Hệ thống quan sát ban đêm gắn trên xe đã xuất hiện trong nhiều năm và hiện đã trở nên phổ biến, nhưng thị trường này đang có những thay đổi đáng kể.
Ví dụ, ngày càng có nhiều nhu cầu về máy ảnh ban đêm có độ phân giải cao hơn. Người phát ngôn của công ty thu hồng ngoại Sofradir của Pháp cho biết điều này có thể đạt được bằng cách tăng số lượng pixel và giảm độ cao pixel trong khi vẫn duy trì kích thước ma trận để cung cấp các đặc tính tiêu thụ điện năng và trọng lượng thấp của thiết bị.
“Bằng cách giảm độ cao pixel, bạn sẽ tăng độ nhạy của máy dò, vì khi độ cao pixel giảm, mỗi pixel có cường độ tín hiệu thấp hơn, và do đó chúng tôi tăng độ nhạy của thiết bị. Trong các máy ảnh thế hệ hiện tại, tiêu chuẩn là VGA 640x512, nhưng ngày nay xu hướng đang chuyển sang SVGA 1280x1024 với gia số 12 micron. Các hệ thống sẽ di chuyển theo hướng này và điều này đang diễn ra ngay bây giờ,”
- Anh ấy đã giải thích.
Để các máy quay này hoạt động tốt nhất, chúng phải được ổn định đúng cách, vì xe bọc thép hoạt động ở những địa hình gồ ghề với địa hình rất khó khăn. Theo đại diện của Controp Precision Technologies, nếu hệ thống này không được ổn định đủ tốt, "thì hình ảnh sẽ có chất lượng không thể chấp nhận được và phạm vi hoạt động của thiết bị sẽ bị giảm mạnh".
Một phát ngôn viên của Sofradir cho biết:
“Trong những năm gần đây, chúng tôi nhận thấy tầm quan trọng của trọng lượng, kích thước và mức tiêu thụ điện năng tăng trưởng đều đặn, phản ánh nhu cầu về các hệ thống nhỏ, nhẹ với khả năng cải tiến, chẳng hạn như hệ thống SIGHT của chúng tôi. Có một số loại máy ảnh: máy ảnh nhiệt không được làm mát, cung cấp tầm nhìn cận cảnh và thường không được ổn định, và máy ảnh nhiệt được làm mát, thường được ổn định, có cấp độ cao hơn và tất nhiên là đắt hơn."
Làm nổi bật các vấn đề
Theo truyền thống, hệ thống nhìn ban đêm được sử dụng cho hai mục đích chính. Thứ nhất, thiết bị quan sát ban đêm của người lái xe cho phép anh ta tăng mức độ kiểm soát môi trường xung quanh xe để điều khiển xe an toàn và không gặp sự cố. Thứ hai, có các hệ thống ngắm bắn được sử dụng bởi những người bắn súng để xác định và nhắm vào các mục tiêu tiềm năng.
Hệ thống hồng ngoại cho người lái xe và nâng cao nhận thức tình huống thường là máy ảnh nhiệt không được làm mát có trường nhìn rộng hơn ở cự ly gần để có nhiều trường nhìn nhất có thể, trong khi phạm vi dành cho người bắn súng, đặc biệt là đối với vũ khí cỡ nòng lớn, chẳng hạn Pháo xe tăng 120 mm, được trang bị camera ảnh nhiệt tầm xa được làm mát. Loại thứ hai có trường nhìn hẹp hơn để tập trung vào một mục tiêu cụ thể.
Máy ảnh nhiệt là loại phổ biến nhất trong quân đội hiện đại, vì chúng tiên tiến hơn so với máy ảnh có cường độ hình ảnh (bộ tăng cường hình ảnh), hoạt động ở các bước nhỏ hơn 1 micron và để hoạt động, chúng yêu cầu phát xạ ánh sáng chủ động trong phổ vùng hồng ngoại gần. để có thể nhìn thấy trong bóng tối. Trong trường hợp này, ánh sáng từ hệ thống chiếu sáng hồng ngoại không nhìn thấy bằng mắt thường có thể bị phát hiện bởi các thiết bị của đối phương, điều này có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.
