Op voertuigen gemonteerde nachtzichtsystemen bestaan al jaren en zijn nu gemeengoed, maar er zijn belangrijke veranderingen in het verschiet in deze markt.
Zo is er een groeiende vraag naar nachtcamera's met een hogere resolutie. Een woordvoerder van het Franse bedrijf Sofradir voor infraroodontvangers zei dat dit kan worden bereikt door het aantal pixels te vergroten en de pixelafstand te verkleinen, terwijl de matrixgrootte behouden blijft om het apparaat een laag gewicht en stroomverbruik te bieden.
“Door de pixelpitch te verkleinen, vergroot je de gevoeligheid van de detector, want naarmate de pixelpitch kleiner wordt, heeft elke pixel een lagere signaalsterkte, en dus verhogen we de gevoeligheid van het apparaat. In de huidige generatie camera's is de standaard VGA 640x512, maar tegenwoordig gaat de trend richting SVGA 1280x1024 in stappen van 12 micron, bijvoorbeeld. Systemen zullen in deze richting bewegen en dit gebeurt nu,”
- hij legde uit.
Om deze camera's optimaal te laten presteren, moeten ze goed worden gestabiliseerd, aangezien gepantserde voertuigen werken op ruw terrein met zeer moeilijk terrein. Volgens een vertegenwoordiger van Controp Precision Technologies, als het systeem niet goed genoeg wordt gestabiliseerd, "zal het beeld van onaanvaardbare kwaliteit zijn en zal het bereik van het apparaat drastisch worden verminderd."
Een Sofradir-woordvoerder zei:
“In de afgelopen jaren hebben we het belang van gewicht, grootte en stroomverbruik gestaag zien groeien, wat een weerspiegeling is van de vraag naar kleine, lichtgewicht systemen met verbeterde mogelijkheden, zoals onze SIGHT-systemen. Er zijn verschillende soorten camera's: ongekoelde thermische camera's, die close-up zicht geven en meestal niet gestabiliseerd zijn, en gekoelde thermische camera's, die meestal gestabiliseerd zijn, zijn van een hoger niveau en natuurlijk duurder."
Problemen markeren
Traditioneel werden nachtzichtsystemen voor twee hoofddoelen gebruikt. Ten eerste stellen de nachtzichtapparatuur van de bestuurder hem in staat om het niveau van controle over de omgeving rond de auto te vergroten voor veilig en probleemloos manoeuvreren. Ten tweede zijn er waarnemingssystemen die door schutters worden gebruikt om potentiële doelen te identificeren en erop te richten.
Infraroodsystemen voor bestuurders en verbeterd situationeel bewustzijn zijn typisch ongekoelde warmtebeeldcamera's met een breder gezichtsveld van dichtbij om een zo groot mogelijk gezichtsveld te hebben, terwijl scopes bedoeld zijn voor schutters, met name voor wapens van groot kaliber, bijvoorbeeld, 120 mm tankkanonnen, uitgerust met gekoelde langeafstandswarmtebeeldcamera's. De laatste hebben een smaller gezichtsveld om op een specifiek doel te focussen.
Thermische camera's komen het meest voor in moderne legers, omdat ze geavanceerder zijn dan camera's met beeldintensivering (beeldversterker), die in stappen van minder dan 1 micron werken, en om te kunnen werken, vereisen ze actieve emissie van licht in het nabij-infraroodspectrum om in het donker te kunnen zien. In dit geval kan het voor het blote oog onzichtbare licht van de infraroodverlichting worden gedetecteerd door vijandelijke apparaten, wat ernstige gevolgen kan hebben.
Volgens Colin Horner van Leonardo zijn beeldversterkercamera's altijd een probleem in gemeenschappen die vaak verlicht zijn.
“Deze sensoren hebben de neiging om het beeld dat bedoeld is voor de commandant en chauffeur te vervormen en te vervagen. Hoewel de beeldverbeteringstechnologie verbetert en de voorkeur geniet voor niet-gevechtsondersteunde voertuigen, is het nadeel dat dergelijke camera's nog steeds achtergrondverlichting nodig hebben.”
