Els sistemes de visió nocturna muntats en vehicles existeixen des de fa anys i ara són habituals, però hi ha canvis significatius en aquest mercat.
Per exemple, hi ha una demanda creixent de càmeres nocturnes de més alta resolució. Un portaveu de l’empresa francesa de receptors d’infrarojos Sofradir va dir que això es podria aconseguir augmentant el nombre de píxels i disminuint l’altura del píxel mantenint la mida de la matriu per tal de proporcionar un baix pes i les característiques de consum d’energia del dispositiu.
“En disminuir el to de píxels, augmenteu la sensibilitat del detector, ja que a mesura que disminueix el to de píxels, cada píxel té una intensitat de senyal inferior i, per tant, augmentem la sensibilitat del dispositiu. A les càmeres de generació actual, l'estàndard és VGA 640x512, però avui la tendència es mou cap a SVGA 1280x1024 en increments de 12 micres, per exemple. Els sistemes es mouran en aquesta direcció i això passa ara"
- va explicar.
Perquè aquestes càmeres funcionin al màxim, han d’estar correctament estabilitzades, ja que els vehicles blindats funcionen en terrenys difícils amb terrenys molt difícils. Segons un representant de Controp Precision Technologies, si el sistema no s'estabilitza prou bé, "la imatge serà d'una qualitat inacceptable i l'abast del dispositiu es reduirà dràsticament".
Un portaveu de Sofradir va dir:
"En els darrers anys, hem vist com la importància del pes, la mida i el consum d'energia creixen constantment, reflectint la demanda de sistemes petits i lleugers amb capacitats millorades, com els nostres sistemes SIGHT. Hi ha diversos tipus de càmeres: les càmeres tèrmiques no refrigerades, que proporcionen visió de prop i que normalment no estan estabilitzades, i les càmeres tèrmiques refrigerades, que normalment s’estabilitzen, tenen un nivell superior i, per descomptat, més cares."
Destacar problemes
Tradicionalment, els sistemes de visió nocturna s’han utilitzat amb dos propòsits principals. En primer lloc, els dispositius de visió nocturna del conductor li permeten augmentar el nivell de control de l’entorn al voltant del cotxe per a una maniobra segura i sense problemes. En segon lloc, hi ha sistemes d’observació que els tiradors utilitzen per identificar i apuntar a objectius potencials.
Els sistemes d’infrarojos per als conductors i la consciència de la situació millorada solen ser càmeres d’imatge tèrmica no refrigerades que tenen un camp de visió més ampli a prop per tenir el màxim camp de visió possible, mentre que els àmbits són per a tiradors, especialment per a armes de gran calibre, per exemple., 120 mm de canons tancs, equipats amb càmeres refrigerades per imatges tèrmiques de llarg abast. Aquests últims tenen un camp de visió més estret per centrar-se en un objectiu específic.
Les càmeres tèrmiques són les més habituals en els exèrcits moderns, ja que són més avançades que les càmeres amb intensificació d’imatge (intensificador d’imatge), que funcionen en passos inferiors a 1 micra, i per funcionar requereixen una emissió activa de llum a l’espectre de la regió infraroja propera. per tal de veure a les fosques. En aquest cas, la llum de la il·luminació infraroja invisible a simple vista pot ser detectada pels dispositius enemics, cosa que pot comportar greus conseqüències.
Segons Colin Horner de Leonardo, les càmeres intensificadores d’imatge sempre són un problema en comunitats que tendeixen a estar il·luminades.
“Aquests sensors tendeixen a distorsionar i difuminar la imatge destinada al comandant i al conductor. Tot i que la tecnologia de millora de la imatge millora i és l’opció preferida per als vehicles sense ajuda de combat, l’inconvenient és que aquestes càmeres encara necessiten retroil·luminació”.
“Tot i que realment poden treballar amb una llum mínima, per exemple, a la llum de la lluna o de les estrelles, en plena foscor, les càmeres amb tubs intensificadors d’imatges simplement no funcionaran. Per millorar la consciència de la situació, els operadors utilitzen llums d'infrarojos per il·luminar localment l'àrea al voltant de la màquina i confiar en la llum natural.
- va explicar Horner.
Va afegir que hi ha altres problemes amb les càmeres intensificadores d’imatge en cotxes equipats amb vidre antibales, ja que afecten negativament la percepció de distància del conductor. Per això, els exèrcits moderns prefereixen utilitzar sistemes infrarojos passius.
A més, hi ha una tendència a augmentar les capacitats de visió nocturna de vehicles d'altres categories, per a la qual cosa és necessari instal·lar-hi els mateixos sistemes que a les plataformes de combat. "Això realment augmentarà el nivell de propietat i seguretat".
