Các thiết bị nhìn đêm chiến thuật vẫn là một thành phần thiết yếu trong trang bị của các đơn vị đổ bộ mặt đất tiến hành các hoạt động tấn công và nhiệm vụ trinh sát.
Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đang nỗ lực đáng kể để cải thiện hiệu quả tác chiến ban đêm, cơ quan đang khám phá một số khái niệm mới không chỉ có thể cung cấp các thiết bị nhìn đêm mới với hiệu suất tối ưu mà còn tích hợp các khả năng mới vào các mẫu cơ sở để tăng mức độ nhận thức tình huống. một người lính cá nhân và một đơn vị nhỏ.
Giữ lấy bóng đêm
Theo Darell Heckler, người đứng đầu lĩnh vực nhìn ban đêm tại Harris Corporation Communications Systems, có rất nhiều yêu cầu quan trọng đối với ngành để hỗ trợ các chương trình của Hoa Kỳ và quốc tế khác.
Một đại diện của Tập đoàn Harris giải thích rằng thị trường cho các hệ thống quang điện tử / hồng ngoại (OE / IR) ngày nay có thể cung cấp nhiều hơn những bộ phận nhỏ. Các thiết bị nhìn ban đêm hiện có khả năng nâng cao nhận thức tình huống của các đội chiến đấu và trinh sát thông qua việc tích hợp thực tế tăng cường, thực tế ảo và máy học.
“Chúng tôi thấy thị trường thị giác ban đêm không chỉ là một thị trường nhận thức tình huống trực quan như trước đây. Trước đây, tầm nhìn ban đêm chỉ cho phép người dùng của chúng tôi nhìn thấy trong thời gian tầm nhìn bị hạn chế liên quan đến ánh sáng yếu. Ngày nay, tương lai sẽ dựa vào công nghệ này và đồng thời cung cấp cho người dùng các cơ hội bổ sung."
Nhắc lại các yêu cầu hoạt động ngày càng tăng của các lực lượng vũ trang của nhiều quốc gia, Heckler nói thêm: “Các hệ thống bao gồm công nghệ tổng hợp cảm biến [OE / IR], khả năng gửi và nhận thông tin quan trọng thông qua hệ thống trực quan của họ (ngày và đêm), các hệ thống cho phép người dùng trở thành một cảm biến, tất cả những điều này sẽ trở thành điều tối quan trọng trong tương lai."
Các giải pháp tích hợp
Các nhu cầu tương tự cũng đang được giải quyết bởi Bộ Chỉ huy Các chiến dịch Đặc biệt và Quân đội Hoa Kỳ, đã bắt đầu nghiên cứu các khái niệm chuyên biệt để xem làm thế nào những nhu cầu hoạt động cấp bách này có thể được đơn giản hóa trong ngắn hạn đến trung hạn.
Có rất nhiều công việc lý thuyết và thực tế trong lĩnh vực công nghệ nhìn ban đêm. Một ví dụ là hội thảo trong ngành được tổ chức vào tháng 11 năm ngoái tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng ở Baltimore nhằm xem xét việc tích hợp màn hình thực tế ảo và tăng cường với HUDs tầm nhìn ban đêm (màn hình head-up) cũng như phần mềm thực tế tăng cường để cải thiện các đặc tính quang học”của các thiết bị hiện có.
Tại hội thảo này, được tổ chức bởi Cục Công nghệ phản ứng nhanh, thuộc Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, sự phát triển trong lĩnh vực tổng hợp dữ liệu từ các cảm biến khác nhau và quá trình xử lý tiếp theo của chúng, cũng như các vấn đề về chỉ định mục tiêu, như Ban lãnh đạo quân đội Hoa Kỳ phát triển các kế hoạch chiến lược để đưa các công nghệ và thiết bị tiên tiến vào tầm nhìn ban đêm của quân đội.
Song song đó, Quân đội Mỹ đang nghiên cứu Hệ thống tăng cường hình ảnh tích hợp (IVAS), bao quanh máy bay chiến đấu với dữ liệu chiến thuật kỹ thuật số để cung cấp cho các đơn vị mặt đất "tăng khả năng sát thương, khả năng cơ động và nhận thức tình huống để đạt được ưu thế trước các đối thủ hiện tại và trong tương lai."