Theo Colin Horner của Leonardo, máy ảnh tăng cường hình ảnh luôn là một vấn đề trong các cộng đồng có xu hướng được chiếu sáng.
“Các cảm biến này có xu hướng làm biến dạng và làm mờ hình ảnh dành cho người chỉ huy và lái xe. Trong khi công nghệ nâng cao hình ảnh ngày càng được cải thiện và là lựa chọn ưu tiên cho các phương tiện hỗ trợ không chiến, thì điểm bất lợi là những máy ảnh như vậy vẫn cần đèn nền”.
“Mặc dù chúng thực sự có thể hoạt động trong điều kiện ánh sáng tối thiểu, chẳng hạn như trong ánh sáng của mặt trăng hoặc các vì sao, trong bóng tối hoàn toàn, máy ảnh có ống tăng cường hình ảnh đơn giản sẽ không hoạt động. Để nâng cao nhận thức tình huống, người vận hành sử dụng đèn hồng ngoại để chiếu sáng cục bộ khu vực xung quanh máy và dựa vào ánh sáng tự nhiên."
- Horner giải thích.
Ông nói thêm rằng có những vấn đề khác với camera tăng cường hình ảnh trong những chiếc xe được trang bị kính chống đạn, vì chúng ảnh hưởng tiêu cực đến nhận thức của người lái xe về khoảng cách. Đây là lý do tại sao quân đội hiện đại thích sử dụng hệ thống hồng ngoại thụ động.
Ngoài ra, có xu hướng tăng khả năng nhìn ban đêm của các phương tiện thuộc các loại khác, do đó cần phải lắp đặt các hệ thống tương tự trên chúng như trên các bệ chiến đấu. "Điều này thực sự sẽ làm tăng mức độ sở hữu và bảo mật."
“Theo quy định, các phương tiện chiến đấu bọc thép lớn hơn được trang bị hệ thống hồng ngoại thụ động (không chiếu sáng) với hiệu suất rất cao, nhưng chúng không tự hoạt động trong các cột. Chúng được hỗ trợ bởi các phương tiện khác, chẳng hạn như xe vận chuyển nhân sự, xe cứu thương và xe công binh, nhưng những phương tiện này có nhược điểm là chúng không có khả năng nhìn ban đêm như phương tiện chiến đấu và do đó không thể hoạt động trong cùng điều kiện. Vì vậy, hiện nay chúng tôi nhận thấy xu hướng trang bị hệ thống quan sát ban đêm cho các phương tiện hỗ trợ không tồi hơn hệ thống quan sát ban đêm, nhờ đó chúng có thể hoạt động song song với nhau mà không có thêm rủi ro."
Một xu hướng khác là lắp thêm nhiều camera vào máy để có được góc nhìn toàn cảnh. Trước đây, quân đội chỉ quan tâm đến việc cung cấp thiết bị quan sát ban đêm cho người lái xe mà thôi. Với số lượng lớn camera cung cấp tầm nhìn 360 °, có thể nhìn thấy các mối đe dọa từ bất kỳ hướng nào và quan trọng hơn đối với an ninh, có tầm nhìn ra hai bên và phía sau, do đó, an ninh của hoạt động trong khu vực đô thị được tăng cường.
Leonardo cung cấp camera DNVS 4, cho phép bạn xem toàn cảnh ở khoảng cách 20-30 mét. Horner cho biết hệ thống này cũng được trang bị camera màu ban ngày để kết hợp hai công nghệ trong một giải pháp và do đó giảm trọng lượng, kích thước và điện năng tiêu thụ. Ông nói thêm rằng cũng có sự chuyển đổi từ kiến trúc mở tương tự sang kỹ thuật số. "Điều này có nghĩa là chúng tôi số hóa tín hiệu máy ảnh và hiển thị nó bằng kỹ thuật số trên màn hình, giúp cải thiện đáng kể độ rõ nét của hình ảnh và loại bỏ bất kỳ sự can thiệp nào từ chính máy".
