Według ekspertów branżowych technologie noktowizyjne, zarówno intensyfikacji obrazu, jak i termowizyjne, są gotowe do rozwoju w najbliższych latach w wielu kierunkach, od rozdzielczości po podłączenie do jednej sieci. Rozwój ten należy jednak zrównoważyć uzyskaniem jak najmniejszej masy i wymiarów oraz charakterystyki zużycia energii
Systemy noktowizyjne występują w różnych kształtach, od gogli po celowniki do broni. Jednak w tej dziedzinie następuje znaczny postęp, ponieważ wiodący światowi producenci starają się odpowiadać na potrzeby użytkowników.
Zmiany i kombinacje
Christian Johnson, dyrektor ds. rozwoju biznesu w Harris Corporation, zwrócił szczególną uwagę na rosnące zapotrzebowanie na dwuokularowe gogle noktowizyjne (NVG). „Są stosunkowo nowe. W ciągu ostatnich sześciu miesięcy armia amerykańska wywierała poważną presję na producentów, aby byli gotowi na masową dostawę urządzeń dwuocznych, siły lądowe muszą przejść z monokularu na lornetkę.
Wprowadzona na rynek przez Harris pod koniec 2016 roku lekka lornetka noktowizyjna (F5032) jest lżejsza niż wszystkie poprzednie modele. Znacznie zmniejsza zmęczenie oczu podczas długotrwałych zadań dzięki regulowanym soczewkom dioptrii, co oznacza, że system może szybko dostosować się do wzroku operatora.
Harris obserwuje również zmianę dynamiki rynku, a coraz większą popularność zyskują systemy z białym luminoforem. Początkowo wydanie takich systemów było determinowane potrzebą sił specjalnych, ale teraz stało się to ogólnym trendem. Firma nie ma szczególnego poglądu na zalety białego w porównaniu z zielonym i odwrotnie, chociaż produkuje systemy z białymi luminoforami w coraz większych ilościach. Jednak zielony luminofor jest dziś bardzo rozpowszechniony.
Dokumenty firmy wyjaśniają, że „biały luminofor tworzy czarno-biały obraz, który może wydawać się bardziej znajomy dla oka. W niektórych sytuacjach użytkownicy deklarują lepszy kontrast między obiektami, a także wyższą rozdzielczość obrazu o 6 Odłuższe dystanse”.
„Z drugiej strony, zielony luminofor wykorzystuje długości fal, które optymalizują postrzeganie przez mózg kontrastu i szczegółów sceny. Zieleń mieści się dokładnie w środku spektrum kolorów oka, umożliwiając użytkownikom lepszą identyfikację i interpretację otoczenia w nocy.”
Johnson wyjaśnił, że Harris koncentruje się głównie na technologii poprawy obrazu (VL), chociaż wykorzystuje technologię fuzji w gamie lornetek i-Aware TM-NVG Fusion (F6045), gdzie fuzja VL i termowizyjna (TPV) jest osiągana poprzez nakładkę optyczną. „Poprawiliśmy świadomość sytuacyjną, ponieważ operator może oglądać oba kanały jednocześnie. Na przykład dzięki fuzji obrazów możesz widzieć przez mgłę i inne przeszkody, na co OY nie pozwala. Ale dzięki UY możesz widzieć przez szkło, czego nie może zapewnić technologia termowizyjna. Dlatego ich połączenie zwiększa świadomość sytuacyjną operatora na temat tego, co dzieje się wokół niego.”
W rezultacie lornetki z rodziny F6045 zwiększają skuteczność bojową w misjach nocnych i dziennych, a także zapewniają transmisję wideo w czasie rzeczywistym dla taktycznych środków rozpoznania. Lornetki te pozwalają użytkownikowi połączyć się z różnymi elementami szyku bojowego, aż do siedziby firmy.
Według Andrew Owena, rzecznika FLIR Surveillance, możliwości termowizyjne gwałtownie wzrosły w ciągu ostatnich kilku lat, z naciskiem na wyższą rozdzielczość i mniejsze rozmiary pikseli w formatach HD przy zachowaniu prawie takich samych wymiarów fizycznych jak czujniki o standardowej rozdzielczości. Ci ostatni również skorzystali na tym procesie, ponieważ mniejsze rozmiary pikseli mogą zmniejszyć rozmiar i ostateczny koszt systemów. Rezultat jest wyraźnie widoczny w nowoczesnych czujnikach podczerwieni bliskiego, średniego i dalekiego zasięgu.
