I sistemi di visione notturna montati sui veicoli sono in circolazione da anni e ora sono all'ordine del giorno, ma ci sono cambiamenti significativi in futuro in questo mercato.
Ad esempio, c'è una crescente domanda di telecamere notturne ad alta risoluzione. Un portavoce della società francese di ricevitori a infrarossi Sofradir ha affermato che ciò potrebbe essere ottenuto aumentando il numero di pixel e diminuendo il passo dei pixel mantenendo le dimensioni della matrice al fine di fornire caratteristiche di basso peso e consumo energetico del dispositivo.
“Diminuendo il pixel pitch, aumenti la sensibilità del rilevatore, perché man mano che il pixel pitch diminuisce, ogni pixel ha una potenza del segnale inferiore e quindi aumentiamo la sensibilità del dispositivo. Nelle fotocamere della generazione attuale, lo standard è VGA 640x512, ma oggi la tendenza si sta spostando verso SVGA 1280x1024 con incrementi di 12 micron, ad esempio. I sistemi si muoveranno in questa direzione e questo sta accadendo ora”
- Lui ha spiegato.
Affinché queste telecamere funzionino al meglio, devono essere adeguatamente stabilizzate, poiché i veicoli corazzati operano su terreni accidentati con terreno molto difficile. Secondo un rappresentante di Controp Precision Technologies, se il sistema non è stabilizzato abbastanza bene, "l'immagine sarà di qualità inaccettabile e la portata del dispositivo sarà drasticamente ridotta".
Un portavoce di Sofradir ha detto:
“Negli ultimi anni, abbiamo visto crescere costantemente l'importanza del peso, delle dimensioni e del consumo energetico, riflettendo la domanda di sistemi piccoli e leggeri con capacità migliorate, come i nostri sistemi SIGHT. Esistono diversi tipi di termocamere: le termocamere non raffreddate, che forniscono una visione ravvicinata e di solito non sono stabilizzate, e le termocamere raffreddate, che di solito sono stabilizzate, sono di livello superiore e ovviamente più costose.
Evidenziare i problemi
Tradizionalmente, i sistemi di visione notturna sono stati utilizzati per due scopi principali. In primo luogo, i dispositivi di visione notturna del conducente gli consentono di aumentare il livello di controllo dell'ambiente intorno all'auto per manovre sicure e senza problemi. In secondo luogo, ci sono sistemi di mira utilizzati dai tiratori per identificare e mirare a potenziali bersagli.
I sistemi a infrarossi per i conducenti e una maggiore consapevolezza della situazione sono in genere termocamere non raffreddate che hanno un campo visivo più ampio a distanza ravvicinata per avere il maggior campo visivo possibile, mentre gli ambiti sono per i tiratori, in particolare per le armi di grosso calibro, ad esempio, 120 mm di cannoni per carri armati, dotati di termocamere raffreddate a lungo raggio. Questi ultimi hanno un campo visivo più ristretto per mettere a fuoco un obiettivo specifico.
Le termocamere sono le più comuni negli eserciti moderni, in quanto sono più avanzate delle termocamere con intensificatore di immagine (image intensificatore), che operano in step inferiori a 1 micron, e per funzionare richiedono un'emissione attiva di luce nello spettro della regione del vicino infrarosso per vedere al buio. In questo caso, la luce dell'illuminazione a infrarossi invisibile ad occhio nudo può essere rilevata da dispositivi nemici, il che può comportare gravi conseguenze.
Secondo Colin Horner di Leonardo, le telecamere con intensificatore di immagine sono sempre un problema nelle comunità che tendono ad essere illuminate.
“Questi sensori tendono a distorcere e sfocare l'immagine destinata al comandante e al conducente. Mentre la tecnologia di miglioramento delle immagini sta migliorando ed è la scelta preferita per i veicoli non assistiti da combattimento, lo svantaggio è che tali telecamere necessitano ancora della retroilluminazione.”
