Theo các chuyên gia trong ngành, công nghệ tầm nhìn ban đêm, cả cường độ ảnh và ảnh nhiệt, đã sẵn sàng phát triển trong những năm tới theo một số hướng, từ độ phân giải đến kết nối thành một mạng duy nhất. Tuy nhiên, sự phát triển này cần được cân bằng với việc đạt được trọng lượng và kích thước nhỏ nhất và các đặc điểm tiêu thụ năng lượng
Hệ thống nhìn ban đêm có nhiều hình dạng khác nhau, từ kính bảo hộ đến ống ngắm vũ khí. Tuy nhiên, có những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực này, khi các nhà sản xuất hàng đầu thế giới nỗ lực đáp ứng nhu cầu của người dùng.
Các thay đổi và kết hợp
Christian Johnson, giám đốc phát triển kinh doanh của Harris Corporation, đã đặc biệt chú ý đến nhu cầu ngày càng tăng đối với kính nhìn đêm hai mắt (NVG). “Chúng tương đối mới. Trong hơn sáu tháng qua, quân đội Mỹ đã gây sức ép nghiêm trọng với các nhà sản xuất để sẵn sàng cung cấp ồ ạt các thiết bị hai mắt, lực lượng mặt đất cần chuyển từ một mắt sang một ống nhòm”.
Được Harris ra mắt vào cuối năm 2016, Ống nhòm ban đêm có trọng lượng nhẹ (F5032) nhẹ hơn tất cả các mẫu trước đó. Nó làm giảm đáng kể tình trạng mỏi mắt khi làm việc trong thời gian dài nhờ thấu kính đi-ốp có thể điều chỉnh được, có nghĩa là hệ thống có thể nhanh chóng điều chỉnh theo thị lực của người vận hành.
Harris cũng đang chứng kiến sự thay đổi trong động lực thị trường với hệ thống phosphor trắng đang trở nên phổ biến. Ban đầu, việc phát hành các hệ thống như vậy được xác định là do nhu cầu của các lực lượng đặc biệt, nhưng bây giờ nó đã trở thành một xu hướng chung. Công ty không có quan điểm cụ thể về lợi thế của màu trắng so với màu xanh lá cây và ngược lại, mặc dù họ đang sản xuất các hệ thống có phốt pho trắng với số lượng ngày càng tăng. Tuy nhiên, phốt pho xanh ngày nay rất phổ biến.
Các tài liệu của công ty giải thích rằng “phosphor trắng tạo ra hình ảnh đen trắng có thể nhìn quen mắt hơn. Trong một số tình huống, người dùng yêu cầu độ tương phản tốt hơn giữa các đối tượng, cùng với độ phân giải của hình ảnh cao hơn 6 Okhoảng cách xa hơn”.
“Mặt khác, phosphor xanh lá cây tận dụng các bước sóng để tối ưu hóa nhận thức của não bộ về độ tương phản và chi tiết cảnh. Màu xanh lá cây rơi chính xác vào giữa quang phổ màu của mắt, cho phép người dùng xác định và giải thích môi trường xung quanh vào ban đêm tốt hơn”.
Johnson giải thích rằng Harris tập trung nhiều vào công nghệ tăng cường hình ảnh (VL), mặc dù nó sử dụng công nghệ nhiệt hạch trong dòng ống nhòm i-Aware TM-NVG Fusion (F6045), nơi mà sự kết hợp giữa VL và hình ảnh nhiệt (TPV) được thực hiện thông qua lớp phủ quang học. “Chúng tôi đã cải thiện nhận thức tình huống, vì người điều hành có thể xem cả hai kênh cùng một lúc. Ví dụ, với sự kết hợp hình ảnh, bạn có thể nhìn xuyên qua sương mù và các chướng ngại vật khác, điều mà OY không cho phép. Nhưng với UY bạn có thể nhìn xuyên qua kính, điều mà công nghệ ảnh nhiệt không thể cung cấp. Do đó, sự kết hợp của chúng làm tăng nhận thức tình huống của người điều hành về những gì đang xảy ra xung quanh anh ta."