FLIR produkuje linię lunet nakładkowych, w tym zaawansowany celownik termowizyjny ThermoSight T75, celownik snajperski HISS-XLR (High-Performance Sniper Sight) oraz celownik nocny ADUNS-S (Advanced Dual-Band Night Sight).
Celowo
BAE Systems to jeden z czołowych graczy w dziedzinie systemów wizualizacji, w szczególności ze względu na współpracę z armią amerykańską. Dave Harrold, Head of Sensing and Aiming Systems w firmie, za jeden z priorytetowych obszarów określił rozwój technologii tzw. szybkiego pozyskiwania celu (RTA). Pomysł opiera się na bezprzewodowym interfejsie wideo między goglami a lunetą, gdzie obrazy o wysokiej rozdzielczości mogą być przesyłane do gogli noktowizyjnych i oglądane na wyświetlaczu o wysokiej rozdzielczości w czasie rzeczywistym. Eliminuje to uzależnienie operatora od oświetlenia laserowego, które może dać go wrogowi.
„Rozwój bezprzewodowej technologii RTA pozwala użytkownikom szybko wykrywać i namierzać cele z dowolnego miejsca bez zbliżania broni do oczu, co zwiększa bezpieczeństwo i skuteczność żołnierza podczas namierzania” – powiedział Harrold.
RTA znajduje zastosowanie w programie ENVG III / FVTS-I (Enhanced Night Vision Goggle III and Family of Weapon Sights - Individual) dla ulepszonych gogli noktowizyjnych oraz rodzinie celowników do broni ENVG III / FVTS-I, w których BAE współpracuje z Armia amerykańska. Systemy te łączą technologie UYa i TPV: pierwsza zapewnia kontrolę sytuacji, a druga zwiększa celność. Rodzina lunet celowniczych Family of Weapon Sights-Crew Served (FWS-CS) oferuje strzelcom maszynowym możliwość zwalczania celów z dużych odległości.
Możliwości widzenia w nocy poprawiły się i „nie są już ograniczone do kilku szczęśliwych krajów” – powiedział rzecznik Thales. Zwrócił uwagę na szereg nowych trendów, takich jak udoskonalenie niechłodzonych systemów podczerwieni, które już dostarczają obrazy o wysokiej rozdzielczości. Jest przekonany, że za kilka lat Thales „zaoferuje linię obecnych urządzeń do wykrywania celów dalekiego zasięgu, ale ze wszystkimi zaletami urządzeń niechłodzonych: szybkim czasem rozruchu, ciszą, obniżonym kosztem, wysoką niezawodnością”.
Izraelska firma Meprolight produkuje linię noktowizorów różnych typów - UYa, TPV i cyfrowych. Menedżer produktu Avi Katz powiedział, że niechłodzone lunety celownicze z rodziny NOA zyskały popularność na rynku karabinów snajperskich dalekiego zasięgu. Jednak systemy z UYa są tańsze iw porównaniu z kamerami termowizyjnymi są częściej używane podczas pracy na celach na średnich odległościach.
„Gdy tylko podążasz ścieżką wzrostu wartości, wojsko zaczyna używać produktów w zależności od swoich konkretnych potrzeb. Moim zdaniem wzmacniacze jasności są używane częściej niż kamery termowizyjne, głównie ze względu na koszty.”
W styczniu na Shot Show 2018 w Las Vegas Meprolight zaprezentował model NYX-200. Ta luneta multispektralna łączy niechłodzoną kamerę termowizyjną i cyfrową kamerę dzień/noc, aby zwiększyć świadomość sytuacyjną dzięki wykorzystaniu technologii RTA we wszystkich poziomach oświetlenia i warunkach.
„Wymagania współczesnego pola bitwy zmuszają żołnierzy do noszenia dużej liczby systemów, czujników i sprzętu” – powiedział rzecznik Meprolight. - Waga tego sprzętu i konieczność pracy z masą urządzeń zmniejszają skuteczność bojową i mogą negatywnie wpłynąć na poziom bezpieczeństwa żołnierza. Aby sprostać tym wyzwaniom i poprawić wydajność współczesnego żołnierza, opracowaliśmy lunetę NYX-200.”
