Ночные поля видения


Компания ВАЕ Systems разработала улучшенные очки ночного видения Enhanced Night Vision Goggle III и семейство оружейных прицелов Family of Weapon Sights-Individual (ENVG III/FWS-I), в которых объединены две технологии ночного видения, что позволяет солдату быстро обнаружить цель без необходимости поднимать оружие на уровень глаз

По мнению отраслевых специалистов, технологии ночного видения, как усиления яркости изображения, так и тепловизионные, готовы развиваться в предстоящие годы по ряду направлений, начиная от разрешающей способности и до подключения к единой сети. Впрочем, это развитие должно быть сбалансировано с получением наименьших массогабаритных и энергопотребительских характеристик.


Системы ночного видения выпускаются разной формы, от очков до прицелов вооружения. Впрочем, в этой сфере имеется существенный прогресс, поскольку ведущие мировые производители стремятся реагировать на потребности пользователей.

Изменения и комбинации

Кристиан Джонсон, директор по развитию бизнеса в Harris Corporation, обратил особое внимание на растущий спрос на двухокулярные очки ночного видения (ОНВ). «Они относительно новые. Последние полгода со стороны американской армии оказывается серьезное давление на производителей, чтобы те были готовы массово поставлять двухокулярные устройства, сухопутных войскам надо переходить от монокуляра и к бинокуляру».

Бинокль ночного видения Lightweight Night Vision Binocular (F5032), выпущенный компанией Harris в конце 2016 года, легче всех предыдущих моделей. Он значительно снижает усталость глаз в продолжительных задачах за счет объективов с регулируемыми диоптриями, то есть система может быстро настраиваться под зрение своего оператора.

В компании Harris также наблюдают за смещением динамики рынка, где популярность завоевывают системы с белым люминофором. Первоначально выпуск подобных систем определялся потребностью специальных сил, но в настоящее время стал общей тенденцией. Компания не имеет особой точки зрения на преимущества белого против зеленого люминофора и наоборот, хотя во всё больших количествах производит системы с белым люминофором. Однако зеленый люминофор на сегодняшний день очень широко распространен.

В документах компании поясняется что «белый люминофор дает черно-белое изображение, которое может казаться более привычным для глаза. В некоторых ситуациях пользователи заявляют о лучшем контрасте между объектами наряду с более высоким разрешением картинки на больших дистанциях».

«С другой стороны зеленый люминофор использует с выгодой длины волн, которые оптимизируют восприятие мозгом контраста и деталей сцены. Зеленый падает точно в середину цветового спектра глаза, позволяя пользователям лучше определять и интерпретировать обстановку в ночных условиях».

Джонсон пояснил, что Harris делает в основном акцент на технологии усиления яркости изображения (УЯ), хотя и использует технологию совмещения в линейке биноклей i-Aware TM-NVG Fusion (F6045), где объединение изображений с УЯ и тепловизионного (ТПВ) обеспечивается посредством оптического наложения. «Мы улучшили ситуационную осведомленность, ведь оператор может смотреть сразу в оба канала. Например, с совмещением изображений вы можете видеть сквозь туман и другие препятствия, чего УЯ не позволяет делать. Но с УЯ вы можете видеть через стекло, чего не может дать тепловизионная технология. Поэтому их комбинация повышает уровень ситуационной осведомленности оператора, что происходит вокруг него».

Как следствие, бинокли семейства F6045 повышают боевую эффективность в ночных и дневных задачах, а также обеспечивают передачу видео в реальном времени для средств тактической разведки. Эти бинокли позволяют пользователю соединяться с различными элементами боевого порядка, вплоть до штаба роты.

По мнению Эндрю Овена, представителя компании FLIR Surveillance, последние несколько лет возможности тепловидения быстро росли с акцентом на повышение разрешения и меньший размер пикселя в форматах НD при одновременном сохранении почти тех же физических размеров, как у сенсоров со стандартным разрешением. Последние также получили преимущества от этого процесса, поскольку меньшие размеры пикселей позволяют уменьшить размер и конечную стоимость систем. Результат хорошо заметен в современных инфракрасных сенсорах ближнего, среднего и дальнего действия.

