Sustavi za noćno osmatranje na vozilima postoje već godinama i sada su uobičajeni, ali na ovom tržištu predstoje značajne promjene.
Na primjer, sve je veća potražnja za noćnim kamerama veće rezolucije. Glasnogovornik francuske tvrtke za infracrvene prijemnike Sofradir rekao je da bi se to moglo 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. Sustavi će se kretati u ovom smjeru i to se događa sada”, - on je objasnio.
Da bi te kamere imale najbolje performanse, moraju biti pravilno stabilizirane, jer oklopna vozila rade na neravnim terenima s vrlo teškim terenima. Prema riječima predstavnika tvrtke Controp Precision Technologies, ako sustav nije dovoljno dobro stabiliziran, "tada će slika biti neprihvatljive kvalitete, a domet uređaja će se drastično smanjiti".
Glasnogovornik Sofradira rekao je:
“Posljednjih godina vidjeli smo kako važnost težine, veličine i potrošnje energije neprestano raste, odražavajući potražnju za malim, laganim sustavima s poboljšanim mogućnostima, poput naših SIGHT sustava. Postoji nekoliko vrsta kamera: nehlađene toplinske kamere, koje pružaju vid izbliza i obično nisu stabilizirane, te rashlađene termalne kamere, koje su obično stabilizirane, više su razine i naravno skuplje."
Isticanje problema
Tradicionalno, sustavi noćnog vida korišteni su u dvije glavne svrhe. Prvo, vozačevi uređaji za noćni vid omogućuju mu da poveća razinu kontrole okoline oko automobila radi sigurnog i nesmetanog manevriranja. Drugo, postoje streljački sustavi za identifikaciju i ciljanje potencijalnih meta.
Infracrveni sustavi za vozače i poboljšana svjesnost o situaciji obično su nehlađene 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 najčešće su u modernoj vojsci, jer su naprednije od kamera sa pojačanjem slike (pojačivač slike), koje rade u koracima manjim od 1 mikrona, a za rad zahtijevaju aktivno emitiranje svjetla u spektru bliske infracrvene regije kako bi se vidjelo u mraku. U tom slučaju neprijateljskim uređajima može se otkriti svjetlo infracrvenog svjetla koje je nevidljivo golim okom, što može imati ozbiljne posljedice.
Prema Colin Horner iz Leonarda, kamere za pojačavanje slike uvijek su problem u zajednicama koje imaju tendenciju biti osvijetljene.
“Ovi senzori nastoje iskriviti i zamagliti sliku namijenjenu zapovjedniku 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 potpunoj tami, kamere s cijevima za pojačavanje slike jednostavno neće raditi. Kako bi poboljšali svjesnost o situaciji, operateri koriste infracrveno svjetlo za lokalno osvjetljavanje područja oko stroja i oslanjaju se na prirodno svjetlo."
- objasnio je Horner.
Dodao je kako 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 sustave.
Osim toga, postoji tendencija povećanja sposobnosti noćnog vida vozila drugih kategorija, za što je potrebno na njih instalirati iste sustave kao i na borbenim platformama. "To će doista povećati razinu vlasništva i sigurnosti."
“U pravilu su veća oklopna borbena vozila bila opremljena pasivnim (neosvijetljenim) infracrvenim sustavima s vrlo visokim performansama, ali sama po sebi ne rade u kolonama. Podržavaju ih druga vozila, poput prijevoznika osoblja, vozila hitne pomoći i inženjerskih vozila, no nedostatak im je što nemaju iste mogućnosti noćnog vida kao borbena vozila i stoga ne mogu raditi u istim uvjetima. Dakle, sada vidimo trend opremanja vozila za podršku sustavima za noćno osmatranje koji nisu lošiji od onih na borbenim platformama, zbog čega mogu raditi jedno uz drugo bez dodatnog rizika."