“Anche se possono davvero funzionare con una luce minima, ad esempio alla luce della luna o delle stelle, in completa oscurità, le fotocamere con tubi intensificatori di immagine semplicemente non funzioneranno. Per migliorare la consapevolezza della situazione, gli operatori utilizzano luci a infrarossi per illuminare localmente l'area intorno alla macchina e si affidano alla luce naturale.
- spiegò Horner.
Ha aggiunto che ci sono altri problemi con le telecamere con intensificatore di immagine nelle auto dotate di vetri antiproiettile, poiché influenzano negativamente la percezione della distanza da parte del conducente. Questo è il motivo per cui gli eserciti moderni preferiscono utilizzare i sistemi a infrarossi passivi.
Inoltre, vi è la tendenza ad aumentare le capacità di visione notturna dei veicoli di altre categorie, per i quali è necessario installare su di essi gli stessi sistemi delle piattaforme di combattimento. "Questo aumenterà davvero il livello di proprietà e sicurezza".
“Di norma, i veicoli corazzati da combattimento più grandi erano dotati di sistemi a infrarossi passivi (non illuminati) con prestazioni molto elevate, ma non funzionano in colonna da soli. Sono supportati da altri veicoli, come trasportatori di personale, ambulanze e veicoli tecnici, ma questi veicoli hanno lo svantaggio di non avere le stesse capacità di visione notturna dei veicoli da combattimento e quindi non possono funzionare nelle stesse condizioni. Quindi ora vediamo una tendenza a dotare i veicoli di supporto di sistemi di visione notturna che non sono peggiori di quelli delle piattaforme di combattimento, per cui possono lavorare fianco a fianco senza rischi aggiuntivi.
Un'altra tendenza è quella di aggiungere più telecamere alle macchine per ottenere una visione completa a tutto tondo. In precedenza, i militari si preoccupavano solo di fornire al conducente dispositivi per la visione notturna solo per la guida. Con un gran numero di telecamere che forniscono visibilità a 360 °, le minacce possono essere viste da qualsiasi direzione e, cosa più importante per la sicurezza, c'è una vista ai lati e sul retro, quindi, la sicurezza dell'operazione nelle aree urbane è aumentata.
Leonardo propone la telecamera DNVS 4, che permette di avere una visuale a 360° a distanze di 20-30 metri. Horner ha affermato che il sistema è anche dotato di una telecamera a colori diurna per combinare le due tecnologie in un'unica soluzione e ridurre così peso, dimensioni e consumo energetico. Ha aggiunto che c'è anche un passaggio dall'architettura aperta analogica a quella digitale. "Ciò significa che digitalizziamo il segnale della telecamera e lo mostriamo digitalmente sullo schermo, il che migliora notevolmente la nitidezza dell'immagine ed elimina qualsiasi interferenza dalla macchina stessa".
Immagine in numeri
Gli sviluppi nella tecnologia digitale consentono agli operatori di utilizzare schermi multifunzionali con mappe, stato delle armi e informazioni sulla manutenzione del veicolo, nonché di visualizzare più immagini contemporaneamente, come le viste in avanti, di lato e all'indietro. Questo è molto più versatile rispetto all'utilizzo di una telecamera oscurata o di un sistema analogico che consente di visualizzare solo una telecamera e un solo display.
La maggior parte delle telecamere di sorveglianza sono del tipo non raffreddato e, come l'occhio umano, hanno un ampio campo visivo di circa 50°, e alcune si avvicinano a 90°. Jorgen Lundberg di FLIR Systems ha affermato che altre termocamere devono quindi essere installate in diverse configurazioni per ottenere una copertura completa a 360°. Alcuni schemi prevedono il posizionamento di più telecamere con un campo visivo di 55°, mentre altri schemi prevedono l'installazione di quattro telecamere a 90° o anche solo due telecamere a 180° per creare un panorama. Prima di tutto, questo è necessario affinché l'auto possa manovrare liberamente senza i fari accesi durante l'addestramento notturno e le operazioni di combattimento, poiché il conducente ha il pieno controllo dell'ambiente.
