Enligt branschexperter är nattsynstekniker, både bildintensifiering och värmeavbildning, redo att utvecklas under de kommande åren i ett antal riktningar, från upplösning till anslutning till ett enda nätverk. Denna utveckling bör dock balanseras med att uppnå minsta vikt och storlek och energiförbrukningsegenskaper
Nattvisionssystem finns i en mängd olika former, från glasögon till vapensikt. Det finns dock betydande framsteg på detta område, eftersom världens ledande tillverkare strävar efter att svara på användarens behov.
Ändringar och kombinationer
Christian Johnson, chef för affärsutveckling på Harris Corporation, har särskilt uppmärksammat den ökande efterfrågan på dubbelögonblicksglasögon (NVG).”De är relativt nya. Under de senaste sex månaderna har den amerikanska armén lagt ett stort tryck på tillverkarna för att vara redo att massivt leverera tvåögda enheter, markstyrkorna måste byta från en monokulär till en kikare."
Lättviktig Night Vision Binocular (F5032) lanserades av Harris i slutet av 2016 och är lättare än alla tidigare modeller. Det minskar avsevärt trötthet i ögonen på långsiktiga uppgifter på grund av dess justerbara dioptrilinser, vilket innebär att systemet snabbt kan anpassa sig till operatörens syn.
Harris ser också en förändring i marknadsdynamiken med vita fosforsystem som blir allt populärare. Ursprungligen bestämdes frisläppandet av sådana system av behovet av specialstyrkor, men nu har det blivit en allmän trend. Företaget har ingen särskild uppfattning om fördelarna med vitt kontra grönt och vice versa, även om det producerar system med vita fosfor i ökande mängder. Den gröna fosforen är dock mycket utbredd idag.
Företagsdokumenten förklarar att”vit fosfor ger en svartvit bild som kan verka mer bekant för ögat. I vissa situationer hävdar användare bättre kontrast mellan objekt, tillsammans med en högre upplösning av bilden med 6 Olängre sträckor.
”Å andra sidan drar grön fosfor fördel av våglängder som optimerar hjärnans uppfattning av kontrast och scendetaljer. Grönt faller precis mitt i ögats färgspektrum, så att användarna bättre kan identifiera och tolka sin omgivning på natten.”
Johnson förklarade att Harris fokuserar starkt på bildförbättringsteknik (VL), även om den använder fusionsteknik i i-Aware TM-NVG Fusion (F6045) kikare, där VL och termisk bildfusion (TPV) uppnås genom optisk överläggning.”Vi har förbättrat lägesmedvetenheten, eftersom operatören kan titta på båda kanalerna samtidigt. Med bildfusion kan du till exempel se genom dimma och andra hinder, vilket OY inte tillåter. Men med UY kan du se genom glas, vilket termisk bildteknik inte kan ge. Därför ökar deras kombination operatörens situationsmedvetenhet om vad som händer runt honom."
Som ett resultat ökar kikaren i familjen F6045 stridseffektiviteten vid natt- och daguppdrag, samt ger videoöverföring i realtid för taktiska spaningstillgångar. Dessa kikare gör att användaren kan ansluta till olika delar av stridsformationen, ända ner till företagets högkvarter.
Enligt Andrew Owen, en talesman för FLIR Surveillance, har värmeavbildningskapaciteten vuxit snabbt under de senaste åren, med tonvikt på högre upplösning och mindre pixelstorlekar i HD -format samtidigt som de behåller nästan samma fysiska dimensioner som standardupplösningssensorer. De senare har också dragit nytta av denna process, eftersom mindre pixelstorlekar kan minska storleken och den slutliga kostnaden för system. Resultatet är tydligt synligt i moderna infraröda sensorer nära, medellång och lång räckvidd.
FLIR tillverkar en rad överlagringsomfång, inklusive ThermoSight T75 avancerad termisk sikt, HISS-XLR (High-Performance Sniper Sight) sniper scope och ADUNS-S (Advanced Dual-Band Night Sight) nattsikt.
Med mening
BAE Systems är en av de ledande aktörerna inom visualiseringssystem, särskilt på grund av sitt arbete med den amerikanska armén. Dave Harrold, chef för Sensing and Aiming Systems på företaget, nämnde utvecklingen av tekniken för det så kallade snabbmålsförvärvet (RTA) som ett av de prioriterade områdena. Tanken är baserad på ett trådlöst videogränssnitt mellan skyddsglasögonen och gevärsområdet, där högupplösta bilder kan överföras till mörkerseende och ses på en HD-skärm i realtid. Detta eliminerar operatörens beroende av laserbelysning, vilket kan ge honom till fienden.