“Com a regla general, els vehicles blindats de combat més grans estaven equipats amb sistemes infrarojos passius (no il·luminats) amb un rendiment molt alt, però no funcionen sols en columnes. Estan recolzats per altres vehicles, com ara transportistes de personal, ambulàncies i vehicles d’enginyeria, però aquests vehicles tenen l’inconvenient que no tenen les mateixes capacitats de visió nocturna que els vehicles de combat i, per tant, no poden treballar en les mateixes condicions. Per tant, ara veiem una tendència a equipar els vehicles de suport amb sistemes de visió nocturna que no siguin pitjors que els de les plataformes de combat, per la qual cosa poden treballar colze a colze sense risc addicional.
Una altra tendència és afegir més càmeres a les màquines per obtenir una visió completa. Anteriorment, els militars només es preocupaven de proporcionar al conductor dispositius de visió nocturna només per conduir. Amb un gran nombre de càmeres que proporcionen visibilitat de 360 °, es poden veure amenaces des de qualsevol direcció i, més important per a la seguretat, hi ha una visió lateral i posterior, per tant, augmenta la seguretat de l’operació a les zones urbanes.
Leonardo ofereix la càmera DNVS 4, que us permet obtenir una visió global a distàncies de 20-30 metres. Horner va dir que el sistema també està equipat amb una càmera de color diürna per combinar les dues tecnologies en una solució i, per tant, reduir el pes, la mida i el consum d'energia. Va afegir que també hi ha un canvi d’arquitectura oberta analògica a digital. "Això significa que digitalitzem el senyal de la càmera i el visualitzem digitalment a la pantalla, cosa que millora molt la claredat de la imatge i elimina qualsevol interferència de la pròpia màquina".
Imatge en números
Els desenvolupaments en tecnologia digital permeten als operadors utilitzar pantalles multifuncionals amb mapes, estat de les armes i informació de manteniment del vehicle, així com visualitzar diverses imatges al mateix temps, com ara vistes endavant, laterals i posteriors. Això és molt més versàtil que utilitzar una càmera atenuada o un sistema analògic que us permet veure només una càmera i només una pantalla.
La majoria de càmeres de vigilància són del tipus no refrigerat i, com l’ull humà, tenen un ampli camp de visió d’uns 50 ° i algunes s’acosten als 90 °. Jorgen Lundberg de FLIR Systems va dir que, per tant, cal instal·lar altres càmeres en diferents configuracions per aconseguir una cobertura completa de 360 °. Alguns esquemes preveuen la col·locació de diverses càmeres amb un camp de visió de 55 °, mentre que altres esquemes preveuen la instal·lació de quatre càmeres a 90 ° o fins i tot només dues càmeres a 180 ° per crear una panoràmica. En primer lloc, això és necessari perquè el cotxe pugui maniobrar lliurement sense encendre els fars durant l’entrenament nocturn i les operacions de combat, ja que el conductor té un control total del medi ambient.
"Tot això està dirigit a donar al conductor o a la tripulació el coneixement del que passa prop del cotxe a uns 20-100 metres i no més, ja que la tecnologia actual no pot proporcionar imatges d'alta resolució a llargues distàncies", va dir Lundberg. “Tot i que a la tripulació del cotxe li agradarà tenir una imatge d'alta definició de tot el perímetre a la seva disposició, hi ha un equilibri entre la tecnologia actual i el pressupost actual. També hi ha restriccions sobre el nombre i la funcionalitat de les pantalles de la tripulació dins del vehicle ".
Per exemple, presentar una gran quantitat d'informació sensorial disponible és un repte. Per no barrejar-ho tot en una sola pila, els membres de la tripulació, per exemple, el conductor, el comandant i l’artiller, han de tenir accés a pantalles que mostrin informació específica destinada a cadascun d’ells per no interferir amb els altres usuaris. El grup d'aterratge també pot tenir una pantalla a la part posterior del vehicle, que mostra informació sobre l'entorn abans de desmuntar-lo. El comandant pot tenir una pantalla com la resta de membres de la tripulació, però amb més funcionalitat, per exemple, amb la capacitat de mostrar decisions sobre control de combat i informació sobre armes.
Ja hi ha molts sensors diferents instal·lats en vehicles blindats i els sistemes de visió nocturna han de trobar-se un lloc en aquest espai limitat. Hi ha poc espai disponible a la màquina per allotjar més pantalles i, per tant, és difícil repartir informació de sensors i càmeres a tota la màquina.