"Tutto questo ha lo scopo di dare al conducente o all'equipaggio la conoscenza di ciò che sta accadendo vicino all'auto a circa 20-100 metri e non oltre, poiché la tecnologia oggi non può fornire immagini ad alta risoluzione a lunghe distanze", ha affermato Lundberg. “Sebbene l'equipaggio della vettura apprezzerà sicuramente avere a disposizione un'immagine ad alta definizione dell'intero perimetro, c'è un equilibrio tra la tecnologia odierna e il budget odierno. Ci sono anche restrizioni sul numero e sulla funzionalità dei display dell'equipaggio all'interno del veicolo.”
Ad esempio, presentare grandi quantità di informazioni sensoriali disponibili è impegnativo. Per non mischiare tutto in un'unica pila, i membri dell'equipaggio, ad esempio l'autista, il comandante e l'artigliere, devono avere accesso a schermi che mostrino informazioni specifiche destinate a ciascuno di essi in modo da non interferire con gli altri utenti. La squadra di atterraggio può anche avere uno schermo nella parte posteriore del veicolo, che mostra informazioni sull'ambiente prima di scendere. Il comandante può avere uno schermo come gli altri membri dell'equipaggio, ma con più funzionalità, ad esempio con la possibilità di visualizzare decisioni sul controllo del combattimento e informazioni sulle armi.
Molti sensori diversi sono già installati nei veicoli blindati e i sistemi di visione notturna devono trovare un posto per se stessi in questo spazio limitato. Nella macchina è disponibile poco spazio per ospitare più display e quindi la distribuzione di informazioni da sensori e telecamere in tutta la macchina è impegnativa.
I sistemi di visione notturna per i cannoni principali dell'AFV sono posizionati uno accanto all'altro o integrati nel mirino del mitragliere, che di solito è installato nel veicolo accanto al cannone. L'armamento può essere un cannone da carro armato di grosso calibro da 120 mm, cannoni di medio calibro (20 mm 30 mm o 40 mm) o anche mitragliatrici di calibro 7, 62 mm o 12, 7 mm in un modulo armi telecomandato (DUMV). I sistemi di puntamento delle armi includono principalmente sistemi di imaging termico raffreddati e sono quindi in grado di operare a distanze superiori a 10 km.
Lundberg ha detto che i mirini diurni e notturni dell'artigliere sono allineati con l'asse della pistola, cioè guarderà dove è diretta la pistola e non vedrà in altre direzioni.
“La gittata di questo mirino dovrebbe corrispondere alla gittata del cannone, e il cannone ha una gittata piuttosto lunga. Di conseguenza ha un campo visivo piuttosto ristretto, è come guardare attraverso una cannuccia… ma qui la freccia ha bisogno di vedere e tirare.
Stai freddo?
Le termocamere a infrarossi non raffreddate utilizzano la tecnologia del microbolometro, che è essenzialmente un piccolo resistore con un elemento in silicone che reagisce alla radiazione termica. Le variazioni di temperatura sono determinate dall'intensità dell'emissione di fotoni. Il microbolometro lo rileva e converte le misurazioni in un segnale elettrico, che a sua volta può essere convertito in un'immagine.
I sensori non raffreddati, di regola, operano nella gamma LW1R (7-14 micron), cioè possono "vedere" attraverso fumo, nebbia e polvere, il che è importante sul campo di battaglia e in altre situazioni.
I dispositivi raffreddati utilizzano un sistema di raffreddamento criogenico per mantenere il rilevatore a -200°C, rendendolo più sensibile anche a variazioni di temperatura minime. I rivelatori di tali dispositivi possono trasformare con precisione anche un singolo fotone colpito in un segnale elettrico, mentre i sistemi non raffreddati necessitano di più fotoni per effettuare misurazioni. Pertanto, i sensori raffreddati hanno un lungo raggio, che migliora il processo di acquisizione e neutralizzazione dei bersagli.
