Secondo gli esperti del settore, le tecnologie di visione notturna, sia l'intensificazione dell'immagine che l'imaging termico, sono pronte a svilupparsi nei prossimi anni in diverse direzioni, dalla risoluzione alla connessione a un'unica rete. Tuttavia, questo sviluppo dovrebbe essere bilanciato con l'ottenimento di caratteristiche di peso e dimensioni ridotte e di consumo energetico
I sistemi di visione notturna sono disponibili in una varietà di forme, dagli occhiali ai mirini per armi. Tuttavia, si registrano progressi significativi in questo settore, poiché i principali produttori mondiali si sforzano di rispondere alle esigenze degli utenti.
Modifiche e combinazioni
Christian Johnson, direttore dello sviluppo aziendale presso Harris Corporation, ha attirato l'attenzione in particolare sulla crescente domanda di occhiali per la visione notturna a doppio oculare (NVG). “Sono relativamente nuovi. Negli ultimi sei mesi, l'esercito americano ha esercitato una forte pressione sui produttori per essere pronti a fornire in modo massiccio dispositivi a due occhi, le forze di terra devono passare da un monoculare a un binocolo.
Lanciato da Harris alla fine del 2016, il binocolo leggero per la visione notturna (F5032) è più leggero di tutti i modelli precedenti. Riduce significativamente l'affaticamento degli occhi nelle attività a lungo termine grazie alle sue lenti diottrie regolabili, il che significa che il sistema può adattarsi rapidamente alla vista del suo operatore.
Harris sta anche assistendo a un cambiamento nelle dinamiche di mercato con i sistemi al fosforo bianco che stanno guadagnando popolarità. Inizialmente, il rilascio di tali sistemi era determinato dalla necessità di forze speciali, ma ora è diventata una tendenza generale. L'azienda non ha una visione particolare sui vantaggi del bianco rispetto al verde e viceversa, sebbene stia producendo sistemi con fosfori bianchi in quantità crescenti. Tuttavia, il fosforo verde è oggi molto diffuso.
I documenti dell'azienda spiegano che “il fosforo bianco produce un'immagine in bianco e nero che può sembrare più familiare all'occhio. In alcune situazioni, gli utenti affermano un migliore contrasto tra gli oggetti, insieme a una risoluzione dell'immagine più elevata di 6 ohdistanze maggiori”.
“D'altra parte, il fosforo verde sfrutta le lunghezze d'onda che ottimizzano la percezione del cervello del contrasto e dei dettagli della scena. Il verde cade esattamente nel mezzo dello spettro cromatico dell'occhio, consentendo agli utenti di identificare e interpretare meglio l'ambiente circostante durante la notte.”
Johnson ha spiegato che Harris si concentra molto sulla tecnologia di miglioramento dell'immagine (VL), sebbene utilizzi la tecnologia di fusione nella gamma di binocoli i-Aware TM-NVG Fusion (F6045), in cui la fusione VL e termiche (TPV) viene ottenuta attraverso la sovrapposizione ottica. “Abbiamo migliorato la consapevolezza della situazione, perché l'operatore può guardare entrambi i canali contemporaneamente. Ad esempio, con la fusione delle immagini, puoi vedere attraverso la nebbia e altri ostacoli, cosa che OY non consente. Ma con UY puoi vedere attraverso il vetro, cosa che la tecnologia di imaging termico non può fornire. Pertanto, la loro combinazione aumenta la consapevolezza situazionale dell'operatore di ciò che sta accadendo intorno a lui.
Di conseguenza, i binocoli della famiglia F6045 aumentano l'efficacia di combattimento nelle missioni notturne e diurne, oltre a fornire la trasmissione video in tempo reale per le risorse di ricognizione tattica. Questi binocoli consentono all'utente di connettersi con vari elementi della formazione di battaglia, fino al quartier generale dell'azienda.