Hình ảnh bằng số
Sự phát triển của công nghệ kỹ thuật số cho phép người điều khiển sử dụng màn hình đa chức năng với bản đồ, trạng thái vũ khí và thông tin bảo dưỡng phương tiện, cũng như xem nhiều hình ảnh cùng lúc, chẳng hạn như chế độ xem phía trước, phía bên và phía sau. Điều này linh hoạt hơn nhiều so với việc sử dụng một máy ảnh mờ hoặc một hệ thống tương tự cho phép bạn chỉ xem một máy ảnh và chỉ một màn hình.
Hầu hết các camera giám sát là loại không được làm mát và giống như mắt người, có trường nhìn rộng khoảng 50 °, và một số đạt tới 90 °. Jorgen Lundberg của FLIR Systems nói rằng các camera khác do đó phải được lắp đặt ở các cấu hình khác nhau để đạt được phạm vi bao phủ 360 ° đầy đủ. Một số phương án cung cấp vị trí đặt nhiều camera với trường nhìn 55 °, trong khi các phương án khác cung cấp việc lắp đặt bốn camera ở 90 ° hoặc thậm chí chỉ hai camera ở 180 ° để tạo ra một bức tranh toàn cảnh. Trước hết, điều này là cần thiết để chiếc xe có thể tự do di chuyển mà không cần bật đèn pha trong các hoạt động huấn luyện và chiến đấu vào ban đêm, vì người lái có toàn quyền kiểm soát môi trường.
“Tất cả điều này nhằm mục đích cung cấp cho người lái hoặc phi hành đoàn biết những gì đang xảy ra gần xe ở khoảng cách 20-100 mét và không xa hơn, vì công nghệ ngày nay không thể cung cấp hình ảnh có độ phân giải cao ở khoảng cách xa,” Lundberg nói. “Mặc dù đội lái xe chắc chắn sẽ thích có một bức ảnh độ nét cao về toàn bộ chu vi theo ý của họ, nhưng có sự cân bằng giữa công nghệ hiện nay và ngân sách hiện nay. Ngoài ra còn có những hạn chế về số lượng và chức năng của màn hình tổ lái bên trong xe.”
Ví dụ, trình bày một lượng lớn thông tin cảm quan sẵn có là một thách thức. Để không trộn mọi thứ thành một đống, các thành viên phi hành đoàn, chẳng hạn như người lái xe, chỉ huy và xạ thủ, phải có quyền truy cập vào màn hình hiển thị thông tin cụ thể dành cho từng người để không gây ảnh hưởng đến những người dùng khác. Bên hạ cánh cũng có thể có một màn hình ở phía sau xe, hiển thị thông tin về môi trường trước khi xuống xe. Người chỉ huy có thể có một màn hình giống như các thành viên phi hành đoàn khác, nhưng với nhiều chức năng hơn, chẳng hạn với khả năng hiển thị các quyết định về điều khiển chiến đấu và thông tin về vũ khí.
Nhiều cảm biến khác nhau đã được lắp đặt trong xe bọc thép và các hệ thống quan sát ban đêm phải tìm một vị trí cho chính mình trong không gian hạn chế này. Không gian có sẵn trong máy để chứa nhiều màn hình hơn và do đó việc phân phối thông tin từ các cảm biến và camera trên toàn bộ máy là một thách thức.
