Военное обозрение

Выйти из тьмы: новые веяния в ночном видении

19
Электронно-оптические и инфракрасные технологии наделяют небольшие наземные подразделения способностью «видеть ночью» с тем, чтобы более эффективно проводить операции в условиях нулевой или ограниченной видимости. Впрочем, поскольку системы первого и второго поколений завоевывают все большую популярность, вооруженные силы многих стран в настоящее время стремятся получить эти передовые технологии с целью сохранения тактического превосходства в современном комплексном боевом пространстве.



Тактические устройства ночного видения остаются важнейшим компонентом снаряжения наземных десантных подразделений, проводящих наступательные действия и разведывательные миссии


Значительные усилия, направленные на повышение эффективности боевых действий в ночное время, прилагает министерство обороны США, которое изучает несколько новых концепций, способных не только предложить новые устройства ночного видения с оптимальными характеристиками, но также интегрировать новые возможности в базовые модели с целью повышения уровня владения обстановкой отдельным солдатом и небольшим подразделением.

Овладеть ночью


По мнению Дарелла Хеклера, руководителя сектора ночного видения в Harris Corporation Communications Systems, промышленность должна учитывать множество важнейших требований в обеспечение американских и других международных программ.

Представитель компании Harris Corporation пояснил, что рынок оптико-электронных/инфракрасных (ОЭ/ИК) систем способен сегодня обеспечить не просто небольшие подразделения. Устройства ночного видения в настоящее время способны повысить уровень ситуационной осведомленности боевых и разведывательных групп за счет интеграции дополненной реальности, виртуальной реальности и машинного обучения.

«Мы видим, что рынок ночного видения становится больше, чем просто рынком визуальной ситуационной осведомленности как это было в прошлом. Раньше ночное видение просто позволяло нашему пользователю видеть в периоды ограниченной видимости, связанной с низкой освещенностью. Сегодня будущее собирается опереться на эту технологию и при этом обеспечить пользователя дополнительными возможностями».


Напомнив о развивающихся оперативных требованиях вооруженных сил многих стран, Хеклер добавил: «Системы, которые включают технологию объединения сенсоров [ОЭ/ИК], способность отправлять и принимать важную информацию посредством своих визуальных систем (дневных и ночных), системы позволяющие пользователю стать сенсором, всё это в будущем станет первостепенным».

Интегрированные решения


Схожие потребности рассматриваются Командованием сил специальных операций и армией США, которые уже начали исследования специализированных концепций с тем, чтобы посмотреть, как эти срочные оперативные потребности могут быть упрощены в ближне- и среднесрочной перспективе.

В сфере технологии ночного видения ведется большая теоретическая и практическая работа. В качестве одного из примеров можно привести промышленный семинар, проведенный в ноябре прошлого года в Лаборатории прикладной физики в Балтиморе, на котором рассматривались интеграция дисплеев с дополненной и виртуальной реальностью с проекционными дисплеями ночного видения HUD (head-up display), а также программное обеспечение дополненной реальности с целью «улучшения оптических характеристик» существующих устройств.

На этом семинаре, организованном Отделом технологий быстрого реагирования, входящим в структуру минобороны США, рассматривались разработки в области слияния данных различных сенсоров и их последующая обработка, а также проблемы целеуказания, поскольку военное руководство США разрабатывает стратегические планы по широкому внедрению в войска перспективных технологий и устройств ночного видения.

Параллельно американская армия ведет работу над своей интегрированной системой визуального дополнения IVAS (Integrated Visual Augmentation System), которая окружает бойца цифровыми данными о тактической обстановке с целью обеспечения наземных подразделений «повышенной летальностью, мобильностью и ситуационной осведомленностью для достижения превосходства над нынешними и будущими противниками».

Концепция IVAS, предназначенная для развития возможностей существующих нашлемных оптико-тепловизионных дисплеев, включая модели PVS-5, -7, -14 и -31, PSQ-40 ENVG III и прототип бинокуляра ENVG-B, направлена также на создание сверхкомпактных тепловизионных и низкой освещенности модулей со стандартными интерфейсами. Они могут подсоединяться к общей электронной архитектуре солдата и отделения, интегрироваться в проекционные дисплеи, в программу модернизации солдата Nett Warrior 3.0, с алгоритмами и программным обеспечением дополненной реальности, интерфейсами машинного обучения и показателями огневой эффективности отделения.