"Utvecklingen av trådlös RTA -teknik gör det möjligt för användare att snabbt upptäcka och låsa in mål var som helst var som helst utan att få vapnet i ögonen, vilket ökar soldatens säkerhet och effektivitet medan de riktar in sig", säger Harrold.
RTA används i ENVG III / FVTS-I (Enhanced Night Vision Goggle III and Family of Weapon Sights-Individual) -programmet för förbättrade mörkerseende och glasögonen ENVG III / FVTS-I, där BAE samarbetar med Amerikansk armé. Dessa system kombinerar UYa- och TPV -teknologin: det första ger kontroll över situationen och det andra ökar siktnoggrannheten. The Family of Weapon Sights-Crew Served (FWS-CS) familj av vapenomfång erbjuder maskingeväret skyttar möjligheten att engagera mål på långa avstånd.
Nattvisionsfunktionerna har förbättrats och "är inte längre begränsade till några lyckliga länder", säger en talesman från Thales. Han uppmärksammade ett antal nya trender, till exempel förbättring av okylda infraröda system, som redan ger högupplösta bilder. Han är övertygad om att Thales om några år "kommer att erbjuda en rad nuvarande långdistansmåldetekteringsanordningar, men med alla fördelar med okylda enheter: snabb starttid, tystnad, minskade kostnader, hög tillförlitlighet."
Det israeliska företaget Meprolight producerar en rad nattvisningsanordningar av olika typer - UYa, TPV och digital. Produktchef Avi Katz sa att okylda geväromfång från NOA-familjen har vunnit popularitet på marknaden för långdistansskyttar. System med UYa är dock billigare och, i jämförelse med termiska avbildare, används de oftare när man arbetar på mål på medellånga avstånd.
”Så fort du går på vägen för ökande värde börjar militären använda produkter beroende på deras specifika behov. Enligt min mening används ljusstyrka förstärkare oftare än termiska bilder, mestadels på grund av kostnaden."
I januari på Shot Show 2018 i Las Vegas presenterade Meprolight NYX-200. Detta multispektrala riflescope kombinerar en okyld värmekamera och en digital dag / nattkamera för att förbättra din situationsmedvetenhet genom att använda RTA -teknik i alla ljusnivåer eller förhållanden.
"Kraven från det moderna slagfältet tvingar soldater att bära ett stort antal system, sensorer och utrustning", säger en talesman för Meprolight. - Vikten av denna utrustning och behovet av att arbeta med en massa enheter minskar stridseffektiviteten och kan negativt påverka soldatens säkerhet. För att hantera dessa utmaningar och förbättra prestanda för den moderna soldaten utvecklade vi NYX-200-omfånget.”
Maktbalans
Kostnad och vikt, storlek och strömförbrukningsegenskaper (MGEH) bör anpassas till stridskraven för soldatsystem, där de viktigaste kraven är massa och batteritid.
Harrold sa att soldaterna är överväldigade av att behöva bära massor av batterier för att driva sina enheter. De vill ha lätta, små vapensikt av hög kvalitet för att maximera sin rörlighet på marken. BAE minimerar storlek och vikt med hjälp av 12 mikron teknik.”Detta möjliggör lättare och mer kompakta system. Våra system använder också mindre energi än traditionella kylsystem, vilket i slutändan minskar bärbar vikt eftersom färre batterier krävs.”
Harris tror dock att det kommer att bli svårt att göra ett system betydligt lättare än dess F5032 -kikare (som väger mindre än 500 gram) utan att äventyra systemets strukturella integritet. "I viss utsträckning har vi hittat en medelväg, om du följer lättnadens väg kommer du att förlora i systemets styrka," sa Johnson.”Våra produkter genomgår ett omfattande testprogram godkänt av den amerikanska armén. Våra glasögon och rör måste klara mycket tuffa tester. Om vi börjar lätta på dem börjar de gå sönder."
Strömförbrukningen för grundläggande system med UC är relativt låg. Harris AN / PVS-14 monokulär kan till exempel fungera på ett enda AA-batteri i över 24 timmar.
Johnson förklarade dock att situationen förändras med teknikutvecklingen.”Du möter den ökade strömförbrukningen i bildfusionssystem när du lägger till en värmekamera, när du lägger till förstorad verklighet. All denna teknik förbrukar energi och överför därigenom problemet till användaren. Harris arbetar för att förlänga livslängden för hjälmmonterade system.
"Storlek, massa och energi är alltid ett problem, vi arbetar ständigt i denna riktning", fortsatte Johnson. - Men enligt min mening kommer vi inte att se glasögon mycket lättare än de vi arbetar på nu, och detta är mindre än 500 gram.