Ma anche gli impianti frigoriferi hanno i loro inconvenienti, la complessità progettuale comporta costi elevati e la necessità di una manutenzione regolare e tecnicamente complessa. I sensori non raffreddati sono più economici, più facili da mantenere e più longevi perché non utilizzano la tecnologia criogenica, hanno meno parti mobili e non richiedono una complessa sigillatura sottovuoto. Quale tipo di sistema scegliere, come sempre, spetta all'utente, in base ai compiti che sta risolvendo.
Selezione dell'onda
I cannocchiali raffreddati utilizzano rivelatori a infrarossi vicini [a onde lunghe] (LW1R). Perché ciò consente ai sistemi di visione notturna di vedere attraverso il fumo e quindi di avere meno problemi relativi al combattimento. Anche i sistemi non raffreddati utilizzano tali rivelatori, poiché i microbolometri (elementi termosensibili) sono sensibili a questa lunghezza d'onda, ma ora questo sta cominciando a cambiare. "Storicamente, LWIR è sempre stato preferito a causa della migliore penetrazione del fumo rispetto ai rilevatori MWIR che operano nell'infrarosso medio [a onde medie]", ha affermato Horner.
“Dieci anni fa questo era vero, ma test e dimostrazioni hanno dimostrato e dimostrato che non c'è molta differenza tra LWIR e MWIR oggi sul campo di battaglia. La sensibilità e le capacità di MWIR sono migliorate significativamente negli ultimi 10 anni e oggi le telecamere MWIR offrono ancora prestazioni e penetrazione del fumo superiori. Questo porta le persone a preferire i rivelatori MWIR piuttosto che LWIR.
Horner ha aggiunto:
"Il vantaggio dei rilevatori MWIR è che hanno anche una migliore permeabilità attraverso l'aria umida rispetto ai rilevatori di tipo LWIR, ovvero quando si desidera installare in aree costiere, specialmente in climi caldi, si otterranno prestazioni migliori utilizzando MWIR. non LWIR. Sarà una soluzione di compromesso per la vettura".
Tuttavia, un portavoce della società francese Sofradir ha sottolineato che anche la regione dello spettro dell'infrarosso lontano [onde corte] (SWIR) ha la sua applicazione.
“Ci sono due usi diversi per SWIR. In primo luogo, rivelatori di questo tipo possono essere una soluzione aggiuntiva in quei casi in cui è necessario guardare attraverso fumo e polvere di diversa densità e origine e persino (in alcuni casi) nebbia. A seconda delle condizioni atmosferiche, SWIR può fornire una grande distanza apparente. In secondo luogo, con il rilevatore SWIR, è possibile vedere i telemetri laser che operano alla designazione del bersaglio a lunghezze d'onda di 1,6 micron o 1,5 micron. Viene quindi utilizzato come avvertimento che il tuo veicolo è sotto sorveglianza. Puoi anche vedere i lampi dei cannoni, il che significa che SWIR viene utilizzato per migliorare la consapevolezza della situazione e proteggere i veicoli di terra.
Un portavoce di BAE Systems ha dichiarato:
“In generale, LWIR offre le migliori prestazioni in tutte le condizioni atmosferiche e in altre condizioni esterne, mentre MWIR e SWIR forniscono il miglior contrasto. L'immagine SWIR ha l'ulteriore vantaggio di essere simile a ciò che vediamo ad occhio nudo. Questo importante vantaggio aumenta la probabilità di un corretto riconoscimento, che a sua volta aiuta a ridurre la probabilità di incidenti con il fuoco amico.
Il bisogno di più
L'installazione più frequente di DUMV sui veicoli blindati ha un impatto sul mercato delle telecamere notturne. I mirini principali della pistola sono integrati nella piattaforma e quindi né la pistola né i mirini possono cambiare troppo spesso. L'aggiunta di nuovi DUMV su base modulare consente di cambiare gli ambiti più spesso.