“Hoewel ze echt kunnen werken bij minimaal licht, bijvoorbeeld in het licht van de maan of sterren, in volledige duisternis, werken camera's met beeldversterkerbuizen gewoon niet. Om het situationeel bewustzijn te verbeteren, gebruiken operators infraroodlampen om het gebied rond de machine lokaal te verlichten en vertrouwen ze op natuurlijk licht."
- legde Horner uit.
Hij voegde eraan toe dat er andere problemen zijn met beeldversterkercamera's in auto's die zijn uitgerust met kogelvrij glas, omdat ze de afstandswaarneming van de bestuurder negatief beïnvloeden. Dit is de reden waarom moderne legers de voorkeur geven aan passieve infraroodsystemen.
Bovendien is er een tendens om de nachtzichtmogelijkheden van voertuigen van andere categorieën te vergroten, waarvoor dezelfde systemen moeten worden geïnstalleerd als op gevechtsplatforms. "Dit zal het eigendomsniveau en de veiligheid echt verhogen."
“In de regel waren grotere gepantserde gevechtsvoertuigen uitgerust met passieve (niet-verlichte) infraroodsystemen met zeer hoge prestaties, maar ze werken niet op zichzelf in kolommen. Ze worden ondersteund door andere voertuigen, zoals personeelstransporters, ambulances en technische voertuigen, maar deze voertuigen hebben het nadeel dat ze niet dezelfde nachtzichtcapaciteiten hebben als gevechtsvoertuigen en daarom niet onder dezelfde omstandigheden kunnen werken. We zien nu dus een trend om ondersteunende voertuigen uit te rusten met nachtzichtsystemen die niet slechter zijn dan die van gevechtsplatforms, waardoor ze zonder extra risico naast elkaar kunnen werken.”
Een andere trend is om meer camera's aan machines toe te voegen om een volledig zicht rondom te krijgen. Voorheen hield het leger zich alleen bezig met het verstrekken van nachtkijkers aan de chauffeur om alleen te rijden. Met een groot aantal camera's die 360 ° zicht bieden, zijn bedreigingen vanuit elke richting te zien en, belangrijker voor de veiligheid, is er zicht naar de zijkanten en achterkant, waardoor de veiligheid van de operatie in stedelijke gebieden wordt verhoogd.
Leonardo biedt de DNVS 4 camera aan, waarmee je op afstanden van 20-30 meter een rondom zicht krijgt. Horner zei dat het systeem ook is uitgerust met een kleurencamera voor overdag om de twee technologieën in één oplossing te combineren en zo het gewicht, de afmetingen en het stroomverbruik te verminderen. Hij voegde eraan toe dat er ook een verschuiving is van analoge naar digitale open architectuur. "Dit betekent dat we het camerasignaal digitaliseren en digitaal op het scherm weergeven, wat de beeldhelderheid aanzienlijk verbetert en interferentie van de machine zelf elimineert."
Foto in cijfers
Ontwikkelingen in digitale technologie stellen operators in staat om multifunctionele schermen met kaarten, wapenstatus en voertuigonderhoudsinformatie te gebruiken, en om meerdere afbeeldingen tegelijkertijd te bekijken, zoals voorwaartse, zijwaartse en achterwaartse weergaven. Dit is veel veelzijdiger dan het gebruik van een gedimde camera of een analoog systeem waarmee u slechts één camera en slechts één scherm kunt bekijken.
De meeste bewakingscamera's zijn van het ongekoelde type en hebben, net als het menselijk oog, een breed gezichtsveld van ongeveer 50 ° en sommige naderen 90 °. Jorgen Lundberg van FLIR Systems zei dat andere camera's daarom in verschillende configuraties moeten worden geïnstalleerd om een volledige 360°-dekking te bereiken. Sommige schema's voorzien in de plaatsing van meerdere camera's met een gezichtsveld van 55 °, terwijl andere schema's voorzien in de installatie van vier camera's op 90 ° of zelfs slechts twee camera's op 180 ° om een panorama te creëren. Allereerst is dit nodig zodat de auto vrij kan manoeuvreren zonder de koplampen aan tijdens nachtelijke trainingen en gevechtsoperaties, aangezien de bestuurder de omgeving volledig onder controle heeft.