Ý tưởng IVAS, được thiết kế để phát triển khả năng của màn hình quang nhiệt gắn trên mũ bảo hiểm hiện có, bao gồm các kiểu PVS-5, -7, -14 và -31, PSQ-40 ENVG III và nguyên mẫu ống nhòm ENVG-B, là cũng nhằm mục đích tạo ra các mô-đun hình ảnh nhiệt siêu nhỏ gọn và độ chiếu sáng thấp với các giao diện tiêu chuẩn. Chúng có thể được kết nối với kiến trúc điện tử chung của người lính và đội, được tích hợp vào màn hình chiếu, chương trình nâng cấp lính Nett Warrior 3.0, thuật toán và phần mềm thực tế tăng cường, giao diện máy học và chỉ số hiệu suất hỏa lực của đội.
Những công nghệ mới này sẽ được sử dụng để cung cấp "lập kế hoạch và ra quyết định dựa trên quy tắc, nhận dạng mẫu định lượng, phát hiện và xác định thay đổi", một phát ngôn viên của Lục quân phát biểu tại sự kiện.
Một phát ngôn viên của Quân đội Hoa Kỳ đã không thể cung cấp thêm thông tin chi tiết liên quan đến hoạt động này. Tuy vậy. Các nguồn tin công nghiệp liên quan đến chương trình đã xác nhận rằng Văn phòng Tầm nhìn Ban đêm và Cảm biến Điện tử (một trong những cơ cấu của quân đội) đang tiếp tục nghiên cứu "sự phát triển và tiêu chuẩn hóa các mô-đun cảm biến với kích thước, trọng lượng và mức tiêu thụ điện năng phù hợp để đeo trên đầu và đeo các tùy chọn để nâng cao khả năng của người lính tương lai. "…
Công việc phát triển dự kiến sẽ bao gồm việc phát triển các thiết bị hồng ngoại gần [sóng dài] không được làm mát và các cảm biến kỹ thuật số ánh sáng yếu và hồng ngoại xa kết hợp để bổ sung cho các giải pháp OE / IR hiện tại như đã đề cập ở trên. Khoảng 40 người chơi sẽ tham gia vào dự án, bao gồm cả BAE Systems. Harris Corporation, L3 Technologies và SA Photonics.
Vào tháng 11, Tập đoàn Microsoft đã nhận được hợp đồng trị giá 479 triệu USD từ Bộ Quốc phòng để hỗ trợ chương trình IVAS. Theo một tuyên bố chính thức trên trang web Cơ hội Kinh doanh Liên bang, công ty đã nhận nhiệm vụ cung cấp phần cứng, phần mềm và giao diện để hỗ trợ chương trình IVAS trong vòng hai năm; một lô ban đầu gồm hơn 2.500 nguyên mẫu được lên kế hoạch để trình diễn công nghệ.
Cả quân đội và Microsoft đều không thể tiết lộ chi tiết của hợp đồng, mặc dù các quan chức trong ngành cho biết hãng có kế hoạch tích hợp màn hình hiển thị HoloLens vào khái niệm IVAS để khám phá các lộ trình phát triển hơn nữa.
Theo tài liệu của Microsoft, công nghệ HoloLens kết hợp môi trường thực tế ảo và thế giới thực thành một "thực tế pha trộn". Các hệ thống con được tích hợp vào thiết bị này có thể được điều khiển bằng "giọng nói, lệnh vật lý và hướng nhìn."
Theo Heckler, tập đoàn Harris tiếp tục khám phá các công nghệ mới cho hệ thống IVAS phù hợp với lộ trình phát triển thiết bị nhìn đêm của riêng mình nhằm cải thiện khả năng hỗ trợ cho máy bay chiến đấu thế hệ tiếp theo. Đặc biệt nhấn mạnh vào việc triển khai “càng nhanh càng tốt” và tích hợp công nghệ mới vào các thiết bị hiện có.
“Các hệ thống OE / IR với giao diện mạng và / hoặc thực tế tăng cường sẽ có tác động rất lớn đến những khách hàng đang tìm kiếm nhận thức tình huống tốt hơn trên chiến trường,” Heckler nói.
Trong thị trường thị giác ban đêm, các giải pháp hai mắt bắt đầu chiếm ưu thế hơn so với một mắt
Phát triển nhanh
Tuy nhiên, do việc cung cấp nguyên mẫu ban đầu với công nghệ IVAS và việc quân đội Hoa Kỳ đánh giá chúng không được mong đợi trong ít nhất hai năm tới, nhiều nhà sản xuất trên thị trường thiết bị OE / IR tiếp tục tập trung vào việc nâng cấp nhanh chóng hơn các thiết bị hiện có.