Hệ thống nhìn đêm cho các súng chính của AFV được đặt cạnh nhau hoặc tích hợp vào ống ngắm của xạ thủ, hệ thống này thường được lắp trên xe bên cạnh súng. Vũ khí trang bị có thể là pháo xe tăng cỡ lớn 120 mm, pháo cỡ trung bình (20 mm 30 mm hoặc 40 mm) hoặc thậm chí súng máy cỡ nòng 7, 62 mm hoặc 12,7 mm trong mô-đun vũ khí điều khiển từ xa (DUMV). Hệ thống ngắm của súng bao gồm chủ yếu là hệ thống ảnh nhiệt được làm mát và do đó có khả năng hoạt động ở phạm vi trên 10 km.
Lundberg cho biết, tầm nhìn ngày và đêm của xạ thủ thẳng hàng với trục của súng, tức là anh ta sẽ nhìn vào nơi hướng súng chứ không nhìn theo các hướng khác.
“Tầm ngắm này phải tương ứng với tầm bắn của súng, và súng có tầm bắn khá xa. Do đó, anh ta có một tầm nhìn khá hẹp, giống như nhìn qua ống hút … nhưng ở đây mũi tên cần phải nhìn và bắn."
Giư lạnh?
Camera hồng ngoại không được làm mát sử dụng công nghệ microbolometer, thực chất là một điện trở nhỏ với phần tử silicone phản ứng với bức xạ nhiệt. Sự thay đổi nhiệt độ được xác định bởi cường độ phát xạ của các photon. Microbolometer phát hiện điều này và chuyển đổi các phép đo thành tín hiệu điện, từ đó có thể được chuyển đổi thành hình ảnh.
Theo quy luật, các cảm biến không được làm mát hoạt động trong phạm vi LW1R (7-14 micron), tức là chúng có thể “nhìn thấy” qua khói, sương mù và bụi, điều này rất quan trọng trên chiến trường và trong các tình huống khác.
Các thiết bị được làm mát sử dụng hệ thống làm mát bằng chất đông lạnh để giữ cho đầu báo ở nhiệt độ -200 ° C, làm cho đầu báo nhạy cảm hơn với những thay đổi nhiệt độ dù là nhỏ. Máy dò của các thiết bị như vậy có thể biến đổi chính xác ngay cả một photon duy nhất bị đánh thành tín hiệu điện, trong khi các hệ thống không được làm mát cần nhiều photon hơn để thực hiện các phép đo. Do đó, các cảm biến được làm mát có tầm hoạt động xa, giúp cải thiện quá trình bắt giữ và vô hiệu hóa mục tiêu.
Nhưng hệ thống lạnh cũng có những mặt hạn chế, sự phức tạp trong thiết kế kéo theo chi phí cao và nhu cầu bảo trì thường xuyên và phức tạp về mặt kỹ thuật. Cảm biến không được làm lạnh rẻ hơn, dễ bảo trì hơn và tuổi thọ cao hơn vì chúng không sử dụng công nghệ đông lạnh, có ít bộ phận chuyển động hơn và không yêu cầu niêm phong chân không phức tạp. Loại hệ thống nào để chọn, như mọi khi, là tùy thuộc vào người dùng, dựa trên các nhiệm vụ mà anh ta đang giải quyết.
Lựa chọn sóng
Phạm vi xạ thủ được làm mát sử dụng máy dò hồng ngoại gần [sóng dài] (LW1R). Bởi vì điều này cho phép hệ thống nhìn ban đêm nhìn xuyên qua khói và do đó có ít vấn đề liên quan đến chiến đấu hơn. Các hệ thống không được làm mát cũng sử dụng các máy dò như vậy, vì microbolometers (các phần tử cảm ứng nhiệt) rất nhạy ở bước sóng này, nhưng điều này hiện đang bắt đầu thay đổi. Horner cho biết: “Trong lịch sử, LWIR luôn được ưa chuộng do khả năng xuyên khói tốt hơn so với các máy dò MWIR hoạt động ở vùng hồng ngoại [sóng trung].