"Dit is allemaal bedoeld om de bestuurder of bemanning kennis te geven van wat er in de buurt van de auto gebeurt op ongeveer 20-100 meter en niet verder, aangezien de technologie tegenwoordig geen beelden met hoge resolutie op lange afstanden kan leveren", zei Lundberg. “Hoewel de bemanning van de auto zeker graag een high-definition beeld van de hele perimeter tot hun beschikking zal hebben, is er een balans tussen de technologie van vandaag en het huidige budget. Er zijn ook beperkingen op het aantal en de functionaliteit van bemanningsdisplays in het voertuig.”
Het presenteren van grote hoeveelheden sensorische informatie die beschikbaar is, is bijvoorbeeld een uitdaging. Om niet alles op één hoop te gooien, moeten bemanningsleden, bijvoorbeeld de bestuurder, commandant en schutter, toegang hebben tot schermen die specifieke informatie weergeven die voor elk van hen bedoeld is om andere gebruikers niet te storen. De landingspartij kan ook een scherm achter in het voertuig hebben, waarop vóór het afstappen informatie over de omgeving wordt weergegeven. De commandant kan een scherm hebben zoals andere bemanningsleden, maar met meer functionaliteit, bijvoorbeeld met de mogelijkheid om beslissingen over gevechtsbesturing en informatie over wapens weer te geven.
Veel verschillende sensoren zijn al geïnstalleerd in gepantserde voertuigen en nachtzichtsystemen moeten in deze beperkte ruimte een plek voor zichzelf vinden. Er is weinig ruimte beschikbaar in de machine voor meer displays en daarom is het een uitdaging om informatie van sensoren en camera's door de machine te verspreiden.
Nachtzichtsystemen voor de belangrijkste kanonnen van het AFV zijn naast elkaar geplaatst of geïntegreerd in het zicht van de schutter, dat meestal in het voertuig naast het kanon is geïnstalleerd. De bewapening kan een groot kaliber 120 mm tankkanon zijn, middelzware kanonnen (20 mm 30 mm of 40 mm) of zelfs machinegeweren van 7, 62 mm of 12, 7 mm kaliber in een op afstand bestuurbare wapenmodule (DUMV). Pistoolviziersystemen omvatten voornamelijk gekoelde warmtebeeldsystemen en kunnen daarom werken op afstanden van meer dan 10 km.
Lundberg zei dat de dag- en nachtvizieren van de schutter zijn uitgelijnd met de as van het kanon, dat wil zeggen dat hij zal kijken waar het kanon is gericht en niet in andere richtingen.
“Het bereik van dit vizier moet overeenkomen met het bereik van het kanon, en het kanon heeft een vrij groot bereik. Daardoor heeft hij een vrij smal gezichtsveld, het is alsof je door een rietje kijkt… maar hier moet de pijl zien en schieten."
Koud blijven?
Ongekoelde infraroodcamera's gebruiken microbolometertechnologie, wat in wezen een kleine weerstand is met een siliconenelement dat reageert op warmtestraling. Veranderingen in temperatuur worden bepaald door de intensiteit van de emissie van fotonen. De microbolometer detecteert dit en zet de metingen om in een elektrisch signaal, dat op zijn beurt kan worden omgezet in een beeld.
Ongekoelde sensoren werken in de regel in het LW1R-bereik (7-14 micron), dat wil zeggen dat ze door rook, mist en stof kunnen "kijken", wat belangrijk is op het slagveld en in andere situaties.
Gekoelde apparaten gebruiken een cryogeen koelsysteem om de detector op -200 ° C te houden, waardoor deze gevoeliger is voor zelfs kleine temperatuurveranderingen. Detectoren van dergelijke apparaten kunnen zelfs een enkele geraakte foton nauwkeurig omzetten in een elektrisch signaal, terwijl ongekoelde systemen meer fotonen nodig hebben om metingen uit te voeren. Gekoelde sensoren hebben dus een groot bereik, wat het proces van het vastleggen en neutraliseren van doelen verbetert.