Компания FLIR производит линейку прицелов с наложением изображений, включая продвинутый тепловизионный прицел ThermoSight T75, снайперский прицел HISS-XLR (High-Performance Sniper Sight) и ночной прицел ADUNS-S (Advanced Dual-Band Night Sight).

Ночные поля видения


Семейство неохлаждаемых тепловизионных оружейных прицелов NOA компании Meprolight завоевало популярность на рынке дальнобойных снайперских винтовок

На цели

Компания ВАЕ Systems является одним из ведущих игроков в сфере систем визуализации, в частности благодаря своей работе с американской армией. Дейв Харрольд, руководитель направления сенсорных и прицельных систем в компании, одним из приоритетных направлении назвал работы по развитию технологии так называемого быстрого обнаружения цепей - rapid target acquisition (RTA). Идея базируется на беспроводном видеоинтерфейсе между очками и оружейным прицелом, когда изображение с высоким разрешением может передаваться на очки ночного видения и просматриваться на дисплее с высокой четкостью в реальном времени. Это исключает зависимость оператора от подсветки лазером, которая может выдать его противнику.

«Развитие беспроводной технологии RTA позволяет пользователям быстро обнаруживать и захватывать цели с любого места без поднесения оружия к глазам, что повышает безопасность солдата и одновременно его эффективность при работе по цели»,- сказал Харрольд.

RTA используется в программе по улучшенным очкам ночного видения и семейству прицелов вооружения ENVG III/FVTS-I (Enhanced Night Vision Goggle III and Family of Weapon Sights - Individual), в которой компания ВАЕ сотрудничает с американской армией. В этих системах объединены технологии УЯ и ТПВ: первая обеспечивает владение обстановкой, а вторая повышает точность прицеливания. Семейство оружейных прицелов Family of Weapon Sights-Crew Served (FWS-CS) предлагает пулеметчикам возможность поражения целей на больших дистанциях.

По мнению представителя компании Thales, возможности ночного видения повысились и «более не ограничены несколькими счастливыми странами». Он заострил внимание на ряде новых тенденций, например, на совершенствовании неохлаждаемых ИК-систем, которые уже в настоящее время выдают изображение с высоким разрешением. Он уверен, что через несколько лет компания Thales «предложит линейку нынешних приборов обнаружения целей дальнего действия, но со всеми преимуществами неохлаждаемых устройств: быстрое время начала работы, бесшумность, сниженная стоимость, высокая надежность».

Израильская компания Meprolight производит линейку устройств ночного видения разных типов - УЯ, ТПВ и цифровые. Менеджер по продукции Ави Кац сказал, что неохлаждаемые оружейные прицелы семейства NOA завоевали популярность на рынке дальнобойных снайперских винтовок. Впрочем, системы с УЯ стоят дешевле и по сравнению с тепловизорами используются чаще при работе по целям на средних дистанциях.

«Как только вы идете по пути повышения стоимости, военные начинают использовать изделия в зависимости от своих конкретных потребностей. По моему мнению, усилители яркости используются чаще, чем тепловизоры по большей части из-за стоимости».

В январе на выставке Shot Show 2018 в Лас-Вегасе компания Meprolight представила прибор NYX-200. В этом мультиспектральном оружейном прицеле совмещены неохлаждаемая тепловизионная камера и цифровая дневная/ночная камера, что повышает уровень владения обстановкой за счет использования технологии RTA при любых уровнях или условиях освещенности.

«Требования современного поля боя вынуждают носить солдат большое количество систем, сенсоров и оборудования, - сказал представитель компании Meprolight. - Вес этого снаряжения и необходимость работать с массой устройств снижают боевую эффективность и может негативно сказаться на уровне безопасности солдата. Чтобы решить эти проблемы и улучшить качество работы современного солдата, мы разработали прицел NYX-200».

Баланс мощности

Стоимость и массогабаритные и энергопотребительские характеристики (МГЭХ) должны выравниваться с боевыми требованиями к солдатским системам, где ключевыми требованиями являются масса и время работы от аккумуляторов.