Do đó, ống nhòm thuộc họ F6045 tăng hiệu quả chiến đấu trong các nhiệm vụ ban đêm và ban ngày, cũng như cung cấp truyền video thời gian thực cho các tài sản trinh sát chiến thuật. Những chiếc ống nhòm này cho phép người sử dụng kết nối với nhiều thành phần khác nhau của đội hình chiến đấu, đến tận trụ sở công ty.
Theo Andrew Owen, phát ngôn viên của FLIR Surveillance, khả năng chụp ảnh nhiệt đã phát triển nhanh chóng trong vài năm qua, tập trung vào độ phân giải cao hơn và kích thước pixel nhỏ hơn ở định dạng HD trong khi vẫn duy trì kích thước vật lý gần giống như cảm biến độ phân giải tiêu chuẩn. Những thứ sau cũng được hưởng lợi từ quá trình này, vì kích thước pixel nhỏ hơn có thể làm giảm kích thước và chi phí cuối cùng của hệ thống. Kết quả có thể nhìn thấy rõ ràng trong các cảm biến hồng ngoại tầm gần, tầm trung và tầm xa hiện đại.
FLIR sản xuất một dòng ống ngắm bao gồm ống ngắm nhiệt tiên tiến ThermoSight T75, ống ngắm bắn tỉa HISS-XLR (Máy ngắm hiệu suất cao) và ống ngắm ban đêm ADUNS-S (Máy ngắm ban đêm băng tần kép nâng cao).
Có chủ đích
BAE Systems là một trong những công ty hàng đầu trong lĩnh vực hệ thống hình ảnh hóa, đặc biệt là do hợp tác với quân đội Mỹ. Dave Harrold, Giám đốc Hệ thống Nhắm mục tiêu và Cảm biến của công ty, đã đặt tên cho việc phát triển công nghệ của cái gọi là thu nhận mục tiêu nhanh (RTA) là một trong những lĩnh vực ưu tiên. Ý tưởng dựa trên giao diện video không dây giữa kính bảo hộ và phạm vi súng trường, nơi hình ảnh có độ phân giải cao có thể được truyền đến kính nhìn đêm và được xem trên màn hình độ nét cao trong thời gian thực. Điều này giúp loại bỏ sự phụ thuộc của người điều khiển vào ánh sáng laser, thứ có thể đưa anh ta cho kẻ thù.
Harrold cho biết: “Sự phát triển của công nghệ RTA không dây cho phép người dùng nhanh chóng phát hiện và khóa mục tiêu từ bất kỳ đâu mà không cần đưa vũ khí vào mắt, điều này giúp tăng độ an toàn và hiệu quả của người lính khi nhắm mục tiêu.
RTA được sử dụng trong chương trình ENVG III / FVTS-I (Enhanced Night Vision Goggle III và Family of Weapon Sights - Individual) để cải thiện kính nhìn ban đêm và họ vũ khí ENVG III / FVTS-I, trong đó BAE hợp tác với Quân đội Mỹ. Các hệ thống này kết hợp công nghệ UYa và TPV: công nghệ thứ nhất cung cấp khả năng kiểm soát tình hình và công nghệ thứ hai giúp tăng độ chính xác của mục tiêu. Dòng ống ngắm vũ khí do phi hành đoàn phục vụ (FWS-CS) cung cấp cho các xạ thủ khả năng tấn công mục tiêu ở khoảng cách xa.
Người phát ngôn của Thales cho biết khả năng nhìn ban đêm đã được cải thiện và "không còn giới hạn ở một số quốc gia hạnh phúc". Ông thu hút sự chú ý đến một số xu hướng mới, chẳng hạn như việc cải tiến hệ thống hồng ngoại không được làm mát, vốn đã cung cấp hình ảnh có độ phân giải cao. Ông tự tin rằng trong một vài năm tới, Thales "sẽ đưa ra một dòng thiết bị phát hiện mục tiêu tầm xa hiện nay, nhưng với tất cả các ưu điểm của thiết bị không được làm mát: thời gian khởi động nhanh, yên tĩnh, giảm giá thành, độ tin cậy cao."
Công ty Meprolight của Israel sản xuất một dòng thiết bị nhìn ban đêm với nhiều loại khác nhau - UYa, TPV và kỹ thuật số. Giám đốc sản phẩm Avi Katz cho biết các loại súng trường không có trang bị bảo vệ từ dòng NOA đã trở nên phổ biến trên thị trường súng bắn tỉa tầm xa. Tuy nhiên, các hệ thống với UYa rẻ hơn và so với các máy ảnh nhiệt, được sử dụng thường xuyên hơn khi làm việc với các mục tiêu ở khoảng cách trung bình.