Maar koelinstallaties hebben ook hun nadelen, de ontwerpcomplexiteit brengt hoge kosten met zich mee en de noodzaak van regelmatig en technisch complex onderhoud. Ongekoelde sensoren zijn goedkoper, gemakkelijker te onderhouden en gaan langer mee omdat ze geen cryogene technologie gebruiken, minder bewegende delen hebben en geen complexe vacuümafdichting vereisen. Welk type systeem hij moet kiezen, zoals altijd, is aan de gebruiker, op basis van de taken die hij oplost.
Golf selectie
Gekoelde schutterskijkers gebruiken nabij [langegolf] infrarood (LW1R) detectoren. Omdat nachtzichtsystemen hierdoor door rook heen kunnen kijken en daardoor minder gevechtsgerelateerde problemen hebben. Ongekoelde systemen maken ook gebruik van dergelijke detectoren, aangezien microbolometers (thermogevoelige elementen) gevoelig zijn bij deze golflengte, maar dit begint nu te veranderen. "Historisch gezien heeft LWIR altijd de voorkeur gehad vanwege de betere rookpenetratie dan MWIR-detectoren die in het midden [middengolf] infrarood werken," zei Horner.
“Tien jaar geleden was dit waar, maar tests en demonstraties hebben aangetoond en bewezen dat er tegenwoordig niet veel verschil is tussen LWIR en MWIR op het slagveld. De gevoeligheid en mogelijkheden van MWIR zijn de afgelopen 10 jaar aanzienlijk verbeterd en vandaag de dag bieden MWIR-camera's nog steeds superieure prestaties en rookpenetratie. Dit leidt ertoe dat mensen de voorkeur geven aan MWIR boven LWIR-detectoren."
Horner voegde toe:
"Het voordeel van MWIR-detectoren is dat ze ook een betere doorlaatbaarheid hebben door vochtige lucht in vergelijking met LWIR-type detectoren, dat wil zeggen, wanneer u in kustgebieden wilt inzetten, vooral in warme klimaten, dan krijgt u betere prestaties met MWIR. niet LWIR. Het wordt een compromisoplossing voor de auto."
Een woordvoerder van het Franse bedrijf Sofradir benadrukte echter dat het verre [kortegolf] infraroodgebied van het spectrum (SWIR) ook zijn toepassing heeft.
“Er zijn twee verschillende toepassingen voor SWIR. Ten eerste kunnen detectoren van dit type een extra oplossing zijn in die gevallen waarin u door rook en stof van verschillende dichtheid en oorsprong, en zelfs (in sommige gevallen) mist moet kijken. Afhankelijk van de atmosferische omstandigheden kan SWIR een grote schijnbare afstand bieden. Ten tweede kun je met de SWIR-detector laserafstandsmeters zien werken op doelaanduiding bij golflengten van 1,6 micron of 1,5 micron. Het wordt dan gebruikt als een waarschuwing dat uw voertuig onder toezicht staat. Je kunt ook de flitsen van kanonnen zien, wat betekent dat SWIR wordt gebruikt om het situationeel bewustzijn te verbeteren en grondvoertuigen te beschermen."
Een woordvoerder van BAE Systems zei:
“Over het algemeen levert LWIR de beste prestaties bij alle weersomstandigheden en andere buitenomstandigheden, terwijl MWIR en SWIR het beste contrast bieden. Het SWIR-beeld heeft als bijkomend voordeel dat het vergelijkbaar is met wat we met het blote oog zien. Dit belangrijke voordeel vergroot de kans op juiste herkenning, wat weer helpt om de kans op incidenten met friendly fire te verkleinen.”
De behoefte aan meer
De frequentere installatie van DUMV op gepantserde voertuigen heeft gevolgen voor de markt voor nachtcamera's. De belangrijkste kanonvizieren zijn geïntegreerd in het platform en daarom kunnen noch het kanon, noch de vizieren te vaak veranderen. Door nieuwe DUMV modulair toe te voegen, kunt u vaker van scope wisselen.
