Και η νύχτα δεν είναι εμπόδιο! Τάσεις στην ανάπτυξη συστημάτων νυχτερινής όρασης
Τα συστήματα νυχτερινής όρασης που τοποθετούνται σε αυτοκίνητο είναι διαθέσιμα εδώ και πολλά χρόνια και είναι πλέον συνηθισμένα, αλλά υπάρχουν σημαντικές αλλαγές μπροστά μας σε αυτήν την αγορά.
Για παράδειγμα, υπάρχει μια αυξανόμενη ζήτηση για νυχτερινές κάμερες υψηλότερης ανάλυσης. Ένας εκπρόσωπος της γαλλικής εταιρείας Sofradir, η οποία κατασκευάζει δέκτες υπέρυθρης ακτινοβολίας, είπε ότι αυτό μπορεί να επιτευχθεί αυξάνοντας τον αριθμό των εικονοστοιχείων και μειώνοντας το βήμα μεταξύ τους διατηρώντας παράλληλα το μέγεθος της μήτρας προκειμένου να διασφαλιστεί χαμηλό βάρος, μέγεθος και κατανάλωση ενέργειας χαρακτηριστικά της συσκευής.
αυτός εξήγησε.
Για να δείξουν αυτές οι κάμερες τις καλύτερες δυνατότητές τους, πρέπει να είναι σωστά σταθεροποιημένες, καθώς τα τεθωρακισμένα οχήματα λειτουργούν σε ανώμαλο έδαφος με πολύ δύσκολο έδαφος. Σύμφωνα με εκπρόσωπο της Controp Precision Technologies, εάν το σύστημα δεν σταθεροποιηθεί αρκετά καλά, «τότε η ποιότητα της εικόνας θα είναι απαράδεκτη και η εμβέλεια της συσκευής θα μειωθεί δραματικά».
Ένας εκπρόσωπος της Sofradir είπε:
Επισήμανση προβλημάτων
Παραδοσιακά, τα συστήματα νυχτερινής όρασης χρησιμοποιούνται για δύο βασικούς σκοπούς. Πρώτον, οι συσκευές νυχτερινής όρασης του οδηγού, οι οποίες επιτρέπουν την αύξηση του επιπέδου γνώσης της κατάστασης γύρω από το αυτοκίνητο για ασφαλή και χωρίς ατυχήματα ελιγμούς. Δεύτερον, υπάρχουν συστήματα παρατήρησης που χρησιμοποιούνται από τους σκοπευτές για τον εντοπισμό και τη στόχευση πιθανών στόχων.
Τα συστήματα υπερύθρων για τους οδηγούς και η βελτιωμένη επίγνωση της κατάστασης είναι συνήθως μη ψυχόμενες θερμικές κάμερες που έχουν ευρύτερο οπτικό πεδίο σε κοντινή απόσταση για να έχουν όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ορατότητα, ενώ σκοπευτικά για σκοπευτές, ειδικά για όπλα μεγάλου διαμετρήματος, όπως πυροβόλα 120 mm δεξαμενέςείναι εξοπλισμένα με κάμερες θερμικής απεικόνισης με ψύξη μεγάλης εμβέλειας. Τα τελευταία έχουν ένα στενότερο οπτικό πεδίο για να εστιάσουν σε έναν συγκεκριμένο στόχο.
Οι κάμερες θερμικής απεικόνισης είναι οι πιο συνηθισμένες στους σημερινούς στρατούς, καθώς είναι πιο προηγμένες από τις κάμερες βελτίωσης φωτεινής εικόνας (σωλήνες ενίσχυσης εικόνας) που λειτουργούν σε βήματα κάτω του 1 μικρού και απαιτούν εκπομπή ενεργού φωτός σχεδόν IR για να λειτουργήσουν. έτσι ώστε να μπορείτε να δείτε στο σκοτάδι. Ταυτόχρονα, αόρατο με γυμνό μάτι φως από υπέρυθρο φωτισμό μπορεί να ανιχνευθεί από εχθρικές συσκευές, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές συνέπειες.