“Ngay sau khi bạn đi trên con đường gia tăng giá trị, quân đội bắt đầu sử dụng các sản phẩm tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể của họ. Theo tôi, bộ khuếch đại độ sáng được sử dụng thường xuyên hơn bộ tạo ảnh nhiệt, chủ yếu là do giá thành."
Vào tháng 1 tại Shot Show 2018 ở Las Vegas, Meprolight đã giới thiệu NYX-200. Kính súng trường đa kính này kết hợp một máy ảnh ảnh nhiệt không được làm mát và một máy ảnh kỹ thuật số ngày / đêm để nâng cao nhận thức về tình huống của bạn bằng cách sử dụng công nghệ RTA ở mọi mức độ hoặc điều kiện ánh sáng.
Người phát ngôn của Meprolight cho biết: “Yêu cầu của chiến trường hiện đại buộc các binh sĩ phải mang theo một số lượng lớn các hệ thống, cảm biến và thiết bị. - Trọng lượng của thiết bị này và việc phải làm việc với khối lượng lớn thiết bị làm giảm hiệu quả chiến đấu và có thể ảnh hưởng tiêu cực đến mức độ an toàn của người lính. Để giải quyết những thách thức này và cải thiện hiệu suất của người lính hiện đại, chúng tôi đã phát triển phạm vi NYX-200”.
Cân bằng quyền lực
Chi phí và trọng lượng, kích thước và các đặc điểm tiêu thụ điện năng (MGEH) phải phù hợp với các yêu cầu chiến đấu đối với các hệ thống lính, trong đó các yêu cầu chính là khối lượng và tuổi thọ pin.
Harrold cho biết những người lính bị choáng ngợp khi phải mang theo rất nhiều pin để cung cấp năng lượng cho các thiết bị của họ. Họ muốn có các ống ngắm vũ khí nhẹ, nhỏ, chất lượng cao để phát huy tối đa khả năng cơ động trên mặt đất. BAE giảm thiểu kích thước và trọng lượng bằng cách sử dụng công nghệ 12 micron. “Điều này cho phép các hệ thống nhẹ hơn và nhỏ gọn hơn. Hệ thống của chúng tôi cũng sử dụng ít năng lượng hơn các hệ thống làm lạnh truyền thống, điều này cuối cùng làm giảm trọng lượng thiết bị đeo vì cần ít pin hơn”.
Tuy nhiên, Harris tin rằng sẽ rất khó để chế tạo một hệ thống nhẹ hơn đáng kể so với thiết bị ống nhòm F5032 của mình (nặng dưới 500 gram) mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn cấu trúc của hệ thống. “Ở một mức độ nhất định, chúng tôi đã tìm thấy điểm trung gian, nếu bạn đi theo con đường cứu trợ, bạn sẽ mất đi sức mạnh của hệ thống,” Johnson nói. “Sản phẩm của chúng tôi trải qua một chương trình thử nghiệm rộng rãi được Quân đội Hoa Kỳ chấp thuận. Kính và ống của chúng tôi phải vượt qua những bài kiểm tra rất khó khăn. Nếu chúng ta bắt đầu làm sáng chúng, chúng sẽ bắt đầu vỡ ra."
Mức tiêu thụ điện năng của các hệ thống cơ bản có UC tương đối thấp. Ví dụ, Harris AN / PVS-14 một mắt có thể hoạt động trên một pin AA duy nhất trong hơn 24 giờ.
Tuy nhiên, Johnson giải thích rằng tình hình công việc đang thay đổi theo sự phát triển của công nghệ. “Bạn phải đối mặt với mức tiêu thụ điện năng tăng lên của các hệ thống tổng hợp hình ảnh khi bạn thêm một máy ảnh ảnh nhiệt, khi bạn thêm thực tế tăng cường. Tất cả những công nghệ này đều tiêu tốn năng lượng và từ đó chuyển sự cố cho người dùng. Harris đang nghiên cứu để kéo dài tuổi thọ của các hệ thống gắn trên mũ bảo hiểm.