In de afgelopen vijf tot tien jaar waren de standaardwapens die op de DUMV waren geïnstalleerd in de meeste gevallen ofwel een 7,62 mm machinegeweer of een 12,7 mm machinegeweer, dus de vizieren waren in de regel ongekoeld om te passen bij het korte bereik van deze wapens (1-1, 5 km), en dit bepaalde op zijn beurt hun iets breder gezichtsveld dan de vizieren van kanonnen van groot kaliber.
Lundberg merkte echter op dat de situatie aan het veranderen is:
“Momenteel is er een groeiende trend die de installatie van wapens van een groter kaliber (ongeveer 25-30 mm) bepaalt, van waaruit het mogelijk is om op lange afstanden nauwkeurig te richten en uit te voeren, en dit bepaalt de vraag naar vizieren voor DUMV met een groter bereik. Terwijl de industrie vroeger ongekoelde scopen leverde voor 99% van DUMV, verschuift de focus tegenwoordig naar meer functionele ongekoelde en gekoelde scopes die ultrascherpe beelden kunnen leveren. Dit maakt het mogelijk om iets verder te kijken en wapens van een groter kaliber op het doel te richten op lange afstanden van 1, 5-2, 5 km, dat wil zeggen buiten het bereik van de vernietigingsmiddelen van de vijand."
En tot slot willen de commandanten de situatie nog beter onder controle hebben, verder kijken dan de kanonvuren, en daarom was er behoefte aan nachtkijkers met een groter bereik op de DUMV.
De ontwikkeling van nachtzichtsystemen wordt niet alleen bepaald door het grotere bereik, maar ook door de noodzaak om de operaties te vereenvoudigen. Een verouderde warmtebeeldcamera of minder geavanceerde infraroodcamera vereist veel werk, omdat je vaak op knoppen en knoppen moet drukken om een fatsoenlijk beeld te krijgen, terwijl een nieuwe geavanceerde camera direct een hogere beeldkwaliteit kan bieden voor een richtsysteem met minimale tussenkomst van de gebruiker. Een woordvoerder van Controp zei: "Wanneer de meeste elementen geautomatiseerd zijn, kan de operator zich concentreren op de taak zelf en niet worden afgeleid door het werken met het viziersysteem."
Het slagveldvoordeel van nachtzichtsystemen wordt steeds duidelijker. Het doet dit door gebruik te maken van de technologische voordelen van een verbeterde camera met hoge resolutie, door het juiste type systemen voor specifieke taken te gebruiken en door meer bewakingscamera's te integreren in een digitale architectuur die meer sensoren kan ondersteunen en elk bemanningslid van de gegevens kan voorzien. Zij hebben nodig. Afzonderlijk brengen deze verbeteringen geen radicale veranderingen met zich mee, maar samen kunnen ze een voordeel opleveren in de strijd.
Horner zei dat digitale architectuur een langetermijnoplossing is.
“Als je vanaf het begin digitale architectuur implementeert, kun je 360-graden controle hebben, kun je gemakkelijk toekomstige technologieën, elektronische oorlogsvoeringsystemen, actieve bescherming en langeafstandsbewakings- en verkenningssystemen integreren. Dan kun je veilig je gang gaan en de auto volproppen met aanvullende geavanceerde technologieën."
Lundberg voegde toe:
“De wildgroei aan nachtzicht- en warmtebeeldsystemen gaat in een ongekend tempo. Het leger in het Westen gelooft dat de vijand alleen passieve infraroodtechnologie zal hebben. Dankzij de snelle ontwikkeling van innovatieve technologieën en exportcontroleregels hebben moderne westerse legers een duidelijk voordeel. Het gaat natuurlijk niet om individuele warmtebeeldcamera's en andere nachtkijkers, maar om het hele gepantserde voertuig. Als je een richtkijker op DUMV hebt, dan is het voordeel dat je een paar seconden voor je tegenstander kunt richten, schieten en nauwkeurig raken. In deze opeenvolging van gebeurtenissen dragen nachtzichtsystemen zeker bij aan de overwinning op de tegenstander."