По словам представителя армии, выступавшего на этом мероприятии, эти новые технологии будут использованы для обеспечения «основанных на правилах планирования и принятия решений, количественного распознавания образов, определения изменений и обеспечения идентификации».

Представитель армии США не смог предоставить дополнительные подробности касательно этой деятельности. Впрочем. источники в промышленности, связанные с этой программой подтвердили, что Управление ночного видения и электронных сенсоров (одна из структур армии) продолжает изучение «развития и стандартизации сенсорных модулей с агрессивными размерами, весом и энергопотреблением для наголовных и носимых вариантов с целью повышения возможностей будущего солдата».

Опытно-конструкторские работы, как ожидается, включат разработку неохлаждаемых устройств, работающих в ближней [длинноволновой] ИК-область спектра, и комбинированных цифровых сенсоров, работающих при низкой освещенности и в дальней ИК-области спектра, с целью дополнения существующих ОЭ/ИК решений, как было уже сказано выше. В проекте примут участие порядка 40 игроков, включая BAE Systems. Harris Corporation, L3 Technologies и SA Photonics.

В ноябре компания Microsoft Corporation получила контракт от министерства обороны стоимостью 479 миллионов долларов в обеспечение программы IVAS. Согласно официальному заявлению на сайте Federal Business Opportunities, компания получила задачу на поставку в течение двух лет аппаратного и программного обеспечения, а также интерфейсов для поддержки программы IVAS; запланирована начальная партия объемом более 2500 опытных образцов для демонстрации технологий.

Ни армия, ни компания Microsoft не смогли раскрыть детали контракта, хотя представители промышленности сообщили, что последняя планирует интегрировать свой проекционный дисплей HoloLens в концепцию IVAS с целью изучения дальнейших путей развития.

Согласно документации Microsoft, технология HoloLens объединяет виртуальную реальность и реальную окружающую среду в смешанную «комбинированную реальность». Подсистемы, интегрированные в это устройство, могут управляться посредством «голосовых, физических команд и направлением взгляда».

Как пояснил Хеклер, компания Harris Corporation в соответствии с собственным планом развития устройств ночного видения продолжает изучать новые технологии для системы IVAS с целью совершенствования поддержки бойца следующего поколения. Особый акцент уделяется «как можно более быстрому» внедрению и интеграции новой технологии в существующие устройства.

«ОЭ/ИК системы с сетевым интерфейсом и/или дополненной реальностью окажут огромное влияние на заказчиков, стремящихся получить лучшую ситуационную осведомленность на поле боя», — заявил Хеклер.

Выйти из тьмы: новые веяния в ночном видении

На рынке устройств ночного видения бинокулярные решения начинают преобладать над монокулярными


Быстрое развитие


Впрочем, учитывая, что начальные поставки опытных образцов с технологией IVAS и их оценка американской армией не ожидаются в ближайшие, по меньшей мере, два года, многие производители на рынке ОЭ/ИК-устройств по-прежнему делают акцент на более быстрореализуемых модернизациях существующего оборудования.

Описывая текущее состояние рынка устройств ночного видения и краткосрочные решения, Хеклер сказал: «Сейчас самое лучшее время для мировой промышленности систем ночного видения. Мы видим высокий спрос в сфере ночного видения и мы видим переход на технологию белого люминофора практически во всем мире. Переход от монокулярных систем к бинокулярным по-видимому, также набирает темпы, все наши заказчики хотят более высокие характеристики. Мы считаем, что спрос на системы с более высокими характеристиками и переход к белому люминофору и бинокулярным системам продолжится в следующие несколько лет».

Растущий интерес к бинокулярным устройствам ночного видения с белым люминофором подтверждает новейшее требование Корпуса морской пехоты США, который в ноябре 2018 года опубликовал проект запроса предложений по своему бинокулярному устройству ночного видения SBNVG (Squad Binocular Night Vision Goggle).

Согласно официальным документам, также опубликованным на сайте Federal Business Opportunities, КМП ищет модульное бинокулярное устройство с белым люминофором с усилением яркости изображения и с интегрированным неохлаждаемым тепловизионным сенсором, а также внешний источник питания к нему и соответствующее крепление на шлем.