“Kích thước, khối lượng và năng lượng luôn là một vấn đề, chúng tôi không ngừng làm việc theo hướng này,” Johnson tiếp tục. - Nhưng, theo tôi, chúng ta sẽ không thấy kính nhẹ hơn nhiều so với những chiếc kính mà chúng ta đang làm hiện nay, và nó chỉ nhẹ hơn 500 gram.
Ông nhấn mạnh rằng việc tối ưu hóa IHEC không nên được thực hiện với chi phí đạt được hiệu suất cao - một câu thần chú mà FLIR Surveillance dựa trên cơ sở các dự án của mình. Ông nói thêm rằng những phát triển nhằm vào độ phân giải cao hơn, kích thước pixel nhỏ hơn và phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng hơn giúp duy trì sự cân bằng này và tăng tuổi thọ của các hệ thống. Sự tiến bộ ở đây chủ yếu liên quan đến việc sử dụng các bộ tách sóng quang đa phần tử hoạt động trong vùng hồng ngoại sóng giữa và sóng dài của quang phổ.
Công ty quốc phòng Leonardo của Ý tin rằng, mặc dù có lợi thế khi sử dụng vật liệu mới hoặc các loại pin mới, nhưng vẫn có những giới hạn nhất định đối với việc cải tiến IHEC, đặc biệt là khi đáp ứng các yêu cầu mới của khách hàng về kết nối mạng.
Điện quang hoàn toàn
Ống tăng cường hình ảnh hoặc ống tăng cường hình ảnh là thành phần chính của thiết bị nhìn ban đêm. Những hệ thống này đã phát triển theo nhiều hướng trong những năm gần đây, theo Photonis.
Theo đại diện của công ty này, Mark Denes, MGEH là yếu tố then chốt. Ngày nay, việc nhấn mạnh vào khối lượng đặc biệt có liên quan, do nhu cầu ngày càng tăng đối với ống nhòm, vốn dĩ nặng hơn ống đơn. Denes nói: “MGEH rất quan trọng, bởi vì mỗi gam đều đổ lên vai của người vận hành.
Photonis sản xuất đầu dò có đường kính 16 mm, giúp tiết kiệm tới 40% trọng lượng so với ống 18 mm và cho phép các nhà sản xuất sản phẩm cuối giảm trọng lượng hệ thống của họ. Công ty cũng đã giảm mức tiêu thụ điện năng của thiết bị cầm tay và cải thiện chức năng tự động nhấp nháy để kéo dài tuổi thọ pin.
Photonis sản xuất nhiều loại ống tăng cường hình ảnh bao gồm ống XD-4 và XR5, cũng như ống 4G đã được trình chiếu tại Eurosatory 2014. Công ty cho biết tiêu chuẩn hiệu suất ống 4G đã tăng phạm vi phát hiện. Photonis đã giành được một số dự án lớn cho công nghệ 4G của mình khi hợp tác chặt chẽ với cộng đồng Hoạt động đặc biệt và các nhà khai thác quân sự khác để nâng cao khả năng của thiết bị, bao gồm tự động đo tốc độ nhanh hơn và phạm vi phát hiện nhận dạng và nhận dạng dài hơn.
Các ống này được cung cấp cho các nhà sản xuất để tích hợp vào ống ngắm quang học, ống nhòm, ống nhòm và các hệ thống khác với chức năng nâng cao hình ảnh. Công ty hiện đang làm việc để nâng cao hơn nữa hiệu suất của các ống 4G và cũng đang phát triển các cảm biến nhìn đêm kỹ thuật số mà nó tích hợp vào các hệ thống lớp phủ và phạm vi, các nền tảng đất liền và ngoài khơi.
Cả hai đều tốt
Theo Denes, các hệ thống ảnh nhiệt đang trở nên phổ biến hơn so với công nghệ UY, vì với sự gia tăng khối lượng sản xuất, chi phí của chúng giảm đáng kể. Cả hai công nghệ đều có những mục tiêu khác nhau và những ưu điểm khác nhau, và khả năng của chúng phụ thuộc vào địa hình, thời tiết và các yếu tố khác. TPV đã được phổ biến để phát hiện - và ở một mức độ nào đó được công nhận, nhưng các hệ thống VL "vẫn đang được yêu cầu vì khả năng nhận dạng và nhận thức tình huống tốt hơn."
