitektūra ir ilgtermiņa risinājums.
“Ja jūs ieviešat digitālo arhitektūru jau no paša sākuma, tad jums var būt 360 grādu kontrole, jūs varat viegli integrēt nākotnes tehnoloģijas, elektroniskās kara sistēmas, aktīvo aizsardzību un liela attāluma novērošanas un izlūkošanas sistēmas. Tad jūs varat droši doties uz priekšu un piebāzt automašīnu ar papildu progresīvām tehnoloģijām."
Lundbergs piebilda:
"Nakts redzamības un termiskās attēlveidošanas sistēmu izplatība notiek nepieredzētā tempā. Rietumu armija uzskata, ka ienaidniekam būs tikai pasīvā infrasarkanā tehnoloģija. Pateicoties inovatīvu tehnoloģiju straujai attīstībai un eksporta kontroles noteikumiem, mūsdienu Rietumu armijām ir acīmredzamas priekšrocības. Jautājums, protams, nav atsevišķos termokameros un citās nakts redzamības ierīcēs, bet visā bruņumašīnā. Ja jums ir DUMV darbības joma, priekšrocība ir tā, ka jūs varat mērķēt, šaut un precīzi trāpīt dažas sekundes pirms pretinieka. Šajā notikumu secībā nakts redzamības sistēmas noteikti veicina uzvaru pār pretinieku."