Требованиями предусматривается пара 18-мм электронно-оптических преобразователей, способных собираться в модульную конфигурацию для того, чтобы пользователи, предпочитающие смотреть одним глазом, при необходимости могли переделать устройство в монокуляр. Кроме того, предлагаемые технологии должны обеспечивать помимо работы от собственной батареи подсоединение через внешний разъем к блоку аккумуляторов.

Наконец, общий вес выбранного устройства SBNVG — включая сенсоры, электронно-оптический преобразователь и тепловизионный сенсор, внешний блок аккумуляторов, кабели, объективы и легкие футляры — должен быть менее 1,2 кг. Впрочем, запросом предложений оговаривается, что «вес системы не включает монтажные кронштейны, крепимые к шлему, который имеет интерфейс с устройством позиционирования, ни какой-либо другой интерфейс крепления, постоянно крепимый к шлему».

Требование по SBNVG рассматривается в качестве промежуточной возможности для КМП США, который к 2021 году также планирует получить 3100 очков ночного видения ENVG-B производства L3 Technologies.

Устройство ENVG-B уже было выбрано американскими сухопутными войсками, с 2019 по 2021 год будет закуплено для различных армейских структур более 10000 систем, первоначально в варианте монокуляра и позднее в бинокулярных конфигурациях.

В июне 2018 года в рамках трехлетнего контракта армия выдала компании L3 Technologies контракт стоимостью 391 миллион долларов на поставку очков ночного видения ENVG-B. «Белый люминофор и решение с двумя трубками позволяют пользователям не отстать от почти равных соперников, повышая маневренность и улучшая целеуказание на всем поле боя», — заметил директор компании.

Устройство ENVG-B, которое также рассматривается в качестве возможного кандидата для концепции IVAS, способно интегрировать отдельный ИК-канал, который с целью повышения вероятности обнаружения цели может быть объединен с каналом усиления яркости изображения. Дополнительными требованиями предусматривается возможность подключения к сетевым устройствам, например программируемой радиостанции и смартфону/планшету конечного пользователя, входящих в программу модернизации солдата Nett Warrior.

«Эта технология улучшают способность оператора локализовывать и захватывать угрозы и оценивать изображения общей оперативной обстановки, — отметил представитель компании L3 Technologies. — ENVG-B также включает новый дисплей высокого разрешения и встроенную беспроводную сеть, функцию быстрого захвата цели и алгоритмы дополненной реальности для взаимодействия с перспективными системами солдата при одновременном улучшении взаимодействия и расширении сферы применения».

Кроме того, компания L3 Technologies предлагает еще одно устройство в виде нашлемных панорамных очков ночного видения GPNVG (Ground Panoramic Night Vision Goggle). Впрочем, в компании подтвердили, что очки GPNVG пока не планируется модернизировать в рамках программы IVAS.

По данным компании, GPNVG обеспечивают поле зрения по горизонту 97°, что позволяет «вести наблюдение и/или идентификацию целей в условиях низкой освещенности, когда необходима повышенная прочность и ударостойкость».

Совмещение каналов


Между тем, компания Harris Corporation предлагает свои очки ночного видения i-Aware TM-NVG (Tactical Mobility-Night Vision Goggle) в монокулярной и бинокулярной конфигурациях. В них реализовано совмещение изображений с двух каналов, низкой освещенности и инфракрасного.

Благодаря развитию технологии дополненной реальности на полупрозрачный дисплей устройства TM-NVG выводятся координаты GPS, топографические элементы, текстовые сообщения и информация о цели. Другие возможности позволяют пользователю видеть изображения напрямую с удаленных сенсоров наблюдения и сбора информации, включая изображения со специальных разведывательных самолетов и беспилотников.

Устройство TM-NVG имеет поле зрения 33°, разрешение длинноволнового ИК-датчика 320x240, разрешение видеоизображения 640x480 с частотой до 10 кадров в секунду. TM-NVG также имеет разъем USB 2.0 и питается от четырех аккумуляторов АА, позволяющих непрерывно работать с устройством в течение 7,5 часов.

В октябре 2018 года компании Harris Corporation и L3 Technologies объявили о слиянии, хотя представители компаний не могли ничего сказать о планах новой фирмы Harris L3 Technologies no разработке устройств ночного видения.