Denes thừa nhận: “Lý tưởng nhất là những người lính cần cả hai công nghệ hiển thị ban đêm. "Chúng nên được xem như một phần mở rộng của nhau, hơn là một sự thay thế của cái này cho cái kia."
Fusion có thể cung cấp "tốt nhất của cả hai thế giới". Bộ tăng cường hình ảnh hiệu suất cao vẫn cung cấp hình ảnh tốt hơn so với các đối tác kỹ thuật số của chúng, "nhưng nó giống như so sánh tròn và mềm."
“Các hệ thống kỹ thuật số đang trở nên phổ biến trên các nền tảng mặt đất và trên không,” Denes nói thêm, “bởi vì IHEC không phải là vấn đề nghiêm trọng ở đây khi chúng xảy ra với những nhân viên đã được tháo dỡ.” Ông mong muốn các binh sĩ tiếp tục sử dụng công nghệ OU vì khả năng của nó, trọng lượng thấp và tương đối rẻ.
Theo Denes, thị trường cho hệ thống kỹ thuật số và ống tăng cường hình ảnh đơn giản là khác nhau. Photonis và các khách hàng quân sự của hãng tin rằng ống tăng cường hình ảnh "sẽ có nhu cầu trong ít nhất 10 năm nữa, và kết quả của nghiên cứu khoa học, rất nhiều cải tiến sẽ được thực hiện trong một số lĩnh vực, từ độ nhạy đến ảnh nhiệt."
Tìm kiếm một kết nối
Theo Leonardo, nhu cầu liên lạc liên tục trên chiến trường quyết định sự sẵn có của các thành phần cho phép các khả năng lấy mạng làm trung tâm. Trong tương lai, công ty dự kiến sử dụng rộng rãi công nghệ Wi-Fi, Bluetooth và GPS trong các bộ phận quang học, điều này sẽ tích hợp chặt chẽ hơn chúng vào chuỗi điều khiển hoạt động.
Thiết bị trinh sát và nhắm mục tiêu cầm tay Linx của công ty dựa trên một ma trận làm mát và được thiết kế để giám sát và phát hiện trong mọi thời tiết. Thiết bị thuộc hệ thống lấy mạng làm trung tâm, cho phép người dùng trao đổi hình ảnh và dữ liệu qua mạng.
FLIR coi khả năng tương tác của khách hàng là đặc điểm chính của các ứng dụng quân sự. Người phát ngôn của cô giải thích: “Hệ thống của người lính hiện được tích hợp với các chip liên lạc công suất thấp, chi phí thấp. "Giao tiếp hai chiều cung cấp hỗ trợ cho người dùng từ xa và tăng nhận thức về tình huống, bao gồm thông tin từ các tài sản tình báo lân cận."
Theo Johnson, các hệ thống ngày càng thông minh hơn. Ví dụ, thực tế tăng cường đang tích hợp vào màn hình, thêm một lớp thông tin khác cho người lính, trong khi công nghệ này đang trở nên kết nối mạng hơn."Hệ thống nhìn ban đêm là một phần của môi trường mạng của người lính, chia sẻ những gì họ nhìn thấy để tạo thành một hình ảnh hoạt động tổng thể được cấp cho toàn bộ đơn vị hoặc truyền lên cấp cao hơn."
Người phát ngôn của Thales cũng lưu ý mức độ số hóa ngày càng tăng của các hệ thống, điều này đang mở ra cánh cửa cho thực tế tăng cường. Các sản phẩm của công ty trên thị trường bao gồm thiết bị nhìn ban đêm BONIE-DI / IRR I2, một hệ thống mạng thông minh kết hợp hai loại hình ảnh. Hệ thống cho phép người dùng trực quan hóa dữ liệu cụ thể, chẳng hạn như GPS, trong thực tế tăng cường, giúp tăng mức độ sở hữu và tương tác.