Równowaga sił
Charakterystyka kosztów i masy, rozmiaru i zużycia energii (MGEH) powinna być dostosowana do wymagań bojowych dla systemów żołnierza, gdzie kluczowymi wymaganiami są masa i żywotność baterii.
Harrold powiedział, że żołnierze są przytłoczeni koniecznością noszenia dużej ilości baterii do zasilania swoich urządzeń. Chcą lekkich, małych, wysokiej jakości celowników, aby zmaksymalizować ich mobilność na ziemi. BAE minimalizuje rozmiar i wagę dzięki zastosowaniu technologii 12 mikronów. „Pozwala to na lżejsze i bardziej kompaktowe systemy. Nasze systemy zużywają również mniej energii niż tradycyjne systemy chłodnicze, co ostatecznie zmniejsza wagę do noszenia, ponieważ wymagana jest mniejsza liczba baterii”.
Harris uważa jednak, że trudno będzie stworzyć system znacznie lżejszy niż jego lornetka F5032 (ważąca mniej niż 500 gramów) bez naruszenia integralności strukturalnej systemu. „Do pewnego stopnia znaleźliśmy środek, jeśli podążysz ścieżką ulgi, stracisz siłę systemu” – powiedział Johnson. „Nasze produkty przechodzą szeroko zakrojony program testów zatwierdzony przez armię amerykańską. Nasze okulary i tuby muszą przejść bardzo trudne testy. Jeśli zaczniemy je rozjaśniać, zaczną się łamać.”
Pobór mocy podstawowych systemów z UC jest stosunkowo niski. Na przykład monokular Harris AN / PVS-14 może działać na jednej baterii AA przez ponad 24 godziny.
Johnson wyjaśnił jednak, że stan rzeczy zmienia się wraz z rozwojem technologii. „Po dodaniu kamery termowizyjnej i rozszerzonej rzeczywistości stajesz w obliczu zwiększonego zużycia energii przez systemy fuzji obrazów. Wszystkie te technologie zużywają energię i tym samym przenoszą problem na użytkownika.” Harris pracuje nad wydłużeniem żywotności systemów montowanych na hełmie.
„Rozmiar, masa i energia są zawsze problemem, stale pracujemy w tym kierunku” – kontynuował Johnson. - Ale moim zdaniem nie zobaczymy okularów dużo lżejszych od tych, na których teraz pracujemy, a to mniej niż 500 gramów.
Podkreślił, że optymalizacja IHEC nie powinna odbywać się kosztem wysokiej wydajności - mantrę, którą FLIR Surveillance kładzie u podstaw swoich projektów. Dodał, że rozwój mający na celu wyższą rozdzielczość, mniejszy rozmiar piksela i szerszy zakres temperatur roboczych pomaga utrzymać tę równowagę i wydłużyć żywotność systemów. Postęp w tym zakresie związany jest głównie z zastosowaniem fotodetektorów wieloelementowych działających w zakresie średniofalowych i długofalowych podczerwonych zakresów widma.
Włoska firma obronna Leonardo uważa, że pomimo korzyści płynących z używania nowych materiałów lub nowych typów baterii, istnieją pewne ograniczenia w ulepszaniu IHEC, zwłaszcza w przypadku spełniania nowych żądań klientów dotyczących łączności sieciowej.
W pełni elektrooptyczny
Wzmacniacze obrazu lub wzmacniacze obrazu są kluczowym elementem noktowizorów. Według Photonisa w ostatnich latach systemy te ewoluowały w kilku kierunkach.
Według przedstawiciela tej firmy, Marka Denesa, kluczowym czynnikiem jest MGEH. Nacisk na masę jest dziś szczególnie istotny, biorąc pod uwagę zwiększone zapotrzebowanie na lornetki, które są z natury cięższe niż monokulary. „MGEH jest bardzo ważny, ponieważ każdy gram spada na barki operatora” – powiedział Denes.
Photonis produkuje przetworniki o średnicy 16 mm, co zapewnia do 40% oszczędności wagi w porównaniu z rurami 18 mm i pozwala producentom produktów końcowych na zmniejszenie wagi ich systemów. Firma zmniejszyła również zużycie energii przez swoje telefony i poprawiła funkcję automatycznego stroboskopu, aby wydłużyć żywotność baterii.