Secondo Andrew Owen, portavoce di FLIR Surveillance, le capacità di imaging termico sono cresciute rapidamente negli ultimi anni, con un'enfasi su una risoluzione più elevata e dimensioni dei pixel più piccole nei formati HD, pur mantenendo quasi le stesse dimensioni fisiche dei sensori a risoluzione standard. Anche questi ultimi hanno beneficiato di questo processo, poiché dimensioni dei pixel inferiori possono ridurre le dimensioni e il costo finale dei sistemi. Il risultato è chiaramente visibile nei moderni sensori a infrarossi a raggio vicino, medio e lungo.
FLIR produce una linea di telescopi sovrapposti tra cui il mirino termico avanzato ThermoSight T75, il mirino da cecchino HISS-XLR (High-Performance Sniper Sight) e il mirino notturno ADUNS-S (Advanced Dual-Band Night Sight).
Di proposito
BAE Systems è uno dei principali attori nel campo dei sistemi di visualizzazione, in particolare grazie al suo lavoro con l'esercito americano. Dave Harrold, responsabile dei sistemi di rilevamento e puntamento dell'azienda, ha indicato lo sviluppo della tecnologia della cosiddetta acquisizione rapida del bersaglio (RTA) come una delle aree prioritarie. L'idea si basa su un'interfaccia video wireless tra gli occhiali e il cannocchiale da puntamento, in cui le immagini ad alta risoluzione possono essere trasmesse agli occhiali per la visione notturna e visualizzate su un display ad alta definizione in tempo reale. Ciò elimina la dipendenza dell'operatore dall'illuminazione laser, che può dargli al nemico.
"Lo sviluppo della tecnologia RTA wireless consente agli utenti di rilevare e agganciare rapidamente i bersagli da qualsiasi luogo senza portare l'arma agli occhi, il che aumenta la sicurezza e l'efficienza del soldato durante il targeting", ha affermato Harrold.
L'RTA è utilizzato nel programma ENVG III / FVTS-I (Enhanced Night Vision Goggle III e Family of Weapon Sights - Individual) per migliorare gli occhiali per la visione notturna e nella famiglia di mirini per armi ENVG III / FVTS-I, in cui BAE collabora con il esercito americano. Questi sistemi combinano le tecnologie UYa e TPV: la prima fornisce il controllo della situazione e la seconda aumenta la precisione di mira. La famiglia di cannocchiali per armi Family of Weapon Sights-Crew Served (FWS-CS) offre ai mitraglieri la possibilità di ingaggiare bersagli a lunghe distanze.
Le capacità di visione notturna sono migliorate e "non sono più limitate a pochi paesi felici", ha affermato un portavoce di Thales. Ha attirato l'attenzione su una serie di nuove tendenze, come il miglioramento dei sistemi a infrarossi non raffreddati, che già forniscono immagini ad alta risoluzione. È fiducioso che in pochi anni Thales "offrirà una linea di attuali dispositivi di rilevamento dei bersagli a lungo raggio, ma con tutti i vantaggi dei dispositivi non raffreddati: tempi di avvio rapidi, silenziosità, costi ridotti, alta affidabilità".
L'azienda israeliana Meprolight produce una linea di dispositivi per la visione notturna di diversi tipi: UYa, TPV e digitale. Il product manager Avi Katz ha affermato che i cannocchiali da puntamento non raffreddati della famiglia NOA hanno guadagnato popolarità nel mercato dei fucili da cecchino a lungo raggio. Tuttavia, i sistemi con UYa sono più economici e, rispetto alle termocamere, vengono utilizzati più spesso quando si lavora su bersagli a medie distanze.
“Non appena si intraprende la strada della crescita del valore, i militari iniziano a utilizzare prodotti a seconda delle loro specifiche esigenze. A mio parere, gli amplificatori di luminosità vengono utilizzati più spesso delle termocamere, principalmente a causa dei costi.
A gennaio allo Shot Show 2018 di Las Vegas, Meprolight ha presentato il NYX-200. Questo cannocchiale multispettrale combina una termocamera non raffreddata e una fotocamera digitale giorno/notte per migliorare la consapevolezza della situazione utilizzando la tecnologia RTA in tutti i livelli o condizioni di luce.