Σύμφωνα με τον Colin Horner του Leonardo, οι κάμερες ενίσχυσης εικόνας αποτελούν πάντα πρόβλημα όταν λειτουργούν σε κατοικημένες περιοχές, οι οποίες συνήθως είναι φωτισμένες.
εξήγησε ο Χόρνερ.
Πρόσθεσε ότι υπάρχουν και άλλα προβλήματα με τους σωλήνες ενίσχυσης εικόνας σε αυτοκίνητα εξοπλισμένα με αλεξίσφαιρο γυαλί, καθώς επηρεάζουν αρνητικά την αντίληψη του οδηγού για την απόσταση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι σύγχρονοι στρατοί προτιμούν να χρησιμοποιούν παθητικά συστήματα υπερύθρων.
Επιπλέον, υπάρχει μια τάση αύξησης των δυνατοτήτων νυχτερινής όρασης άλλων κατηγοριών οχημάτων, για τα οποία πρέπει να εγκαταστήσουν τα ίδια συστήματα που βρίσκονται σε πλατφόρμες μάχης. "Αυτό θα αυξήσει πραγματικά το επίπεδο ιδιοκτησίας και ασφάλειας."
Μια άλλη τάση είναι η εγκατάσταση περισσότερων καμερών στα αυτοκίνητα για πλήρη προβολή. Προηγουμένως, ο στρατός ασχολούνταν μόνο με την παροχή στον οδηγό με συσκευές τη νύχτα μόνο για οδήγηση. Με περισσότερες κάμερες που παρέχουν ορατότητα 360°, οι απειλές είναι ορατές από οποιαδήποτε κατεύθυνση και, το πιο σημαντικό για την ασφάλεια, είναι διαθέσιμη πλευρική και πίσω ορατότητα, αυξάνοντας έτσι την ασφάλεια της λειτουργίας σε αστικές περιοχές.
Το Leonardo προσφέρει την κάμερα DNVS 4, η οποία σας επιτρέπει να έχετε συνολική θέα σε αποστάσεις 20-30 μέτρων. Ο Χόρνερ είπε ότι το σύστημα είναι επίσης εξοπλισμένο με έγχρωμη κάμερα φωτός ημέρας για να συνδυάζει τις δύο τεχνολογίες σε μία λύση για να μειώσει το βάρος, το μέγεθος και την κατανάλωση ενέργειας. Πρόσθεσε ότι υπάρχει επίσης μια απομάκρυνση από τις αναλογικές συσκευές προς μια ψηφιακή ανοιχτή αρχιτεκτονική. «Αυτό σημαίνει ότι ψηφιοποιούμε το σήμα από την κάμερα και το προβάλλουμε ψηφιακά, κάτι που βελτιώνει σημαντικά την ευκρίνεια της εικόνας και εξαλείφει κάθε παρεμβολή που δημιουργείται από το ίδιο το μηχάνημα».
Εικόνα σε αριθμούς
Οι εξελίξεις στην ψηφιακή τεχνολογία επιτρέπουν στους χειριστές να χρησιμοποιούν πολυλειτουργικές οθόνες με χάρτες, πληροφορίες κατάστασης όπλων και συντήρησης οχήματος, καθώς και να προβάλλουν πολλές εικόνες ταυτόχρονα, για παράδειγμα, εμπρός, πλάγια και πίσω όψη. Αυτό σας δίνει πολύ περισσότερες επιλογές από τη χρήση μιας κάμερας με ενισχυμένη φωτεινότητα ή ενός αναλογικού συστήματος που σας επιτρέπει να προβάλλετε εικόνες μόνο από μία κάμερα και μόνο μία οθόνη.