Han betonade att optimeringen av IHEC inte bör utföras på bekostnad av hög prestanda - ett mantra som FLIR Surveillance lägger till grund för sina projekt. Han tillade att utvecklingen som syftar till högre upplösning, mindre pixelstorlek och bredare drifttemperaturintervall hjälper till att upprätthålla denna balans och öka livslängden för system. Framsteg här är främst förknippat med användningen av flerelementfotodetektorer som arbetar i mellanvågs- och långvågsinfraröda områden i spektrumet.
Det italienska försvarsföretaget Leonardo anser att trots fördelarna med att använda nya material eller nya typer av batterier finns det vissa gränser för förbättring av IHEC, särskilt när man möter nya kunders önskemål om nätverksanslutning.
Fullt elektro-optiskt
Bildförstärkningsrör eller bildförstärkningsrör är en nyckelkomponent i mörkerseende. Dessa system har utvecklats åt flera håll under de senaste åren, enligt Photonis.
Enligt representanten för detta företag, Mark Denes, är MGEH en nyckelfaktor. Betoningen på massa är särskilt relevant idag, med tanke på den ökade efterfrågan på kikare, som i sig är tyngre än monokulare. "MGEH är mycket viktigt, eftersom varje gram faller på operatörens axlar," sade Denes.
Photonis tillverkar givare med en diameter på 16 mm, vilket ger upp till 40% viktbesparing över 18 mm rör och gör det möjligt för slutprodukttillverkare att minska vikten på sina system. Företaget har också minskat strömförbrukningen för sina telefoner och förbättrat autoströmfunktionen för att förlänga batteriets livslängd.
Photonis tillverkar en mängd olika bildförstärkningsrör inklusive XD-4 och XR5-rören, samt 4G-röret som visades på Eurosatory 2014. Företaget säger att 4G -rörets prestandastandard har ökat detektionsintervall. Photonis har vunnit flera stora projekt för sin 4G-teknik eftersom det arbetade nära med Special Operations-communityn och andra militära operatörer för att förbättra enhetens kapacitet, inklusive snabbare autogating och längre igenkännings- och identifieringsområden.
Dessa rör levereras till tillverkare för integration i optiska sevärdheter, monokulär, kikare och andra system med bildförbättring. Företaget arbetar för närvarande med att ytterligare förbättra prestandan för sina 4G -rör och utvecklar också digitala nattsensorsensorer som det integrerar i överlagringssystem och omfattningar, mark- och offshoreplattformar.
Båda är bra
Enligt Denes blir värmeavbildningssystem mer populära än UY -tekniken, eftersom kostnaderna minskar avsevärt med en ökning av produktionsvolymerna. Båda teknikerna har olika mål och olika fördelar, och deras kapacitet beror på terräng, väder och andra faktorer. TPV var populärt för upptäckt - och till viss del igenkänning, men VL -system "är fortfarande efterfrågade på grund av bättre identifiering och situationsmedvetenhet."
"Helst behöver soldater både teknik för nattsynlighet", erkände Denes. "De borde snarare ses som en förlängning av varandra, snarare än ett substitution av den ena mot den andra."
Fusion kan ge "det bästa av två världar". Högpresterande bildförstärkare ger fortfarande bättre bilder än sina digitala motsvarigheter, "men det är som att jämföra runda mot mjuka."
"Digitala system blir populära på mark- och flygplattformar", tillade Denes, "eftersom IHECs inte är ett så allvarligt problem här som med avmonterad personal." Han förväntar sig att soldater kommer att fortsätta använda OU -teknik på grund av dess förmåga, låga vikt och relativa billighet.
Enligt Denes är marknaderna för digitala system och bildförstärkarrör helt enkelt annorlunda. Photonis och dess militära kunder tror att bildförstärkningsrör "kommer att vara efterfrågade i minst ytterligare tio år, och som ett resultat av vetenskaplig forskning kommer många förbättringar att genomföras på ett antal områden, från känslighet till termisk avbildning."
Letar efter en anslutning
Enligt Leonardo avgör behovet av konstant kommunikation på slagfältet tillgången på komponenter som möjliggör nätverkscentrerade funktioner. I framtiden förväntar sig företaget en omfattande användning av Wi-Fi-, Bluetooth- och GPS-teknik i optiska komponenter, vilket kommer att närmare integrera dem i den operativa kontrollkedjan.
Företagets Linx handhållna spanings- och målinriktningsenhet är baserad på en kyld matris och är utformad för övervakning och detektion av alla väder. Enheten tillhör nätverkscentrerade system, så att användaren kan utbyta bilder och data över nätverket.