"Le esigenze del moderno campo di battaglia costringono i soldati a trasportare un gran numero di sistemi, sensori e attrezzature", ha affermato un portavoce di Meprolight. - Il peso di questa attrezzatura e la necessità di lavorare con una massa di dispositivi riducono l'efficacia del combattimento e possono influire negativamente sul livello di sicurezza del soldato. Per affrontare queste sfide e migliorare le prestazioni del soldato moderno, abbiamo sviluppato il cannocchiale NYX-200.”
Equilibrio di potere
Il costo e il peso, le dimensioni e le caratteristiche di consumo energetico (MGEH) dovrebbero essere allineati ai requisiti di combattimento per i sistemi soldato, dove i requisiti chiave sono la massa e la durata della batteria.
Harrold ha detto che i soldati sono sopraffatti dal dover trasportare molte batterie per alimentare i loro dispositivi. Vogliono mirini per armi leggeri, piccoli e di alta qualità per massimizzare la loro mobilità a terra. BAE riduce al minimo le dimensioni e il peso utilizzando la tecnologia a 12 micron. “Ciò consente sistemi più leggeri e compatti. I nostri sistemi utilizzano anche meno energia rispetto ai tradizionali sistemi refrigerati, il che alla fine riduce il peso indossabile poiché sono necessarie meno batterie.”
Tuttavia, Harris ritiene che sarà difficile realizzare un sistema significativamente più leggero del suo dispositivo binoculare F5032 (che pesa meno di 500 grammi) senza compromettere l'integrità strutturale del sistema. "In una certa misura, abbiamo trovato una via di mezzo, se segui la via del sollievo, perderai la forza del sistema", ha detto Johnson. “I nostri prodotti sono sottoposti a un ampio programma di test approvato dall'esercito degli Stati Uniti. I nostri bicchieri e tubi devono superare test molto severi. Se iniziamo ad alleggerirli, inizieranno a rompersi".
Il consumo energetico dei sistemi di base con UC è relativamente basso. Il monoculare Harris AN/PVS-14, ad esempio, può funzionare con una singola batteria AA per oltre 24 ore.
Tuttavia, Johnson ha spiegato che lo stato delle cose sta cambiando con lo sviluppo della tecnologia. “Quando aggiungi una termocamera, quando aggiungi la realtà aumentata, affronti l'aumento del consumo energetico dei sistemi di fusione delle immagini. Tutte queste tecnologie consumano energia e quindi trasferiscono il problema all'utente . Harris sta lavorando per prolungare la vita dei sistemi montati sul casco.
"Dimensioni, massa ed energia sono sempre un problema, lavoriamo costantemente in questa direzione", ha continuato Johnson. - Ma, secondo me, non vedremo occhiali molto più leggeri di quelli su cui stiamo lavorando ora, e questo è meno di 500 grammi.
Ha sottolineato che l'ottimizzazione dell'IHEC non deve essere effettuata a scapito delle prestazioni elevate, un mantra che FLIR Surveillance pone alla base dei suoi progetti. Ha aggiunto che gli sviluppi mirati a una risoluzione più elevata, dimensioni dei pixel più piccole e un intervallo di temperature operative più ampio aiutano a mantenere questo equilibrio e ad aumentare la durata dei sistemi. I progressi qui sono principalmente associati all'uso di fotorivelatori multi-elemento che operano nelle regioni infrarosse a onde medie e lunghe dello spettro.
L'azienda italiana della difesa Leonardo ritiene che, nonostante i vantaggi derivanti dall'utilizzo di nuovi materiali o nuovi tipi di batterie, ci siano alcuni limiti al miglioramento dell'IHEC, soprattutto quando si soddisfano le richieste di nuovi clienti per la connettività di rete.