Οι περισσότερες κάμερες παρακολούθησης είναι μη ψυχρού τύπου και, όπως το ανθρώπινο μάτι, έχουν ευρύ οπτικό πεδίο περίπου 50°, ενώ ορισμένες προσεγγίζουν τις 90°. Ο Jørgen Lundberg της FLIR Systems είπε ότι πρέπει επομένως να εγκατασταθούν άλλες κάμερες σε διάφορες διαμορφώσεις για να επιτευχθεί πλήρης κάλυψη 360°. Ορισμένες διατάξεις περιλαμβάνουν πολλαπλές κάμερες με οπτικό πεδίο 55°, ενώ άλλες διατάξεις περιλαμβάνουν τέσσερις κάμερες 90° ή ακόμα και μόνο δύο κάμερες 180° για τη δημιουργία πανοράματος. Πρώτα απ 'όλα, αυτό είναι απαραίτητο ώστε το αυτοκίνητο να μπορεί ελεύθερα να ελίσσεται χωρίς προβολείς αναμμένους κατά τη διάρκεια της νυχτερινής εκπαίδευσης και των επιχειρήσεων μάχης, καθώς ο οδηγός έχει τον πλήρη έλεγχο του περιβάλλοντος.
Για παράδειγμα, η παρουσίαση μεγάλου όγκου διαθέσιμων αισθητηριακών πληροφοριών είναι πρόκληση. Για να μην αναμειγνύονται τα πάντα σε ένα σωρό, τα μέλη του πληρώματος, για παράδειγμα, ο οδηγός, ο διοικητής και ο πυροβολητής, πρέπει να έχουν πρόσβαση σε οθόνες που εμφανίζουν συγκεκριμένες πληροφορίες που προορίζονται για καθένα από αυτά, ώστε να μην ενοχλούν άλλους χρήστες. Η προσγείωση μπορεί επίσης να έχει μια οθόνη στο πίσω μέρος του οχήματος, στην οποία εμφανίζονται πληροφορίες για το περιβάλλον πριν από την αποβίβαση. Ο κυβερνήτης μπορεί να έχει μια οθόνη όπως αυτή των άλλων μελών του πληρώματος, αλλά με περισσότερη λειτουργικότητα, για παράδειγμα, με δυνατότητα εμφάνισης αποφάσεων για τον έλεγχο μάχης και πληροφορίες για όπλα.
Μια μεγάλη ποικιλία αισθητήρων έχει ήδη εγκατασταθεί σε θωρακισμένα οχήματα και τα συστήματα νυχτερινής όρασης θα πρέπει να βρουν μια θέση για τον εαυτό τους σε αυτόν τον περιορισμένο χώρο. Λίγοι τόμοι είναι διαθέσιμοι στο αυτοκίνητο για να χωρέσουν περισσότερες οθόνες και επομένως η διανομή πληροφοριών από αισθητήρες και κάμερες σε όλο το αυτοκίνητο είναι μια πρόκληση.
Τα συστήματα νυχτερινής όρασης για τα κύρια όπλα AFV βρίσκονται δίπλα-δίπλα ή ενσωματωμένα στο στόχαστρο του πυροβολητή, το οποίο συνήθως εγκαθίσταται στο όχημα δίπλα στο όπλο. Ο οπλισμός μπορεί να είναι πυροβόλο όπλο μεγάλου διαμετρήματος 120 mm, πυροβόλα μεσαίου διαμετρήματος (20 mm 30 mm ή 40 mm) ή ακόμη και πολυβόλα 7,62 mm ή 12,7 mm σε μια τηλεκατευθυνόμενη μονάδα όπλων (DUMV). Τα συστήματα ανίχνευσης πυροβόλων όπλων περιλαμβάνουν κυρίως συστήματα θερμικής απεικόνισης με ψύξη και επομένως είναι ικανά να λειτουργούν σε βεληνεκές άνω των 10 km.
Ο Lundberg ανέφερε ότι τα ημερήσια και νυχτερινά αξιοθέατα του πυροβολητή είναι ευθυγραμμισμένα με τον άξονα του όπλου, που σημαίνει ότι θα κοιτάξει πού δείχνει το όπλο και δεν θα δει προς άλλες κατευθύνσεις.