Photonis produkuje różnorodne lampy wzmacniające obraz, w tym lampy XD-4 i XR5, a także lampę 4G, która została pokazana na Eurosatory 2014. Firma twierdzi, że standard wydajności lampy 4G zwiększył zasięgi wykrywania. Photonis wygrał kilka dużych projektów dotyczących technologii 4G, ponieważ ściśle współpracował ze społecznością Operacji Specjalnych i innymi operatorami wojskowymi w celu zwiększenia możliwości urządzenia, w tym szybszego automatycznego bramkowania oraz dłuższych zasięgów rozpoznawania i wykrywania.
Rurki te są dostarczane producentom do integracji z celownikami optycznymi, monokularami, lornetkami i innymi systemami poprawiającymi jakość obrazu. Firma pracuje obecnie nad dalszym zwiększeniem wydajności swoich lamp 4G, a także opracowuje cyfrowe czujniki noktowizyjne, które integruje z systemami nakładek i lunetami, platformami lądowymi i morskimi.
Obie są dobre
Według Denesa systemy termowizyjne stają się coraz bardziej popularne niż technologia UY, ponieważ wraz ze wzrostem wielkości produkcji ich koszt znacznie spada. Obie technologie mają różne cele i różne zalety, a ich możliwości zależą od terenu, pogody i innych czynników. TPV był popularny do wykrywania - i do pewnego stopnia rozpoznawania, ale systemy VL "nadal są poszukiwane ze względu na lepszą identyfikację i świadomość sytuacyjną".
„Idealnie, żołnierze potrzebują obu technologii widoczności w nocy” – przyznał Denes. „Powinny być raczej postrzegane jako wzajemne przedłużenie, a nie zastąpienie jednego dla drugiego”.
Fusion może zapewnić „to, co najlepsze z obu światów”. Wysokowydajne wzmacniacze obrazu nadal zapewniają lepsze obrazy niż ich cyfrowe odpowiedniki, „ale to jak porównywanie okrągłego z miękkim”.
„Systemy cyfrowe stają się popularne na platformach naziemnych i powietrznych”, dodał Denes, „ponieważ IHEC nie są tutaj tak poważnym problemem, jak w przypadku zdemontowanego personelu”. Oczekuje, że żołnierze będą nadal korzystać z technologii OU ze względu na jej możliwości, niską wagę i względną taniość.
Według Denesa rynki systemów cyfrowych i wzmacniaczy obrazu są po prostu inne. Photonis i jego wojskowi klienci uważają, że na wzmacniacze obrazu „będzie popyt jeszcze przez co najmniej 10 lat, a w wyniku badań naukowych zostanie wprowadzonych wiele ulepszeń w wielu obszarach, od czułości po termowizję”.
Szukasz połączenia
Według Leonardo potrzeba ciągłej komunikacji na polu bitwy determinuje dostępność komponentów umożliwiających działanie sieciocentryczne. W przyszłości firma spodziewa się szerokiego zastosowania technologii Wi-Fi, Bluetooth i GPS w elementach optycznych, co pozwoli na ściślejsze zintegrowanie ich z łańcuchem kontroli operacyjnej.
Ręczne urządzenie rozpoznawcze i celownicze Linx firmy Linx jest oparte na chłodzonej matrycy i jest przeznaczone do obserwacji i wykrywania w każdych warunkach pogodowych. Urządzenie należy do systemów sieciocentrycznych, pozwalających użytkownikowi na wymianę obrazów i danych w sieci.
FLIR uważa interoperacyjność klienta za kluczową cechę zastosowań wojskowych. „Systemy żołnierza są teraz zintegrowane z tanimi chipami komunikacyjnymi o małej mocy”, wyjaśnił jej rzecznik. „Dwustronna komunikacja zapewnia wsparcie dla zdalnych użytkowników i zwiększa świadomość sytuacyjną, w tym informacje z sąsiednich zasobów wywiadowczych”.
Według Johnsona systemy stają się coraz inteligentniejsze. Na przykład rozszerzona rzeczywistość integruje się z wyświetlaczami, dodając kolejną warstwę informacji dla żołnierza, podczas gdy technologia staje się coraz bardziej połączona w sieć.„Systemy noktowizyjne są częścią środowiska sieciowego żołnierza, dzieląc się tym, co widzą, tworząc ogólny obraz operacyjny, który jest przekazywany całej jednostce lub przesyłany na wyższy poziom”.