Els sistemes de visió nocturna per als canons principals de l'AFV estan situats un al costat de l'altre o integrats a la vista del tirador, que normalment s'instal·la al vehicle al costat de l'arma. L’armament pot ser un canó de tancs de gran calibre de 120 mm, canons de calibre mitjà (20 mm 30 mm o 40 mm) o fins i tot metralladores de calibre 7, 62 mm o 12, 7 mm en un mòdul d’armes controlades a distància (DUMV). Els sistemes d’observació d’armes inclouen principalment sistemes d’imatge tèrmica refrigerats i, per tant, són capaços de funcionar a distàncies superiors a 10 km.
Lundberg va dir que les vistes diürnes i nocturnes de l'artiller estan alineades amb l'eix de l'arma, és a dir, mirarà cap a on està dirigida l'arma i no veurà en altres direccions.
"L'abast d'aquesta vista hauria de correspondre a l'abast de la pistola, i la pistola té un abast força llarg. En conseqüència, té un camp de visió bastant estret, és com mirar a través d’una palla … però aquí la fletxa ha de veure i disparar ".
Mantenir fred?
Les càmeres infraroges sense refredar utilitzen la tecnologia del microbolòmetre, que és essencialment una resistència petita amb un element de silicona que reacciona a la radiació de calor. Els canvis de temperatura estan determinats per la intensitat de l’emissió de fotons. El microbolòmetre ho detecta i converteix les mesures en un senyal elèctric, que al seu torn es pot convertir en una imatge.
Els sensors no refrigerats, per regla general, funcionen en el rang LW1R (7-14 micres), és a dir, poden "veure" a través del fum, la boira i la pols, cosa important al camp de batalla i en altres situacions.
Els dispositius refrigerats utilitzen un sistema de refrigeració criogènic per mantenir el detector a -200 ° C, cosa que el fa més sensible fins i tot a canvis menors de temperatura. Els detectors d’aquests dispositius poden transformar amb precisió fins i tot un sol cop de fotó en un senyal elèctric, mentre que els sistemes no refrigerats necessiten més fotons per fer mesures. Per tant, els sensors refrigerats tenen un llarg abast, cosa que millora el procés de captura i neutralització d’objectius.
Però els sistemes refrigerats també tenen els seus inconvenients, la complexitat del disseny comporta costos elevats i la necessitat d’un manteniment regular i tècnicament complex. Els sensors no refrigerats són més barats, més fàcils de mantenir i tenen una vida més llarga perquè no fan servir tecnologia criogènica, tenen menys parts mòbils i no requereixen un segellat al buit complex. Quin tipus de sistema triar, com sempre, depèn de l'usuari, en funció de les tasques que resol.
Selecció d'ona
Els àmbits d’artiller refredats utilitzen detectors d’infrarojos propers (ona llarga) (LW1R). Perquè això permet als sistemes de visió nocturna veure a través del fum i, per tant, tenen menys problemes relacionats amb el combat. Els sistemes no refrigerats també utilitzen detectors d’aquest tipus, ja que els microbolòmetres (elements termosensibles) són sensibles a aquesta longitud d’ona, però ara comença a canviar. "Històricament, LWIR sempre s'ha preferit a causa d'una millor penetració del fum que els detectors MWIR que funcionen a l'infraroig mitjà [d'ona mitjana]", va dir Horner.
“Fa deu anys això era cert, però proves i demostracions han demostrat i demostrat que avui no hi ha molta diferència entre LWIR i MWIR al camp de batalla. La sensibilitat i les capacitats de MWIR han millorat significativament en els darrers 10 anys i avui les càmeres MWIR encara ofereixen un rendiment superior i una penetració de fum. Això fa que la gent prefereixi els detectors MWIR en lloc dels detectors LWIR.
Horner va afegir:
"L'avantatge dels detectors MWIR és que també tenen una millor permeabilitat a través de l'aire humit en comparació amb els detectors de tipus LWIR, és a dir, quan es vulgui desplegar a zones costaneres, especialment en climes càlids, obtindrà un millor rendiment mitjançant MWIR. No LWIR. Serà una solució de compromís per al cotxe ".
No obstant això, un portaveu de l'empresa francesa Sofradir ha destacat que la regió infraroja de l'espectre (d'ona curta) de l'espai (SWIR) també té la seva aplicació.
“Hi ha dos usos diferents per a SWIR. En primer lloc, els detectors d’aquest tipus poden ser una solució addicional en aquells casos en què cal mirar a través de fum i pols de diferent densitat i origen, i fins i tot (en alguns casos) boira. Depenent de les condicions atmosfèriques, SWIR pot proporcionar una distància aparent gran. En segon lloc, amb el detector SWIR, podeu veure telèmetres làsers que funcionen a la designació de l'objectiu a longituds d'ona d'1,6 micres o 1,5 micres. A continuació, s’utilitza com a advertència que el vostre vehicle està vigilat. També podeu veure els flaixos de canons, cosa que significa que s’utilitza SWIR per millorar la consciència de la situació i protegir els vehicles terrestres.