Μείνετε κρύοι;
Οι μη ψυχόμενες υπέρυθρες κάμερες χρησιμοποιούν τεχνολογία μικροβολόμετρου, η οποία είναι ουσιαστικά μια μικρή αντίσταση με στοιχείο σιλικόνης που αντιδρά στη θερμική ακτινοβολία. Οι αλλαγές στη θερμοκρασία καθορίζονται από την ένταση εκπομπής των φωτονίων. Το μικροβολόμετρο το ανιχνεύει αυτό και μετατρέπει τις μετρήσεις σε ηλεκτρικό σήμα, το οποίο με τη σειρά του μπορεί να μετατραπεί σε εικόνα.
Οι μη ψυχόμενοι αισθητήρες λειτουργούν συνήθως στην περιοχή LW1R (7-14 μικρά), πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να «βλέπουν» μέσα από τον καπνό, την ομίχλη και τη σκόνη, κάτι που είναι σημαντικό στο πεδίο της μάχης και σε άλλες καταστάσεις.
Οι συσκευές ψύξης χρησιμοποιούν ένα κρυογονικό σύστημα ψύξης για να διατηρούν τον ανιχνευτή στους -200°C, καθιστώντας τον πιο ευαίσθητο ακόμη και σε μικρές αλλαγές θερμοκρασίας. Οι ανιχνευτές τέτοιων συσκευών μπορούν να μετατρέψουν με ακρίβεια ακόμη και ένα χτύπημα φωτονίου σε ηλεκτρικό σήμα, ενώ τα μη ψυχόμενα συστήματα απαιτούν περισσότερα φωτόνια για να κάνουν μετρήσεις. Έτσι, οι ψυχόμενοι αισθητήρες έχουν μεγαλύτερη εμβέλεια, γεγονός που βελτιώνει τη διαδικασία σύλληψης και εξουδετέρωσης στόχων.
Όμως τα ψυχόμενα συστήματα έχουν τα μειονεκτήματά τους, η πολυπλοκότητα του σχεδιασμού συνεπάγεται υψηλό κόστος και την ανάγκη για τακτική και τεχνικά πολύπλοκη συντήρηση. Οι μη ψυχόμενοι αισθητήρες είναι φθηνότεροι, πολύ πιο εύκολοι στη συντήρηση και έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής επειδή δεν χρησιμοποιούν κρυογονική τεχνολογία, έχουν λιγότερα κινούμενα μέρη και δεν χρειάζονται εξελιγμένη σφράγιση κενού. Τι είδους σύστημα θα επιλέξει, όπως πάντα, αποφασίζει ο χρήστης, με βάση τις εργασίες που επιλύει.
Επιλογή κυμάτων
Τα ψυγμένα όπλα για πυροβολητές χρησιμοποιούν ανιχνευτές που λειτουργούν στην περιοχή IR (LW1R) σχεδόν [μεγάλου μήκους κύματος] του φάσματος. Επειδή αυτό επιτρέπει στα συστήματα νυχτερινής όρασης να βλέπουν μέσα από τον καπνό και επομένως αντιμετωπίζουν λιγότερα προβλήματα που σχετίζονται με το περιβάλλον μάχης. Τα μη ψυχόμενα συστήματα χρησιμοποιούν επίσης τέτοιους ανιχνευτές επειδή τα μικροβολόμετρα (στοιχεία θερμικής ανίχνευσης) είναι ευαίσθητα σε αυτό το μήκος κύματος, αλλά αυτό τώρα αλλάζει. «Ιστορικά, το LWIR προτιμάται πάντα λόγω της καλύτερης διείσδυσης καπνού από τους ανιχνευτές τύπου MWIR που λειτουργούν στην περιοχή IR μεσαίου [μεσαίου κύματος]», είπε ο Horner.
Ο Χόρνερ πρόσθεσε:
Ωστόσο, εκπρόσωπος της γαλλικής εταιρείας Sofradir τόνισε ότι η μακρινή [βραχέα] υπέρυθρη περιοχή του φάσματος (SWIR) έχει και την εφαρμογή της.