Mô tả tình trạng hiện tại của thị trường tầm nhìn ban đêm và các giải pháp ngắn hạn, Heckler cho biết, “Đây là thời điểm tốt nhất cho ngành công nghiệp tầm nhìn ban đêm toàn cầu. Chúng tôi đang nhận thấy nhu cầu mạnh mẽ về tầm nhìn ban đêm và chúng tôi đang nhận thấy sự chuyển đổi sang công nghệ phosphor trắng hầu như trên toàn thế giới. Việc chuyển từ một mắt sang hai mắt dường như cũng đang được đà, với tất cả các khách hàng của chúng tôi muốn có hiệu suất tốt hơn. Chúng tôi tin rằng nhu cầu về các hệ thống hiệu suất cao hơn và quá trình chuyển đổi sang hệ thống phosphor trắng và ống nhòm sẽ tiếp tục trong vài năm tới”.
Sự quan tâm ngày càng tăng đối với thiết bị nhìn đêm hai mắt phosphor trắng xác nhận yêu cầu mới nhất của Thủy quân lục chiến Hoa Kỳ, lực lượng đã ban hành dự thảo RFP cho Kính nhìn ban đêm hai mắt của Biệt đội (SBNVG) vào tháng 11 năm 2018.
Theo các tài liệu chính thức cũng được công bố trên trang web Cơ hội Kinh doanh Liên bang, ILC đang tìm kiếm một thiết bị ống nhòm phosphor trắng dạng mô-đun với khả năng tăng cường hình ảnh và cảm biến hình ảnh nhiệt không được làm mát tích hợp, cũng như nguồn điện bên ngoài và giá đỡ mũ bảo hiểm tương ứng.
Các yêu cầu đưa ra đối với một cặp bộ chuyển đổi hình ảnh 18mm có thể được lắp ráp thành một cấu hình mô-đun để người dùng thích nhìn bằng một mắt có thể chuyển đổi thiết bị thành một mắt nếu cần. Ngoài ra, các công nghệ được đề xuất nên cung cấp, ngoài việc vận hành từ pin của chính nó, kết nối thông qua một đầu nối bên ngoài với bộ pin.
Cuối cùng, tổng trọng lượng của thiết bị SBNVG đã chọn - bao gồm cảm biến, bộ tăng cường hình ảnh và cảm biến ảnh nhiệt, bộ pin bên ngoài, cáp, ống kính và hộp đèn - phải dưới 1,2 kg. Tuy nhiên, yêu cầu đề xuất quy định rằng "trọng lượng của hệ thống không bao gồm giá đỡ gắn vào mũ bảo hiểm có giao diện với thiết bị định vị, cũng như bất kỳ giao diện đính kèm nào khác được gắn cố định vào mũ bảo hiểm."
Yêu cầu SBNVG được coi là cơ hội trung gian cho USMC, tổ chức này cũng có kế hoạch nhận 3100 kính nhìn đêm ENVG-B từ L3 Technologies vào năm 2021.
Thiết bị ENVG-B đã được lực lượng mặt đất Mỹ lựa chọn, từ năm 2019 đến năm 2021, hơn 10.000 hệ thống sẽ được mua cho các cơ cấu quân đội khác nhau, ban đầu ở phiên bản một mắt và sau đó là cấu hình hai mắt.
Vào tháng 6 năm 2018, là một phần của hợp đồng ba năm, Lục quân đã trao cho L3 Technologies một hợp đồng trị giá 391 triệu đô la để cung cấp kính nhìn đêm ENVG-B. Giám đốc của công ty cho biết: “Giải pháp phosphor trắng và ống kép cho phép người dùng theo kịp các đối thủ cạnh tranh gần như ngang bằng, tăng khả năng nhanh nhẹn và cải thiện khả năng nhắm mục tiêu trên khắp chiến trường.
Thiết bị ENVG-B, cũng được coi là một ứng cử viên khả dĩ cho khái niệm IVAS, có khả năng tích hợp một kênh IR riêng biệt, có thể kết hợp với một kênh tăng cường độ sáng hình ảnh để tăng khả năng phát hiện mục tiêu. Các yêu cầu bổ sung bao gồm khả năng kết nối với các thiết bị được nối mạng như radio có thể lập trình và điện thoại thông minh / máy tính bảng dành cho người dùng cuối nằm trong Chương trình Nâng cấp Chiến binh Nett.