FLIR anser att kundernas driftskompatibilitet är en viktig egenskap för militära applikationer. "Soldatens system är nu integrerade med billiga, lågeffektiva kommunikationschips", förklarade hennes talesperson. "Tvåvägskommunikation ger stöd för fjärranvändare och ökar lägesmedvetenheten, inklusive information från angränsande underrättelsetillgångar."
Enligt Johnson blir systemen smartare. Till exempel integreras augmented reality i skärmar och lägger till ytterligare ett informationslager för soldaten, medan tekniken blir mer nätverksansluten."Nattvisionssystem är en del av soldatens nätverksmiljö och delar vad de ser för att bilda en övergripande operativ bild som utfärdas till hela enheten eller överförs till en högre nivå."
En talesman från Thales noterade också den ökande digitaliseringsnivån för system, vilket öppnar dörren till förstärkt verklighet. Företagets erbjudanden på marknaden inkluderar BONIE-DI / IRR I2 mörkerseende, ett smart nätverkssystem som kombinerar två typer av bilder. Systemet tillåter användare att visualisera specifika data, till exempel GPS, i augmented reality, vilket ökar ägande och interaktion.
Allvarlig uppmärksamhet har ägnats åt potentialen för hel-digitala mörkerseende-enheter, även om tekniken enligt Johnson”ännu inte är fullt utvecklad. Det verkar som om du inte borde förvänta dig full återkomst från henne än. Harris bedriver en stor mängd forskning inom detta område. Vi behöver ett riktigt tekniskt genombrott innan vi får en huvudburen digital sensor. Analoga optiska omvandlare kommer att dominera nattsynmarknaden de närmaste 15-20 åren, tills något genombrott kommer att ersätta dem."
Johnson bekräftade dock att det är möjligt att införliva någon form av digitala element i analoga system.”I vårt F6045 -soldatsystem tog vi ett analogt system och kopplade det till nätverket, vilket gav digitala möjligheter, men vi använder fortfarande analoga bildförstärkarrör eftersom det inte finns något bättre för tillfället. Detta är en beprövad och pålitlig teknik, som inte kommer att ge upp sina positioner ännu”.
Herr Katz höll med om att digital nattsynsteknik är i början av resan, men tror att den kommer att utvecklas snabbt under de kommande åren.
Harrold förutspår också att slutligen OU -system kommer att bli föråldrade och helt ersättas av digitala system som kan uppdatera sig med sina egna algoritmer. Han tillade att industrin sannolikt kommer att "gå mot fullt integrerade trådlösa kraftsystem som integrerar bärbara strömförsörjningar, geväromfång och mörkerseende och kan fungera utan vila dag eller natt."
Framåtrörelse
Med en klar förståelse för andra marknadssegment tror Katz att "det kommer att ske en revolution i upplösningen av termiska bildsystem."
FLIR, i sin tur, förväntar sig att se en starkare tonvikt på bildbehandling och energihantering för att minska beroendet av optik med lång brännvidd för långa avstånd och öka sannolikheten för målidentifiering. De tror att "bildbehandling med låg strömförbrukning, vilket förbättrar bildkvaliteten i realtid, kan öka förtroendet för objektidentifiering och hotdetektering."
Under de senaste åren har standardsystem lagt till funktioner som histogramutjämning, digital detaljförbättring och elektronisk stabilisering. "Denna process kommer att fortsätta i takt med att bearbetningsalgoritmerna utvecklas, vilket resulterar i lägre användarbetsbelastning och snabbare måligenkänning och identifiering."
Användningen av högupplösta mikrodisplayer i kombination med mindre pixelsensorer, lågeffektsbildbehandling och trådlös kommunikation förbättrar MEGC och förbättrar intelligens, övervakning och målfunktioner.
Harrold sa att augmented reality under de kommande åren "kommer att bli den viktigaste tekniken för dessa system, det kommer att integreras i framtida omfattningar och glasögon." I en nattvisningsanordning som fungerar som soldatens huvuddisplay kommer förstärkt verklighet att ge honom viktig information och därigenom öka hans stridseffektivitet.
Detta kommer att ge ett antal fördelar. Den allmänna verksamhetsbilden med augmented reality kommer att göra det möjligt för användare att öka sitt ägande av miljön. Denna information kan hjälpa till med ett antal uppgifter, till exempel tillgång till video från en drönare, historik om användning av explosiva enheter i ett visst område, identifiering av allierade och vänliga krafter, en tredimensionell karta över området, etc. plattformar.