Харрольд сказал, что солдаты перегружены из-за того, что должны носить множество батарей для запитывания своих устройств. Им нужны легкие, небольшие, высококачественные оружейные прицелы, что максимально повысить их мобильность на земле. Компания ВАЕ сводит размеры и массу к минимуму за счет использования технологии 12 мкм. «Это позволяет получить более легкие и компактные системы. Наши системы также потребляют меньше энергии по сравнению с традиционными охлаждаемыми системами, что, в конечном счете, уменьшает носимый вес, поскольку теперь требуется меньше аккумуляторов».

Впрочем, в компании Harris полагают, что будет сложно изготовить систему существенно легче ее бинокулярного прибора F5032 (весит менее 500 грамм) без ухудшения конструктивной целостности системы. «В известной мере мы нашли золотую середину, если пойдете по пути облегчения, то проиграете в прочности системы, - сказал Джонсон. - Наши изделия проходят расширенную программу испытаний, одобренную американской армией. Наши очки и трубки должны пройти очень жесткие тесты. Если мы начнем облегчать их, то они начнут ломаться».

Энергопотребление базовых систем с УЯ относительно низкое. Монокуляр Harris AN/PVS-14, например, может работать от одной батарейки АА свыше 24 часов.


Производители прогнозируют, по меньшей мере, еще 10-20 лет спроса на системы с усилением яркости изображения, которые смогут предложить ряд преимуществ по сравнению с тепловизионными технологиями

Впрочем, Джонсон пояснил, что положение дел меняется с развитием технологии. «Вы сталкиваетесь с повышенным энергопотреблением у систем со слиянием изображений, когда вы добавляете тепловизионную камеру, когда вы добавляете дополненную реальность. Все эти технологии потребляют энергию и тем самым переносят проблему на пользователя». Компания Harris работает над увеличением продолжительности работы нашлемных систем.

«Размеры, масса и энергия всегда являются проблемой, мы постоянно работаем в этом направлении, - продолжил Джонсон. - Но, по моему мнению, мы не увидим очки существенно легче тех, над которыми мы работаем сейчас, а это ведь меньше 500 грамм».

Он подчеркнул, что оптимизация МГЭХ не должна проводиться за счет высоких эксплуатационных характеристик - мантра, которую компания FLIR Surveillance закладывает в основу своих проектов. Он добавил, что разработки, направленные на повышение разрешения, уменьшение размера пикселя и расширение диапазона рабочих температур, помогают сохранить этот баланс и увеличить срок службы систем. Прогресс здесь в основном связан с использованием многоэлементных фотоприёмников, работающих в средневолновой и длинноволновой ИК-областях спектра.

В итальянской оборонной компании Leonardo считают, что, несмотря на преимущества использования новых материалов или новых типов аккумуляторов, существуют определенные пределы совершенствования МГЭХ, особенно при реализации новых запросов заказчиков касательно возможности подсоединения в сеть.

Полностью электронно-оптический

Трубки усиления яркости изображения или электронно-оптические преобразователи являются ключевым компонентом устройств ночного видения. Эти системы в последние годы развивались по нескольким направлениям, считают в компании Photonis.

По мнению представителя этой компании Марка Денеса, МГЭХ являются ключевым фактором. Акцент на массу особенно актуален сегодня, учитывая возросший спрос на бинокуляры, которые по природе своей тяжелее монокуляров. «МГЭХ очень важны, ведь каждый грамм ложится на плечи оператора», - заметил Денес.

Компания Photonis производит электронно-оптические преобразователи диаметром 16 мм, что дает снижение массы до 40% по сравнению с трубками 18 мм и позволяет производителям конечной продукции снижать вес своих систем. Компания также сократила энергопотребление своих трубок и улучшила функцию автостробирования, что позволило увеличить продолжительность работы от аккумуляторов.

Компания Photonis производит различные ЭОП, включая трубки XD-4 и XR5, а также трубку 4G, которая была показана на выставке Eurosatory 2014. В компании заявляют, что стандарт, устанавливающий требования к рабочим характеристикам трубки 4G, позволил увеличить дальности обнаружения. Photonis выиграла несколько крупных проектов для своей технологии 4G, поскольку плотно работала с сообществом сил специальных операций и другими военными операторами по повышению возможностей этого устройства, включая более быстрое автостробирование и большие дистанции обнаружения распознавания и идентификации.