На рынке ночного видения продолжается переход от дисплеев на основе зеленого люминофора к дисплеям на основе белого люминофора


Работа при нулевой видимости


Помимо США растет потребность в технологии КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник), которая существенно повышает качество проведения операций в условиях низкой и нулевой освещенности. Несколько компаний в настоящее время представляют вооруженным силам многих стран готовые продвинутые решения.

На выставке Africa Aerospace and Defence в Южной-Африканской республике, проводившейся в сентябре 2018 года, компания Photonis представила новейшее устройство из своего семейства цифровых камер Nocturn, созданное для удовлетворения потребностей военных в нашлемных устройствах и прицелах вооружения, которые имеют функцию слияния изображений с двух каналов.

Впервые представленное широкой публике на выставке Eurosatory 2018, устройство EBCMOS базируется на цифровой КМОП-камере Nocturn компании Photonis и отличается меньшим форм-фактором и увеличенным разрешением изображения по сравнению с другими устройствами ночного видения.

«Большинство требовательных приложений визуализация в условиях экстремально низкой освещенности требует продвинутых цифровых решений, — пояснил представитель Photonis. — EBCMOS — это электронно-оптический преобразователь, в котором микроканальные пластинки и фосфорный экран заменены специальным КМОП-фотоприемником. Устройство EBCMOS, в настоящее время доступное с двумя разрешениями 2 и 4 мегапикселя, предоставляет пользователям более высокое разрешение и более контрастное изображение».

Еще один игрок на рынке технологий КМОП, компания Rochester Precision Optics, предлагает военным свое КМОП-устройство ночного наблюдения CNOD (CMOS Night Observation Device). Среди покупателей этого прибора американское Командование Силами специальных операций и Управление по борьбе с наркотиками.

Представитель компании сказал, что технология КМОП позволяет получить более точное и четкое изображение для пользователей, действующих в сложных боевых условиях, включая населенные пункты и ближний бой.

По словам представителя компании Rochester Precision Optics, устройство CNOD доступно в различных конфигурациях, включая модель RSM для правоохранительных органов, модель LD для военных заказчиков и модель DR для работы на больших дистанциях. «CNOD имеет высокое разрешение, полностью цифровую дневную /ночную оптику, оптимизированную для работы в качестве монокуляра наблюдения, отдельного прицела вооружения или крепимого дополнительного прицела».

Система, которая работает в диапазоне 500-1800 нм, способна обнаруживать свои и чужие лазерные указатели и дальномеры — функция полезная и востребованная вооруженными силами, действующими во все более плотном боевом пространстве, где устранение конфликтных ситуаций между сторонами остается первостепенной задачей.

Устройство CNOD весит 520 грамм и питается от батареек типа CR123, имеет цифровое увеличение 6х, а также функцию передачи фото и видео с высоким разрешением другим участникам боевой операции.

Достижение успеха


На основе технологии КМОП компания Absolute Darkness to Vision (AD2V) также разрабатывает ручные, нашлемные и устанавливаемые на оружие устройства и поставляет их немецкому министерству обороны.

По сравнению с альтернативными очками ночного видения, доступными на рынке в настоящее время, цифровая система ночного видения Luxiter PM1 компании AD2V отличается уменьшенными размерами. По словам Вильгельма Гронауэра из компании Griffity Defense (европейский дистрибьютор фирмы AD2V), цифровое устройство Luxiter PM1 способно «записывать и экспортировать потоковое видео, генерируемое собственной матрицей, импортировать данные из внешних источников, а также контролировать команды с устройств и выдавать текстовые сообщения».

При массе менее 300 грамм прибор Luxiter PM1 имеет разрешение 795x596 пикселей и изменяемое поле зрения, варьирующееся от 19° до 56°. Впрочем, прибор разрабатывался для относительно небольших дальностей; Гронауэр подтвердил, что устройство обеспечивает обнаружение и идентификацию объектов на максимальной дальности 100 метров.

Кроме того, Гронауэр пояснил, что КМОП-сенсор минимизирует любые негативные оптические эффекты в поле зрения оператора во время ведения огня в ограниченных пространствах, и добавил, что устройство Luxiter PM1 оснащено инфракрасным осветителем для действий в условиях низкой освещенности.