Negli ultimi cinque-dieci anni, le armi standard installate sul DUMV erano nella maggior parte dei casi una mitragliatrice da 7,62 mm o una mitragliatrice da 12,7 mm, quindi i mirini erano, di regola, non raffreddati per adattarsi al corto raggio di queste armi (1-1, 5 km), e questo a sua volta determinava il loro campo visivo leggermente più ampio rispetto ai mirini dei cannoni di grosso calibro.
Tuttavia, Lundberg ha notato che la situazione sta cambiando:
"Attualmente, c'è una tendenza crescente che determina l'installazione di armi di calibro maggiore (circa 25-30 mm), da cui è possibile mirare e condurre un fuoco accurato a lunghe distanze, e questo determina la domanda di mirini per DUMV con un raggio più lungo. Mentre l'industria forniva oscilloscopi non raffreddati per il 99% di DUMV, oggi l'attenzione si sta spostando su oscilloscopi non raffreddati e raffreddati più funzionali in grado di fornire immagini ultra nitide. Ciò consente di vedere un po 'più lontano e dirette armi di calibro maggiore al bersaglio a lunghe distanze di 1, 5-2, 5 km, cioè fuori dalla portata dei mezzi di distruzione del nemico ".
E infine, i comandanti vogliono avere un controllo ancora migliore della situazione, vedere più lontano dei colpi di cannone, e quindi c'era la necessità di installare mirini notturni con un raggio più lungo sul DUMV.
Lo sviluppo dei sistemi di visione notturna è determinato non solo dall'aumento della portata, ma anche dalla necessità di semplificare le operazioni. Una termocamera obsoleta o una termocamera a infrarossi meno avanzata richiede molto lavoro, poiché è necessario premere pulsanti e manopole più volte per ottenere un'immagine decente, mentre una nuova termocamera avanzata può fornire istantaneamente un'immagine di qualità superiore per un sistema di puntamento con intervento minimo dell'utente. Un portavoce di Controp ha dichiarato: "Quando la maggior parte degli elementi sono automatizzati, l'operatore può concentrarsi sul compito stesso e non essere distratto lavorando con il sistema di mira".
Il vantaggio sul campo di battaglia dei sistemi di visione notturna sta diventando sempre più evidente. Lo fa sfruttando i vantaggi tecnologici di una telecamera ad alta risoluzione migliorata, utilizzando il giusto tipo di sistemi per compiti specifici e integrando più telecamere di sorveglianza in un'architettura digitale in grado di supportare più sensori e fornire a ciascun membro dell'equipaggio i dati loro hanno bisogno. Presi singolarmente, questi miglioramenti non portano cambiamenti radicali, ma insieme possono fornire un vantaggio in battaglia.
Horner ha affermato che l'architettura digitale è una soluzione a lungo termine.
“Se implementi l'architettura digitale fin dall'inizio, puoi avere un controllo a 360 gradi, puoi integrare facilmente tecnologie future, sistemi di guerra elettronica, protezione attiva e sistemi di sorveglianza e ricognizione a lungo raggio. Quindi puoi tranquillamente andare avanti e riempire l'auto con ulteriori tecnologie avanzate.
Lundberg ha aggiunto:
“La proliferazione dei sistemi di visione notturna e di imaging termico sta procedendo a un ritmo senza precedenti. I militari in Occidente credono che il nemico avrà solo la tecnologia a infrarossi passivi. Grazie al rapido sviluppo di tecnologie innovative e regole di controllo delle esportazioni, i moderni eserciti occidentali hanno un chiaro vantaggio. Il punto, ovviamente, non è nelle singole termocamere e in altri dispositivi per la visione notturna, ma nell'intero veicolo blindato. Se hai un mirino su DUMV, il vantaggio è che puoi mirare, sparare e colpire con precisione pochi secondi prima del tuo avversario. In questa sequenza di eventi, i sistemi di visione notturna contribuiscono sicuramente alla vittoria sull'avversario.