Drugi je trend dodavanje više kamera strojevima kako bi se dobio potpuni pregled. Ranije se vojska bavila samo pružanjem vozaču uređaja za noćno osmatranje samo za vožnju. S velikim brojem kamera koje omogućuju 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 potpuni pregled na udaljenostima od 20-30 metara. Horner je rekao kako je sustav također opremljen dnevnom kamerom u boji koja kombinira dvije tehnologije u jednom rješenju i na taj način smanjuje težinu, veličinu i potrošnju energije. Dodao je da postoji i pomak s analogne na digitalnu otvorenu arhitekturu. "To znači da digitaliziramo signal kamere i digitalno ga prikazujemo na ekranu, što uvelike poboljšava jasnoću slike i eliminira smetnje samog stroja."
Slika u brojkama
Razvoj digitalne tehnologije omogućuje operaterima korištenje višenamjenskih zaslona s kartama, statusom oružja i podacima o održavanju vozila, kao i pregled više slika odjednom, poput pogleda naprijed, sa strane i unatrag. Ovo je mnogo svestranije od korištenja zatamnjene kamere ili analognog sustava 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 tvrtke FLIR Systems 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 tijekom 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, budući da današnja tehnologija ne može pružiti slike visoke rezolucije na velikim udaljenostima", rekao je Lundberg. “Iako će posada automobila zasigurno voljeti imati na raspolaganju sliku visoke razlučivosti cijelog opsega, postoji ravnoteža između današnje tehnologije i današnjeg proračuna. Postoje i ograničenja u pogledu broja i funkcionalnosti prikaza posade u vozilu.”
Na primjer, predstavljanje velike količine dostupnih osjetnih informacija izazov je. Kako se sve ne bi pomiješalo u jednu hrpu, članovi posade, na primjer, vozač, zapovjednik i topnik, moraju imati pristup zaslonima koji prikazuju posebne podatke namijenjene svakom od njih kako ne bi ometali druge korisnike. Desantna strana može imati i zaslon na stražnjoj strani vozila koji prikazuje informacije o okolišu prije skidanja. Zapovjednik može imati zaslon kao i ostali članovi posade, ali s više funkcionalnosti, na primjer, s mogućnošću prikaza odluka o borbenom upravljanju i informacija o oružju.
U oklopna vozila već je instalirano mnogo različitih senzora, a sustavi noćnog vida moraju pronaći mjesto za sebe u ovom ograničenom prostoru. U stroju je malo prostora za smještaj više zaslona, pa je distribucija informacija sa senzora i kamera po cijelom stroju izazov.
Sustavi noćnog vida za glavne topove AFV -a smješteni su jedan pored drugoga 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 daljinski upravljanom modulu naoružanja (DUMV). Sustavi za nišanjenje pištolja uključuju uglavnom rashlađene sustave termovizijske slike i stoga su sposobni djelovati na dometima većim od 10 km.
Lundberg je rekao da su nišan i noćni nišan topnika usklađeni 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 velik domet. Slijedom toga, 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 biti 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 pak 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 sustav hlađenja kako bi detektor držali na -200 ° C, što ga čini osjetljivijim i na manje promjene temperature. Detektori takvih uređaja mogu točno pretvoriti čak i jedan pogodak fotona u električni signal, dok nehlađenim sustavima za mjerenje treba više fotona. Tako hlađeni senzori imaju velik domet, što poboljšava proces hvatanja i neutraliziranja ciljeva.
No rashladni sustavi imaju i svoje nedostatke, složenost dizajna podrazumijeva visoke troškove i potrebu za redovitim i tehnički složenim održavanjem. Nehlađeni senzori jeftiniji su, lakši za održavanje i duži vijek trajanja jer ne koriste kriogenu tehnologiju, imaju manje pokretnih dijelova i ne zahtijevaju složeno vakuumsko brtvljenje. Koju vrstu sustava odabrati, kao i uvijek, ovisi o korisniku, na temelju zadataka koje rješava.