«Цифровые черно-белые экраны позволяют лучше распознавать объекты и быстрее принимать решения, в то время как мгновенные переходы от темноты к свету и обратно компенсируются устройством и на пользователя влияния не оказывают».


Устройство может быть также дополнено внешней камерой Luxiter EC-2H с тем, чтобы пользователи могли получить дополнительные преимущества в виде потоковой передачи данных через интерфейс программируемых радиостанций.

Остаются небольшие сомнения касательно того, что ночное видение останется важнейшей потребностью сухопутных войск в нынешних и будущих оперативных сценариях. Однако, потенциал подобной технологии, интегрированный в различные системы ситуационной осведомленности, способен дать существенный толчок развитию решении следующего поколения.

Впрочем, как пояснил один из отраслевых экспертов, внедрение технологии этого типа должно тщательно контролироваться с особым акцентом на минимизацию когнитивной нагрузки на операторов в уже сейчас достаточно сложном оперативном пространстве.
Автор:
19 комментариев
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.

Уже зарегистрированы? Войти

  1. Undecim
    Undecim 26 апреля 2019 12:35 Новый
    +8
    Пока читал статью, в голове все время крутилась фраза Доцента из фильма "Джентельмены удачи": "А теперь, Федя, скажи Васе, все, что ты ему сказал раньше, нормально, на гражданском языке!"
    Авторы, не умеете изложить вопрос на нормальном, гражданском языке, лучше не пишите, ибо нагромождение специальных терминов вперемешку с перечнем мероприятий и организаций - это еще не статья.
    1. Undecim
      Undecim 26 апреля 2019 13:15 Новый
      +7
      Вижу, минуса пошли. Автор обиделся? Тут не обижаться надо, а работать над собой. Даже в сети полно информации по теме, изложенной вполне себе интересно и понятно.
      1. psiho117
        psiho117 26 апреля 2019 13:58 Новый
        +5
        Цитата: Undecim
        Даже в сети полно информации по теме, изложенной вполне себе интересно и понятно.