Người phát ngôn của L3 Technologies cho biết: “Công nghệ này cải thiện khả năng khoanh vùng và nắm bắt các mối đe dọa cũng như đánh giá hình ảnh của môi trường hoạt động chung của người vận hành."ENVG-B cũng bao gồm màn hình độ phân giải cao mới và mạng không dây tích hợp, thu nhận mục tiêu nhanh chóng và thuật toán thực tế tăng cường để tương tác với các hệ thống tiên tiến của người lính đồng thời cải thiện khả năng tương tác và mở rộng phạm vi."
Ngoài ra, công ty L3 Technologies còn cung cấp một thiết bị khác là kính nhìn đêm toàn cảnh GPNVG (Ground Panoramic Night Vision Goggle) gắn trên mũ bảo hiểm. Tuy nhiên, công ty xác nhận rằng kính GPNVG vẫn chưa được lên kế hoạch nâng cấp theo chương trình IVAS.
Theo công ty, GPNVG cung cấp trường nhìn 97 °, cho phép "giám sát và / hoặc xác định mục tiêu trong điều kiện ánh sáng yếu, nơi cần tăng cường độ mạnh và khả năng chống sốc."
Căn chỉnh kênh
Trong khi đó, Harris Corporation cung cấp kính nhìn ban đêm i-Aware TM-NVG (Tactical Mobility-Night Vision Goggle) ở các cấu hình một mắt và hai mắt. Chúng kết hợp hình ảnh từ hai kênh, độ chiếu sáng thấp và tia hồng ngoại.
Nhờ sự phát triển của công nghệ thực tế tăng cường, màn hình mờ của thiết bị TM-NVG hiển thị tọa độ GPS, các yếu tố địa hình, tin nhắn văn bản và thông tin mục tiêu. Các khả năng khác cho phép người dùng xem hình ảnh trực tiếp từ các cảm biến thu thập dữ liệu và giám sát từ xa, bao gồm cả hình ảnh từ máy bay trinh sát đặc biệt và máy bay không người lái.
Thiết bị TM-NVG có trường nhìn 33 °, độ phân giải của cảm biến hồng ngoại sóng dài 320x240, độ phân giải video 640x480 với tần số lên đến 10 khung hình / giây. TM-NVG cũng có cổng kết nối USB 2.0 và được cung cấp năng lượng bởi bốn pin AA, cho phép thiết bị hoạt động liên tục trong 7,5 giờ.
Vào tháng 10 năm 2018, Harris Corporation và L3 Technologies thông báo sáp nhập, mặc dù đại diện công ty không thể nói gì về kế hoạch phát triển thiết bị nhìn ban đêm của công ty mới Harris L3 Technologies.
Thị trường thị giác ban đêm tiếp tục chuyển từ màn hình phosphor xanh sang màn hình phosphor trắng
Làm việc với khả năng hiển thị bằng không
Ngoài Hoa Kỳ, nhu cầu ngày càng tăng về công nghệ CMOS (chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung), giúp cải thiện đáng kể chất lượng hoạt động trong điều kiện ánh sáng yếu và không. Một số công ty hiện đang trình bày các giải pháp tiên tiến cho các lực lượng vũ trang của nhiều quốc gia.
Tại Africa Aerospace and Defense ở Nam Phi vào tháng 9 năm 2018, Photonis đã công bố sản phẩm mới nhất trong dòng máy ảnh kỹ thuật số Nocturn, được thiết kế để đáp ứng nhu cầu của quân đội về các thiết bị gắn mũ bảo hiểm và phạm vi vũ khí có tính năng tổng hợp kênh đôi. …
Lần đầu tiên được ra mắt công chúng tại Eurosatory 2018, EBCMOS dựa trên máy ảnh kỹ thuật số Nocturn CMOS của Photonis và có hệ số hình thức nhỏ hơn và độ phân giải hình ảnh cao hơn các thiết bị nhìn ban đêm khác.
Người phát ngôn của Photonis giải thích: “Hầu hết các ứng dụng chụp ảnh thiếu sáng cực kỳ khắt khe đều yêu cầu các giải pháp kỹ thuật số tiên tiến. - EBCMOS là một bộ chuyển đổi điện quang, trong đó các tấm vi kênh và màn hình phosphor được thay thế bằng một bộ tách sóng quang CMOS đặc biệt. Thiết bị EBCMOS, hiện có hai độ phân giải là 2 và 4 megapixel, cung cấp cho người dùng những hình ảnh có độ phân giải cao hơn và tương phản hơn."
Một công ty khác trong thị trường CMOS, Rochester Precision Optics, đang cung cấp cho quân đội Thiết bị quan sát ban đêm CMOS (CNOD). Trong số những người mua thiết bị này có Bộ chỉ huy hoạt động đặc biệt của Hoa Kỳ và Cục quản lý thực thi ma túy.