Эти трубки поступают производителям для интеграции в оптические прицелы, монокуляры, бинокуляры и другие системы с усилением яркости изображения. Компания в настоящее время работает над дальнейшим повышением характеристик трубок 4G, а также разрабатывает цифровые сенсоры ночного видения, которые она интегрирует в системы с наложением изображений и прицелы, наземные и морские платформы.


Преимущества объединения канала усиления яркости изображения и инфракрасного канала четко представлены на рисунке. Слева только усиление яркости, справа изображение с гораздо большей детализацией благодаря тепловизионному модулю

Оба хороши

По мнению Денеса, тепловизионные системы становится популярнее технологии УЯ, поскольку при росте объемов производства значительно снижется их стоимость. Обе технологии имеют различные задачи и различные преимущества, их возможности зависят от местности, погоды и других факторов. ТПВ было популярно в задачах обнаружения - и до некоторой степени распознавания, но системы с УЯ «до сих пор востребованы из-за лучшей идентификации и ситуационной осведомленности».

«В идеале солдатам необходимы обе технологии ночной видимости, - признал Денес. - Они скорее должны рассматриваться в качестве расширения друг друга, а не как замена одной на другую».

Слияние может предоставить «лучшее обоих миров». ЭОП с высокими характеристиками пока обеспечивают лучшее изображение, чем их цифровые аналоги, «но это как сравнивать круглое с мягким».

«Цифровые системы становятся популярными на наземных и воздушных платформах, - добавил Денес, - поскольку МГЭХ здесь не являются столь серьезной проблемой как в случае со спешенным личным составом». Он ожидает, что солдаты будут и далее использовать технологию УЯ из-за её возможностей, низкой массы и относительной дешевизны.

По мнению Денеса, рынки для цифровых систем и ЭОП просто разные. Компания Photonis и ее военные заказчики считают, что ЭОП «по меньшей мере, будут востребованы еще 10 лет, в результате научных исследований будет реализована масса усовершенствований по ряду направлений, от чувствительности до совмещения с тепловизионной картинкой».


Производители отмечают растущий спрос на бинокуляры в отличие от монокулярных конфигураций, но эти устройства должны еще «подтянуть» свои МГЭХ до необходимого уровня

В поисках соединения

По мнению компании Leonardo, потребность в постоянном поддержании связи на поле боя определяет доступность компонентов, которые позволяют получить сетецентрические возможности. На перспективу в компании ожидают широкое применение в оптических компонентах технологий Wi-Fi, Bluetooth и GPS, более тесно интегрирующие их в цепь оперативного управления.

Ручной прибор разведки и целеуказания Linx этой компании базируется на охлаждаемой матрице и предназначен для всепогодного наблюдения и обнаружения. Прибор относится к сетецентричным системам, позволяя пользователю обмениваться через сеть изображениями и данными.

В компании FLIR считают способность к взаимодействию, определяемую требованием заказчиков, ключевой характеристикой военных приложений. «В солдатские системы в настоящее время интегрированы дешевые коммуникационные микросхемы с низким энергопотреблением, - пояснил ее представитель. - Двухсторонняя связь обеспечивает поддержку удаленным пользователям и повышает уровень ситуационной осведомленности, включая информацию от соседних разведывательных средств».

По мнению Джонсона, системы становятся «умнее». Например, дополненная реальность интегрируется в дисплеи, добавляя еще один слой информации для солдата, тогда как технология становится всё более сетевой. «Системы ночного видения являются одной из частей сетевого окружения солдата, делясь тем, что видят для формирования общей оперативной картинки, которая выдается всему подразделению или передается на более высокий уровень».

Представитель компании Thales отметил также растущий уровень оцифровки систем, открывающий дверь для дополненной реальности. Предложения компании на рынке включают прибор ночного видения BONIE-DI/IRR I2 - «умную» сетевую систему, в которой совмещаются два типа изображений. Система позволяет пользователям визуализировать в дополненной реальности специфические данные, например, GPS, что повышает уровни владения обстановкой и взаимодействия.