Εκπρόσωπος της BAE Systems δήλωσε:
Ανάγκες για περισσότερα
Η αυξανόμενη εγκατάσταση DUMV σε θωρακισμένα οχήματα έχει αντίκτυπο στην αγορά νυχτερινών καμερών. Τα σκοπευτικά του κύριου όπλου είναι ενσωματωμένα στην πλατφόρμα και επομένως ούτε το όπλο ούτε τα σκοπευτικά μπορούν να αλλάζουν πολύ συχνά. Η προσθήκη νέων DUMV σε αρθρωτή βάση σάς επιτρέπει να αλλάζετε πιο συχνά αξιοθέατα.
Τα τελευταία πέντε έως δέκα χρόνια, τα τυπικά όπλα που τοποθετήθηκαν στο DUMV ήταν στις περισσότερες περιπτώσεις είτε ένα πολυβόλο των 7,62 χλστ. είτε ένα πολυβόλο των 12,7 χλστ., επομένως τα σκοπευτικά ήταν, κατά κανόνα, χωρίς ψύξη για να αντιστοιχούν στο μικρό βεληνεκές από αυτά τα όπλα (1-1,5 χλμ.), και αυτό, με τη σειρά του, καθόρισε το κάπως ευρύτερο οπτικό τους πεδίο από τα σκοπευτικά των όπλων μεγάλου διαμετρήματος.
Ωστόσο, ο Lundberg παρατήρησε ότι η κατάσταση αλλάζει:
Και τέλος, οι διοικητές θέλουν να έχουν ακόμη καλύτερο έλεγχο της κατάστασης, να βλέπουν μακρύτερα από τις βολές των όπλων, και ως εκ τούτου υπήρχε ανάγκη να εγκατασταθούν νυχτερινά σκοπευτικά με μεγαλύτερη εμβέλεια στο DUMV.
Η ανάπτυξη συστημάτων νυχτερινής όρασης καθορίζεται όχι μόνο από την αυξημένη εμβέλεια, αλλά και από την ανάγκη απλοποίησης των λειτουργιών. Μια παλαιότερη θερμική κάμερα ή μια λιγότερο προηγμένη κάμερα IR απαιτεί πολλή προσπάθεια για να λειτουργήσει, καθώς πρέπει να πατήσετε κουμπιά και να γυρίσετε τα πόμολα πολλές φορές για να έχετε μια αξιοπρεπή εικόνα, ενώ μια νεότερη προηγμένη κάμερα μπορεί να προσφέρει αμέσως μια εικόνα υψηλότερης ποιότητας για τη στόχευση σύστημα με ελάχιστη παρέμβαση χρήστη. Ένας εκπρόσωπος του Controp είπε: «Όταν τα περισσότερα από τα στοιχεία είναι αυτοματοποιημένα, ο χειριστής μπορεί να επικεντρωθεί στην ίδια την εργασία και να μην αποσπαστεί η προσοχή δουλεύοντας με το σύστημα παρακολούθησης».
Το πλεονέκτημα στο πεδίο της μάχης που αποκτάται με τη χρήση συστημάτων νυχτερινής όρασης γίνεται όλο και πιο εμφανές. Αυτό γίνεται αξιοποιώντας τα τεχνολογικά πλεονεκτήματα μιας καλύτερης κάμερας υψηλής ανάλυσης, χρησιμοποιώντας τον κατάλληλο τύπο συστημάτων για συγκεκριμένες εργασίες και ενσωματώνοντας περισσότερες κάμερες παρακολούθησης σε μια ψηφιακή αρχιτεκτονική που μπορεί να υποστηρίξει περισσότερους αισθητήρες και να στείλει σε κάθε μέλος του πληρώματος τα δεδομένα που χρειάζομαι. Μεμονωμένα, όλες αυτές οι βελτιώσεις δεν επιφέρουν ριζικές αλλαγές, αλλά μαζί μπορούν να προσφέρουν ένα πλεονέκτημα στη μάχη.
Ο Horner δήλωσε ότι η ψηφιακή αρχιτεκτονική είναι μια μακροπρόθεσμη λύση.
Ο Λούντμπεργκ πρόσθεσε:
πληροφορίες