        это просто компиляция из переводных статей в зарубежной прессе.
        Не секрет, что сами по себе, технические статьи, зачастую отличаются весьма "тяжеловесным" языком. Да и многие технические термины в англоязычном коммюнити и русскоязычном - отличаются.
        Так что не судите автора строго.
  2. gridasov
    gridasov 26 апреля 2019 13:18 Новый
    0
    Все проблематика основывается на возможностях элементной базы обеспечивать физ процессы происходящие в пространстве и возможности этих устройств гармонизировать с восприятием человека. Ума не хватит любому и всем вместе взятым инженерам ,чтобы даже приблизиться к пониманию того о чем я сказал как физик. При этом нисколько не хотел бы обидеть инженеров. Просто для начала нужно понять ,что и как !?
    1. Undecim
      Undecim 26 апреля 2019 13:34 Новый
      +4
      Гридасов! Я Вас понял!
    2. Авиатор_
      Авиатор_ 26 апреля 2019 22:32 Новый
      +1
      Вот теперь всё ясно. Гридасову ура!
  3. Галеон
    Галеон 26 апреля 2019 13:24 Новый
    +3
    Для разработчиков средств РЭБ открывается еще одно непаханое поле работы: подавление вышеописанных приборов, создание ложных целей и т.д. и т.п....
  4. Altona
    Altona 26 апреля 2019 13:30 Новый
    +2
    Про современную микроэлектронику мог интересно и просто рассказывать только один человек-светлой памяти Жорес Алферов. Остальным авторам желательно снабжать свой текст графическими схемами и рисунками. Одно время были статьи уже на эту тему, где рассказывалось о подобных приборах и новых поколениях матриц для них.
  5. knn54
    knn54 26 апреля 2019 13:37 Новый
    +3
    Работа приборов ночного видения и тепловизоров основана,соответственно,на физических явлениях и внешнего и внутреннего фотоэффекта.
    ВСЕ твердые тела под воздействием света испускают электроны, которые и улавливаются ПНВ. Под воздействием инфракрасного излучения (от собственного источника) прибор улавливает слабый отраженный свет, усиливает его и превращает в электронный сигнал для объектива. ОСНОВНОЕ отличие в приборах- "продвинутая" система усиления сигнала.
    В приборах ночного видения, 2-го поколения. электростатическая линза отсутствует- происходит прямой перенос электронов к пластине с микроканалами.
    В приборах третьего поколения поколения фотокатод изготавливают из арсенида галлия.Эффективность усиления возросла на несколько порядков, но и цена кусается.
    ЗАДАЧА-чем заменить арсенид галлия не теряя качества...
    Тепловизоры улавливают собственное излучение любого тела или предмета, температура которого отлична от абсолютного нуля.Прибор состоит из объектива, тепловизионной матрицы и блока обработки сигнала, экрана.В военной технике (в частности,на танках) применяют приборы с охлаждаемой (жидким азотом) матрицей.
    ГЛАВНАЯ проблема-найти замену германия для оптики объектива-обычное стекло АБСОЛЮТНО непрозрачно для инфракрасного излучения.
    1. tsvetkov1274
      tsvetkov1274 26 апреля 2019 15:04 Новый
      +2
      А у кошачьих уже с рождения Это есть belay
      1. Medvezhya lapa nad Ki
        Medvezhya lapa nad Ki 26 апреля 2019 15:44 Новый
        0
        На них и средства РЭБ не так действуют.
    2. Nikolaevich I
      Nikolaevich I 26 апреля 2019 16:48 Новый
      +2
      Ну....это,наверное,очень интересно и заумно...но Автор ,правда в свойственной ему манере,хотел всего лишь сказать,что американцы хотят засунуть свои тепловизоры "во все щели" ! И будут выпускаться на любой вкус и по моде хоть монокуляры,хоть бинокуляры,хоть трикуляры (на "третий глаз"!) ...А если короче...то у американцев тепловизоров будет ,как гуталина у дяди Матроскина ! Таково краткое резюме статьи Автора...Так стоит ли сейчас к этому перепечатывать страницы из вузовского учебника ? request
  6. mashinist
    mashinist 26 апреля 2019 15:54 Новый
    +1
    А у нас как обстоят дела с ночным виденьем, белым люминофором?
  7. кащеево яйцо
    кащеево яйцо 26 апреля 2019 17:21 Новый
    +1
    А он у нас есть? этот белый пребелый люминофор tongue
    1. Rad Rat
      Rad Rat 26 апреля 2019 23:54 Новый
      +1
      Новосибирский "Катод" такие делает, люминофор P45.
  8. faterdom
    faterdom 26 апреля 2019 23:43 Новый
    +1
    Цитата: Галеон
    Для разработчиков средств РЭБ открывается еще одно непаханое поле работы: подавление вышеописанных приборов, создание ложных целей и т.д. и т.п....

    А чего - дыму напустить, а на нем ИК-лазерами драконов ужасных, типа тиранозавров рисовать. Или просто ИК-прожекторами по ИК-глазам замельтешить.
  9. papanin
    papanin 27 апреля 2019 10:19 Новый
    +1
    Статья полезная. Жаль «не в того коня корм». Осведомленность в бою – это шанс сделать дело и остаться в живых. Вызывает искренне удивление то, что Россия еще пытается создавать аналогичные приборы.
    Вакансии:
    - НПО Геофизика-НВ. Требуется инженер-конструктор Требования: разработка оптико-электронных и оптико-механических изделий 60 000 руб.
    - Продавец-консультант в магазин обуви и аксессуаров. Мы ищем открытого человека, который любит людей и готов им помогать. 60 000 – 100 000 руб.
    За разработку сейчас потребитель платить не хочет. Давай по цене серийного. И заказы – единицы штук. В результате гражданский рынок (там есть объёмы если пробился) нормально выживает, даже в штаты отгружают, а вот военных искренне жаль.
    Пишу редко. Работать надо. Чего и всем желаю.
  10. Karabas
    Karabas 28 апреля 2019 11:54 Новый
    0
    А зачем вообще эти люминофоры? В чем их преимущество перед например: Взять зеркалку обычную (мегапиксели по вкусу), удалить ИК фильтр и глядеть в ближнем ИК. what
  11. fsb_buzuk
    fsb_buzuk 17 июня 2019 08:17 Новый
    0
    Уже несколько лет существуют контактные линзы, на которые можно выводить изображение дополненной реальности.