Серьезное внимание было уделено потенциалу полностью цифровых ПНВ, хотя, по мнению Джонсона, технология «пока не совсем отработана. Мне кажется, что пока не стоит ждать от нее полной отдачи. Компания Harris проводит большой объем исследований в этой области. Нужен реальный технологический прорыв прежде, чем мы получим носимый на голове цифровой сенсор. Господствовать на рынке систем ночного видения в следующие 15-20 лет будут аналоговые оптические преобразователи, пока им на смену не придет что-то прорывное».

Джонсон подтвердил, однако, что можно встроить какие-то цифровые элементы в аналоговые системы. «В нашей солдатской системе F6045 мы взяли аналоговую систему и связали ее с сетью, тем самым привнесли цифровые возможности, но мы пока используем аналоговые ЭОПы потому, что на данный момент нет ничего лучше. Это отработанная и надежная технология, которая пока не собирается сдавать позиции».

Господин Кац согласился, что цифровая технология ночного видения находится в самом начале пути, но полагает, что она получит быстрое развитие в предстоящие годы.

Харрольд также прогнозирует, что, в конечном счете, системы с УЯ устареют и будут полностью заменены цифровыми системами, которые смогут сами обновляться за счет своих алгоритмов. Он добавил, что промышленность, скорее всего, будет «двигаться к полностью интегрированным системам с беспроводным энергоснабжением, которые объединят портативные источники питания, оружейные прицелы и ПНВ и которые смогут работать без отдыха днем и ночью».


Компания Leonardo предлагает ручной прибор наблюдения и целеуказания Linx, который базируется на охлаждаемой матрице. Сетецентричный прибор всепогодного применения позволяет пользователю обмениваться по сети данными и изображениями

Движение вперед

Имея четкое представление о других сегментах рынка, Кац считает, что «произойдет революция в разрешении тепловизионных систем».

В компании FLIR в свою очередь ожидают увидеть более сильный акцент на обработку изображений и управление питанием с целью снижения зависимости от оптики с большим фокусным расстоянием для больших дистанций и повышения вероятности идентификации целей. Там считают, что «обработка изображений при низком энергопотреблении, улучшающая качество картинки в реальном времени, позволяет повысить уровень доверия при идентификации объекта и обнаружении угрозы».

В последние годы в стандартных системах появились функции выравнивания гистограммы, цифрового подчеркивания деталей и электронной стабилизации. «Этот процесс продолжится по мере развития алгоритмов обработки, в результате чего снизится нагрузка на пользователя, а также ускорится процесс распознавания и идентификации целей».

Использование микродисплеев с высоким разрешением в комбинации с сенсорами с пикселем меньшего размера, обработкой изображений с низким энергопотреблением и беспроводными коммуникациями повышает МЭГХ и способствует развитию возможностей разведки, наблюдения и целеуказания.

Харрольд сказал, что в предстоящие годы дополненная реальность «станет важнейшей технологией для этих систем, она будет интегрирована в будущие прицелы и очки». В приборе ночного видения, работающем в качестве основного дисплея солдата, дополненная реальность обеспечит его важной информацией и тем самым повысит его боевую эффективность.

Это даст ряд преимуществ. Общая оперативная картинка с дополненной реальностью позволит пользователям повысить уровень владения обстановкой. Эта информация могла бы помочь в ряде задач, например, доступ к видео с беспилотника, история применения взрывных устройств в данном районе, идентификация союзных и своих сил, трехмерная карта местности и тому подобное, а также предоставить интерфейс для совместного ведения боевых действии обитаемых и необитаемых платформ.

По материалам сайтов:
www.policemag.com
www.recoilweb.com
www.harris.com
www.baesystems.com
www.thalesgroup.com/
www.flir.com
www.leonardocompany.com
www.meprolight.com
www.photonis.com
spec-naz.org
pinterest.com
www.shutterstock.com
Автор:
Николай Антонов
Ctrl Enter

Заметили ошЫбку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

10 комментариев
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.
Уже зарегистрированы? Войти