Một phát ngôn viên của công ty cho biết công nghệ CMOS cho phép hình ảnh chính xác hơn và rõ ràng hơn cho người dùng hoạt động trong điều kiện chiến đấu khó khăn, bao gồm các khu vực đông dân cư và cận chiến.
Theo phát ngôn viên của Rochester Precision Optics, CNOD có nhiều cấu hình khác nhau, bao gồm mô hình RSM dành cho thực thi pháp luật, mô hình LD cho khách hàng quân sự và mô hình DR cho các hoạt động tầm xa."CNOD có độ phân giải cao, quang học ngày / đêm hoàn toàn kỹ thuật số, được tối ưu hóa để hoạt động như một ống ngắm giám sát, vũ khí độc lập hoặc ống ngắm phụ có thể lắp được."
Hệ thống, hoạt động trong phạm vi 500-1800 nm, có khả năng phát hiện các thiết bị đo khoảng cách và con trỏ laser của chính nó và của người khác - một chức năng hữu ích và được yêu cầu bởi các lực lượng vũ trang hoạt động trong một không gian chiến đấu ngày càng dày đặc, nơi loại bỏ các tình huống xung đột giữa các bên vẫn là nhiệm vụ chính.
Thiết bị CNOD nặng 520 gram và chạy bằng pin CR123, có zoom kỹ thuật số 6x, cũng như chức năng truyền ảnh và video độ phân giải cao cho các chiến binh khác.
Đạt được thành công
Absolute Darkness to Vision (AD2V) cũng phát triển các thiết bị cầm tay, đội mũ bảo hiểm và gắn vũ khí dựa trên công nghệ CMOS và cung cấp chúng cho Bộ Quốc phòng Đức.
So với các loại kính nhìn ban đêm thay thế hiện có trên thị trường, hệ thống nhìn đêm kỹ thuật số Luxiter PM1 của AD2V có kích thước nhỏ hơn. Theo Wilhelm Gronauer của Griffity Defense (nhà phân phối AD2V ở châu Âu), thiết bị kỹ thuật số Luxiter PM1 có khả năng "ghi và xuất video trực tuyến được tạo bởi ma trận của chính nó, nhập dữ liệu từ các nguồn bên ngoài, điều khiển lệnh từ thiết bị và gửi tin nhắn văn bản."
Với trọng lượng chưa đến 300 gram, Luxiter PM1 có độ phân giải 795x596 pixel và trường nhìn có thể thay đổi từ 19 ° đến 56 °. Tuy nhiên, thiết bị được thiết kế cho phạm vi tương đối ngắn; Gronauer xác nhận rằng thiết bị cung cấp khả năng phát hiện và nhận dạng vật thể ở phạm vi tối đa 100 mét.
Ngoài ra, Gronauer giải thích rằng cảm biến CMOS giảm thiểu bất kỳ hiệu ứng quang học tiêu cực nào trong trường nhìn của người điều khiển khi bắn trong không gian hạn chế và nói thêm rằng Luxiter PM1 được trang bị đèn chiếu hồng ngoại cho hiệu suất ánh sáng yếu.
"Màn hình đen trắng kỹ thuật số cho phép nhận dạng đối tượng tốt hơn và đưa ra quyết định nhanh hơn, trong khi chuyển đổi tức thời từ bóng tối sang ánh sáng và trở lại được thiết bị bù và không ảnh hưởng đến người dùng."
Thiết bị cũng có thể được nâng cấp với một máy ảnh Luxiter EC-2H bên ngoài để mang lại cho người dùng lợi ích bổ sung khi truyền dữ liệu trực tuyến qua giao diện vô tuyến có thể lập trình.
Vẫn còn những nghi ngờ nhỏ về việc liệu tầm nhìn ban đêm có còn là một yêu cầu quan trọng đối với lực lượng mặt đất trong các tình huống tác chiến hiện tại và tương lai hay không. Tuy nhiên, tiềm năng của công nghệ này, được tích hợp vào các hệ thống nhận thức tình huống khác nhau, có thể tạo ra động lực đáng kể cho sự phát triển của các giải pháp thế hệ tiếp theo.
Tuy nhiên, như một chuyên gia trong ngành giải thích, việc triển khai loại công nghệ này phải được giám sát chặt chẽ, đặc biệt nhấn mạnh vào việc giảm thiểu tải nhận thức đối với người vận hành trong một môi trường hoạt động vốn đã phức tạp.