Rzecznik Thales zwrócił również uwagę na rosnący poziom cyfryzacji systemów, co otwiera drzwi do rzeczywistości rozszerzonej. W ofercie firmy na rynku znajduje się noktowizor BONIE-DI / IRR I2, inteligentny system sieciowy, który łączy dwa rodzaje obrazów. System umożliwia użytkownikom wizualizację określonych danych, takich jak GPS, w rzeczywistości rozszerzonej, co zwiększa poziom własności i interakcji.
Poważną uwagę zwrócono na potencjał całkowicie cyfrowych urządzeń noktowizyjnych, chociaż według Johnsona technologia „nie jest jeszcze w pełni rozwinięta. Wydaje mi się, że nie należy jeszcze oczekiwać od niej pełnego powrotu. Harris prowadzi wiele badań w tej dziedzinie. Zanim otrzymamy noszony na głowie czujnik cyfrowy, potrzebujemy prawdziwego przełomu technologicznego. Analogowe konwertery optyczne będą dominować na rynku noktowizorów przez kolejne 15-20 lat, dopóki nie pojawi się przełom, który je zastąpi.”
Johnson potwierdził jednak, że możliwe jest włączenie pewnego rodzaju elementów cyfrowych do systemów analogowych. „W naszym żołnierskim systemie F6045 wzięliśmy system analogowy i podłączyliśmy go do sieci, dając tym samym możliwości cyfrowe, ale nadal używamy analogowych lamp wzmacniających obraz, ponieważ w tej chwili nie ma nic lepszego. Jest to sprawdzona i niezawodna technologia, która jeszcze nie zrezygnuje ze swoich pozycji”.
Pan Katz zgodził się, że cyfrowa technologia noktowizyjna jest na samym początku podróży, ale wierzy, że będzie się szybko rozwijać w nadchodzących latach.
Harrold przewiduje również, że ostatecznie systemy OU staną się przestarzałe i całkowicie zastąpione przez systemy cyfrowe, które mogą aktualizować się za pomocą własnych algorytmów. Dodał, że branża prawdopodobnie „przejdzie na w pełni zintegrowane bezprzewodowe systemy zasilania, które integrują przenośne zasilacze, lunety celownicze i gogle noktowizyjne i mogą działać bez odpoczynku w dzień iw nocy”.
Ruch do przodu
Mając jasne zrozumienie innych segmentów rynku, Katz wierzy, że „nastąpi rewolucja w rozdzielczości systemów termowizyjnych”.
Z kolei FLIR spodziewa się większego nacisku na przetwarzanie obrazu i zarządzanie energią w celu zmniejszenia zależności od optyki o długich ogniskowych na duże odległości i zwiększenia prawdopodobieństwa identyfikacji celu. Uważają, że „przetwarzanie obrazu przy niskim zużyciu energii, które poprawia jakość obrazu w czasie rzeczywistym, może zwiększyć poziom pewności w identyfikacji obiektów i wykrywaniu zagrożeń”.
W ostatnich latach standardowe systemy dodały funkcje, takie jak wyrównanie histogramu, cyfrowa poprawa szczegółów i stabilizacja elektroniczna. „Proces ten będzie kontynuowany wraz z ewolucją algorytmów przetwarzania, co skutkuje mniejszym obciążeniem użytkowników oraz szybszym rozpoznawaniem i identyfikacją celów”.
Zastosowanie mikrowyświetlaczy o wysokiej rozdzielczości w połączeniu z mniejszymi czujnikami pikseli, przetwarzaniem obrazu o niskim poborze mocy i komunikacją bezprzewodową usprawnia MEGC i zwiększa inteligencję, inwigilację i możliwości namierzania.
Harrold powiedział, że w nadchodzących latach rzeczywistość rozszerzona „stanie się najważniejszą technologią dla tych systemów, zostanie zintegrowana z przyszłymi celownikami i okularami”. W urządzeniu noktowizyjnym, które pełni rolę głównego wyświetlacza żołnierza, rozszerzona rzeczywistość dostarczy mu ważnych informacji, a tym samym zwiększy jego skuteczność bojową.
Zapewni to szereg korzyści. Ogólny obraz operacyjny z rozszerzoną rzeczywistością pozwoli użytkownikom zwiększyć poziom własności środowiska. Informacje te mogłyby pomóc w szeregu zadań, np. dostęp do wideo z drona, historia użycia urządzeń wybuchowych na danym terenie, identyfikacja sił sojuszniczych i sojuszniczych, trójwymiarowa mapa terenu itp. platformy.