“Mười năm trước điều này đúng, nhưng các cuộc thử nghiệm và trình diễn đã cho thấy và chứng minh rằng không có nhiều sự khác biệt giữa LWIR và MWIR trên chiến trường ngày nay. Độ nhạy và khả năng của MWIR đã được cải thiện đáng kể trong 10 năm qua và ngày nay camera MWIR vẫn cung cấp hiệu suất và khả năng xuyên khói vượt trội. Điều này khiến mọi người thích MWIR hơn là máy dò LWIR."
Horner nói thêm:
“Ưu điểm của máy dò MWIR là chúng cũng có khả năng thấm qua không khí ẩm tốt hơn so với máy dò loại LWIR, tức là khi bạn muốn triển khai ở vùng ven biển, đặc biệt là vùng khí hậu nóng thì sử dụng MWIR sẽ có hiệu suất tốt hơn chứ không phải LWIR.. Nó sẽ là một giải pháp dung hòa cho chiếc xe."
Tuy nhiên, một phát ngôn viên của công ty Pháp Sofradir nhấn mạnh rằng vùng hồng ngoại [sóng ngắn] xa của quang phổ (SWIR) cũng có ứng dụng của nó.
“Có hai cách sử dụng khác nhau cho SWIR. Thứ nhất, máy dò loại này có thể là một giải pháp bổ sung trong những trường hợp bạn cần quan sát khói và bụi có mật độ và nguồn gốc khác nhau, và thậm chí (trong một số trường hợp) sương mù. Tùy thuộc vào điều kiện khí quyển, SWIR có thể cung cấp một khoảng cách biểu kiến lớn. Thứ hai, với máy dò SWIR, bạn có thể thấy máy đo khoảng cách bằng laser hoạt động theo chỉ định mục tiêu ở bước sóng 1,6 micron hoặc 1,5 micron. Sau đó, nó được sử dụng như một cảnh báo rằng xe của bạn đang bị giám sát. Bạn cũng có thể nhìn thấy những tia chớp của vòi rồng, có nghĩa là SWIR đang được sử dụng để cải thiện nhận thức tình huống và bảo vệ các phương tiện mặt đất."
Một phát ngôn viên của BAE Systems cho biết:
“Nói chung, LWIR cung cấp hiệu suất tốt nhất trong mọi thời tiết và các điều kiện ngoài trời khác, trong khi MWIR và SWIR cung cấp độ tương phản tốt nhất. Hình ảnh SWIR có thêm lợi thế là giống với những gì chúng ta nhìn thấy bằng mắt thường. Lợi thế quan trọng này làm tăng khả năng nhận biết chính xác, do đó giúp giảm thiểu khả năng xảy ra sự cố với ngọn lửa thân thiện."
Cần thêm
Việc lắp đặt DUMV thường xuyên hơn trên xe bọc thép có tác động đến thị trường camera ban đêm. Các ống ngắm của súng chính được tích hợp vào bệ và do đó cả súng và ống ngắm đều không thể thay đổi quá thường xuyên. Thêm DUMV mới trên cơ sở mô-đun cho phép bạn thay đổi phạm vi thường xuyên hơn.
Trong 5 đến 10 năm qua, vũ khí tiêu chuẩn được lắp đặt trên DUMV trong hầu hết các trường hợp là súng máy 7,62 mm hoặc súng máy 12,7 mm, do đó, theo quy luật, các tầm ngắm được mở ra để phù hợp với tầm bắn ngắn của những vũ khí này. (1-1, 5 km), và điều này lại xác định trường nhìn của chúng rộng hơn một chút so với tầm ngắm của súng cỡ lớn.