Người ta đã chú ý nghiêm túc đến tiềm năng của các thiết bị nhìn đêm hoàn toàn kỹ thuật số, mặc dù theo Johnson, công nghệ này “vẫn chưa được phát triển đầy đủ. Đối với tôi, có vẻ như bạn chưa nên mong đợi sự trở lại hoàn toàn từ cô ấy. Harris thực hiện một số lượng lớn các nghiên cứu trong lĩnh vực này. Chúng ta cần một bước đột phá công nghệ thực sự trước khi có một cảm biến kỹ thuật số đeo trên đầu. Các bộ chuyển đổi quang học tương tự sẽ thống trị thị trường tầm nhìn ban đêm trong 15-20 năm tới, cho đến khi có điều gì đó đột phá thay thế chúng."
Johnson khẳng định, tuy nhiên, có thể kết hợp một số loại yếu tố kỹ thuật số vào các hệ thống tương tự. “Trong hệ thống lính F6045 của chúng tôi, chúng tôi đã lấy một hệ thống analog và kết nối nó với mạng, từ đó mang lại khả năng kỹ thuật số, nhưng chúng tôi vẫn sử dụng ống tăng cường hình ảnh analog vì không có gì tốt hơn vào lúc này. Đây là một công nghệ đã được chứng minh và đáng tin cậy, sẽ không từ bỏ vị trí của nó”.
Ông Katz đồng ý rằng công nghệ nhìn đêm kỹ thuật số đang ở giai đoạn đầu của cuộc hành trình, nhưng tin rằng nó sẽ phát triển nhanh chóng trong những năm tới.
Harrold cũng dự đoán rằng cuối cùng các hệ thống OU sẽ trở nên lỗi thời và bị thay thế hoàn toàn bởi các hệ thống kỹ thuật số có thể tự cập nhật bằng các thuật toán của riêng chúng. Ông nói thêm rằng ngành công nghiệp có khả năng "hướng tới các hệ thống điện không dây tích hợp đầy đủ tích hợp nguồn điện di động, ống ngắm súng trường và kính nhìn ban đêm và có thể hoạt động không nghỉ cả ngày lẫn đêm."
Chuyển động về phía trước
Với sự hiểu biết rõ ràng về các phân khúc thị trường khác, Katz tin rằng “sẽ có một cuộc cách mạng về độ phân giải hệ thống ảnh nhiệt”.
Đến lượt mình, FLIR kỳ vọng sẽ chú trọng hơn vào việc xử lý hình ảnh và quản lý năng lượng để giảm sự phụ thuộc vào quang học tiêu cự dài trong khoảng cách xa và tăng khả năng xác định mục tiêu. Họ tin rằng "xử lý hình ảnh với mức tiêu thụ điện năng thấp, giúp cải thiện chất lượng hình ảnh trong thời gian thực, có thể tăng mức độ tin cậy trong nhận dạng đối tượng và phát hiện mối đe dọa."
Trong những năm gần đây, các hệ thống tiêu chuẩn đã bổ sung các tính năng như cân bằng biểu đồ, nâng cao chi tiết kỹ thuật số và ổn định điện tử. "Quá trình này sẽ tiếp tục khi các thuật toán xử lý phát triển, dẫn đến khối lượng công việc của người dùng ít hơn và nhận dạng và xác định mục tiêu nhanh hơn."
Việc sử dụng các vi màn hình có độ phân giải cao kết hợp với các cảm biến pixel nhỏ hơn, xử lý hình ảnh năng lượng thấp và truyền thông không dây nâng cao MEGC và nâng cao khả năng thông minh, giám sát và nhắm mục tiêu.
Harrold nói rằng trong những năm tới, thực tế tăng cường "sẽ trở thành công nghệ quan trọng nhất cho các hệ thống này, nó sẽ được tích hợp vào các phạm vi và kính trong tương lai." Trong một thiết bị nhìn ban đêm đóng vai trò là màn hình chính của người lính, thực tế tăng cường sẽ cung cấp cho anh ta những thông tin quan trọng và do đó tăng hiệu quả chiến đấu của anh ta.
Điều này sẽ cung cấp một số lợi ích. Bức tranh hoạt động chung với thực tế tăng cường sẽ cho phép người dùng nâng cao mức độ sở hữu môi trường của họ. Thông tin này có thể giúp ích trong một số nhiệm vụ, chẳng hạn như truy cập video từ máy bay không người lái, lịch sử sử dụng thiết bị nổ trong một khu vực nhất định, xác định các lực lượng đồng minh và thân thiện, bản đồ ba chiều của khu vực, v.v. nền tảng.