Odabir valova
Hlađeni nišani topnika koriste se u blizini [dugovalnih] infracrvenih detektora (LW1R). Budući da to omogućuje sustavima noćnog vida da vide kroz dim i stoga imaju manje problema vezanih za borbu. Nehlađeni sustavi također koriste takve detektore, budući da su mikrobolometri (termoosjetljivi elementi) osjetljivi na ovoj valnoj duljini, ali to se sada počinje mijenjati. "Povijesno gledano, LWIR je uvijek bio preferiran zbog boljeg prodiranja dima od MWIR detektora koji rade u srednjem [srednjem valu] infracrvenom zraku", rekao je Horner.
“Prije deset godina to je bilo istina, ali testovi i demonstracije pokazali su i dokazali da danas nema velike razlike između LWIR -a i MWIR -a na bojnom polju. Osjetljivost i sposobnosti MWIR -a značajno su se poboljšali u posljednjih 10 godina i danas MWIR kamere još uvijek nude vrhunske performanse i prodor dima. Zbog toga ljudi preferiraju MWIR nego LWIR detektore."
Horner je dodao:
„Prednost detektora MWIR je u tome što oni također imaju bolju propusnost kroz vlažni zrak u odnosu na detektore tipa LWIR, odnosno kada se želite postaviti u obalna područja, osobito u vrućim klimatskim uvjetima, tada ćete postići bolje performanse korištenjem MWIR -a. A ne LWIR -a.. To će biti kompromisno rješenje za automobil."
Međutim, glasnogovornik francuske tvrtke Sofradir naglasio je da daleka [kratkovalna] infracrvena regija spektra (SWIR) također ima svoju primjenu.
“Postoje dvije različite namjene za SWIR. Prvo, detektori ove vrste mogu biti dodatno rješenje u onim slučajevima kada trebate gledati kroz dim i prašinu različite gustoće i podrijetla, 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 svijesti 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 pak pomaže smanjiti vjerojatnost 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 strojnica kalibra 12,7 mm, pa su nišani u pravilu bili nehlađeni kako bi odgovarali kratkom dometu (1-1, 5 km), a to je pak 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 izvesti točnu vatru na velike udaljenosti, a to određuje potražnju za nišanima za DUMV s većim dometom. Dok je industrija nekada isporučivala nehlađene opsege za 99% DUMV-a, danas se fokus prebacuje na funkcionalnije nehlađene i ohlađene opsege koji mogu pružiti ultra oštre slike. To omogućuje gledanje malo dalje i usmjeravanje oružja 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 stoga postojala potreba za postavljanjem noćnih nišana s većim dometom na DUMV.
Razvoj sustava 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 gumbe i zakrenuti gumbi više puta da biste dobili pristojnu sliku, dok nova napredna kamera može odmah pružiti kvalitetniju sliku sustavu 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 sustavom za promatranje."
Prednost sustava noćnog vida na bojnom polju postaje sve evidentnija. To čini iskorištavanjem tehnoloških prednosti poboljšane kamere visoke razlučivosti, korištenjem odgovarajuće vrste sustava za posebne zadatke i integriranjem više nadzornih kamera u digitalnu arhitekturu koja može podržati više senzora i svakom članu posade dostaviti podatke što im je potrebno. Pojedinačno, ta poboljšanja ne donose radikalne promjene, ali zajedno mogu pružiti prednost u bitci.
Horner je rekao kako je digitalna arhitektura dugoročno rješenje.
“Ako implementirate digitalnu arhitekturu od samog početka, tada možete imati kontrolu od 360 stupnjeva, možete lako integrirati buduće tehnologije, sustave elektroničkog ratovanja, aktivnu zaštitu i sustave za nadzor i izviđanje dugog dometa. Tada možete sigurno ići naprijed i napuniti automobil dodatnom naprednom tehnologijom."
Lundberg je dodao:
“Proliferacija sustava 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 pravilima kontrole izvoza, moderne zapadne vojske imaju jasnu prednost. Poanta, naravno, nije u pojedinim termovizorima i drugim uređajima za noćno osmatranje, već u cijelom 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, sustavi noćnog vida zasigurno doprinose pobjedi nad protivnikom."