Tuy nhiên, Lundberg lưu ý rằng tình hình đang thay đổi:
“Hiện nay, xu hướng ngày càng phát triển quyết định việc lắp đặt các loại vũ khí có cỡ nòng lớn hơn (khoảng 25-30 mm), từ đó có thể ngắm bắn chính xác ở khoảng cách xa, và điều này quyết định nhu cầu về ống ngắm cho DUMV. với một phạm vi dài hơn. Trong khi ngành công nghiệp từng cung cấp phạm vi không được làm mát cho 99% DUMV, ngày nay trọng tâm đang chuyển sang các phạm vi không được làm mát và không được làm mát có nhiều chức năng hơn có thể cung cấp hình ảnh siêu sắc nét. Điều này giúp chúng ta có thể nhìn xa hơn một chút và hướng vũ khí có cỡ nòng lớn hơn tới mục tiêu ở khoảng cách xa 1, 5-2, 5 km, tức là ngoài tầm với của các phương tiện hủy diệt của đối phương."
Và cuối cùng, các chỉ huy muốn kiểm soát tình hình tốt hơn nữa, để nhìn xa hơn so với việc bắn pháo, và do đó cần phải lắp đặt ống ngắm ban đêm với tầm bắn xa hơn trên DUMV.
Sự phát triển của hệ thống nhìn ban đêm được xác định không chỉ bởi phạm vi tăng lên mà còn bởi nhu cầu đơn giản hóa hoạt động. Một máy ảnh ảnh nhiệt lỗi thời hoặc máy ảnh hồng ngoại kém tiên tiến hơn đòi hỏi nhiều thao tác, vì bạn phải nhấn các nút và vặn nút nhiều lần để có được hình ảnh đẹp, trong khi một máy ảnh tiên tiến mới có thể ngay lập tức cung cấp hình ảnh chất lượng cao hơn cho hệ thống ngắm sự can thiệp của người dùng tối thiểu. Một phát ngôn viên của Controp cho biết: "Khi hầu hết các yếu tố được tự động hóa, người vận hành có thể tập trung vào chính nhiệm vụ đó và không bị phân tâm khi làm việc với hệ thống ngắm bắn."
Lợi thế chiến trường của hệ thống nhìn đêm ngày càng trở nên rõ ràng. Nó thực hiện điều này bằng cách tận dụng các lợi thế công nghệ của một camera có độ phân giải cao được cải tiến, sử dụng đúng loại hệ thống cho các nhiệm vụ cụ thể và tích hợp nhiều camera giám sát hơn vào một kiến trúc kỹ thuật số có thể hỗ trợ nhiều cảm biến hơn và cung cấp dữ liệu cho từng thành viên phi hành đoàn. họ cần. Về mặt cá nhân, những cải tiến này không mang lại những thay đổi triệt để, nhưng kết hợp với nhau chúng có thể mang lại lợi thế trong trận chiến.
Horner cho biết kiến trúc kỹ thuật số là một giải pháp lâu dài.
“Nếu bạn thực hiện kiến trúc kỹ thuật số ngay từ đầu, thì bạn có thể kiểm soát 360 độ, bạn có thể dễ dàng tích hợp các công nghệ tương lai, hệ thống tác chiến điện tử, bảo vệ chủ động và hệ thống giám sát và trinh sát tầm xa. Sau đó, bạn có thể an toàn tiếp tục và trang bị cho chiếc xe những công nghệ tiên tiến bổ sung."
Lundberg nói thêm:
“Sự gia tăng của các hệ thống quan sát ban đêm và hình ảnh nhiệt đang diễn ra với tốc độ chưa từng có. Quân đội phương Tây tin rằng kẻ thù sẽ chỉ có công nghệ hồng ngoại thụ động. Nhờ sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ tiên tiến và các quy tắc kiểm soát xuất khẩu, quân đội phương Tây hiện đại có lợi thế rõ ràng. Tất nhiên, vấn đề không nằm ở các máy ảnh nhiệt riêng lẻ và các thiết bị nhìn ban đêm khác, mà là ở toàn bộ xe bọc thép. Nếu bạn có scope trên DUMV, thì lợi thế là bạn có thể nhắm, bắn và đánh chính xác vài giây trước đối thủ. Trong chuỗi sự kiện này, hệ thống nhìn đêm chắc chắn góp phần vào chiến thắng trước đối thủ."