Un portaveu de BAE Systems va dir:
“En general, LWIR proporciona el millor rendiment en totes les condicions meteorològiques i altres condicions exteriors, mentre que MWIR i SWIR proporcionen el millor contrast. La imatge SWIR té l’avantatge afegit de ser similar a la que veiem a simple vista. Aquest important avantatge augmenta la probabilitat d’un reconeixement correcte, que al seu torn ajuda a reduir la probabilitat d’incidents amb foc amistós.
La necessitat de més
La instal·lació més freqüent de DUMV en vehicles blindats té un impacte en el mercat de les càmeres nocturnes. Les mires principals de l'arma estan integrades a la plataforma i, per tant, ni l'arma ni les mires poden canviar massa sovint. Si afegiu DUMV nou de manera modular, podeu canviar els àmbits amb més freqüència.
En els darrers cinc a deu anys, les armes estàndard instal·lades al DUMV eren en la majoria dels casos una metralladora de 7,62 mm o una metralladora de 12,7 mm, de manera que les vistes estaven, per regla general, sense refredar per tal de coincidir amb el curt abast de aquestes armes. (1-1, 5 km), i això, al seu torn, va determinar el seu camp de visió una mica més ampli que les mirades dels canons de gran calibre.
No obstant això, Lundberg va assenyalar que la situació canvia:
"Actualment, hi ha una tendència creixent que determina la instal·lació d'armes d'un calibre més gran (uns 25-30 mm), des de les quals és possible apuntar i realitzar focs precisos a llargues distàncies, i això determina la demanda de vistes per DUMV amb un abast més llarg. Tot i que la indústria solia subministrar àmbits sense refredar per al 99% de DUMV, avui el focus està canviant cap a àmbits més refrigerats i refrigerats més funcionals que poden proporcionar imatges ultra nítides. Això permet veure una mica més enllà i dirigir armes de major calibre cap a l'objectiu a llargues distàncies d'1, 5-2, 5 km, és a dir, fora de l'abast dels mitjans de destrucció de l'enemic ".
I, finalment, els comandants volen tenir un control encara millor de la situació, per veure més lluny que els focs de canó i, per tant, va haver-hi la necessitat d’instal·lar vistes nocturnes amb un abast més llarg al DUMV.
El desenvolupament de sistemes de visió nocturna està determinat no només per l’ampliació del rang, sinó també per la necessitat de simplificar les operacions. Una càmera d’imatges tèrmiques obsoleta o una càmera infraroja menys avançada requereix molta feina, ja que cal prémer els botons i girar els comandaments moltes vegades per obtenir una imatge decent, mentre que una nova càmera avançada pot proporcionar instantàniament una imatge de més qualitat per a un sistema d’objectiu amb intervenció mínima de l'usuari. Un portaveu de Controp va dir: "Quan la majoria dels elements estan automatitzats, l'operador pot centrar-se en la pròpia tasca i no es pot distreure treballant amb el sistema d'observació".
L’avantatge del camp de batalla dels sistemes de visió nocturna es fa cada vegada més evident. Ho fa aprofitant els avantatges tecnològics d'una càmera d'alta resolució millorada, utilitzant el tipus adequat de sistemes per a tasques específiques i integrant més càmeres de vigilància en una arquitectura digital que admeti més sensors i proporcioni dades a cada membre de la tripulació. ells necessiten. Individualment, aquestes millores no aporten canvis radicals, però junts poden proporcionar un avantatge en la batalla.
Horner va dir que l'arquitectura digital és una solució a llarg termini.
“Si implementeu arquitectura digital des del principi, podeu tenir un control de 360 graus, podeu integrar fàcilment tecnologies futures, sistemes de guerra electrònica, protecció activa i sistemes de reconeixement i vigilància a llarg abast. Aleshores podeu continuar amb seguretat i omplir el cotxe amb tecnologies avançades addicionals.
Lundberg va afegir:
"La proliferació de sistemes de visió nocturna i d'imatges tèrmiques s'està desenvolupant a un ritme sense precedents. Els militars occidentals creuen que l'enemic només disposarà de tecnologia d'infrarojos passius. Gràcies al ràpid desenvolupament de tecnologies innovadores i normes de control de les exportacions, els exèrcits occidentals moderns tenen un clar avantatge. L’objectiu, per descomptat, no és en imatges tèrmiques individuals i altres dispositius de visió nocturna, sinó en tot el vehicle blindat. Si teniu un abast a DUMV, l’avantatge és que podeu apuntar, disparar i colpejar amb precisió uns segons abans que el vostre oponent. En aquesta seqüència d'esdeveniments, els sistemes de visió nocturna contribueixen sens dubte a la victòria sobre l'oponent ".