Completamente elettro-ottico
I tubi intensificatori di immagine o i tubi intensificatori di immagine sono un componente chiave dei dispositivi per la visione notturna. Questi sistemi si sono evoluti in diverse direzioni negli ultimi anni, secondo Photonis.
Secondo il rappresentante di questa azienda, Mark Denes, MGEH è un fattore chiave. L'enfasi sulla massa è particolarmente rilevante oggi, data la crescente domanda di binocoli, che sono intrinsecamente più pesanti dei monocoli. "MGEH è molto importante, perché ogni grammo cade sulle spalle dell'operatore", ha detto Denes.
Photonis produce trasduttori con un diametro di 16 mm, che consente un risparmio di peso fino al 40% rispetto ai tubi da 18 mm e consente ai produttori di prodotti finali di ridurre il peso dei propri sistemi. L'azienda ha anche ridotto il consumo energetico dei suoi telefoni e migliorato la funzionalità di auto-stroboscopio per prolungare la durata della batteria.
Photonis produce una varietà di tubi intensificatori di immagine inclusi i tubi XD-4 e XR5, nonché il tubo 4G che è stato mostrato a Eurosatory 2014. La società afferma che lo standard di prestazione del tubo 4G ha aumentato i range di rilevamento. Photonis ha vinto diversi importanti progetti per la sua tecnologia 4G in quanto ha lavorato a stretto contatto con la comunità delle operazioni speciali e altri operatori militari per migliorare le capacità del dispositivo, tra cui l'auto-gating più veloce e le gamme di rilevamento e identificazione più lunghe.
Questi tubi vengono forniti ai produttori per l'integrazione in mirini ottici, monocoli, binocoli e altri sistemi con miglioramento dell'immagine. L'azienda sta attualmente lavorando per migliorare ulteriormente le prestazioni dei suoi tubi 4G e sta anche sviluppando sensori digitali per la visione notturna che integra in sistemi di sovrapposizione e ambiti, piattaforme terrestri e offshore.
Entrambi sono buoni
Secondo Denes, i sistemi di imaging termico stanno diventando più popolari della tecnologia UY, poiché con un aumento dei volumi di produzione, il loro costo diminuisce significativamente. Entrambe le tecnologie hanno obiettivi e vantaggi diversi e le loro capacità dipendono dal terreno, dalle condizioni meteorologiche e da altri fattori. Il TPV era popolare per il rilevamento e, in una certa misura, per il riconoscimento, ma i sistemi VL "sono ancora richiesti a causa di una migliore identificazione e consapevolezza della situazione".
"Idealmente, i soldati hanno bisogno di entrambe le tecnologie di visibilità notturna", ha ammesso Denes. "Dovrebbero piuttosto essere visti come un'estensione l'uno dell'altro, piuttosto che una sostituzione dell'uno per l'altro".
Fusion può fornire "il meglio di entrambi i mondi". Gli intensificatori di immagini ad alte prestazioni forniscono ancora immagini migliori rispetto alle loro controparti digitali, "ma è come confrontare il tondo con quello morbido".
"I sistemi digitali stanno diventando popolari su piattaforme terrestri e aeree", ha aggiunto Denes, "perché gli IHEC non sono un problema così serio qui come lo sono con il personale smontato". Si aspetta che i soldati continuino a utilizzare la tecnologia OU a causa delle sue capacità, del peso ridotto e della relativa economicità.
Secondo Denes, i mercati dei sistemi digitali e dei tubi intensificatori di immagine sono semplicemente diversi. Photonis e i suoi clienti militari ritengono che i tubi intensificatori di immagine "saranno richiesti per almeno altri 10 anni e, come risultato della ricerca scientifica, verranno implementati molti miglioramenti in una serie di aree, dalla sensibilità all'imaging termico".
Alla ricerca di una connessione
Secondo Leonardo, la necessità di una comunicazione costante sul campo di battaglia determina la disponibilità di componenti che abilitano funzionalità network-centric. In futuro, l'azienda prevede un uso diffuso delle tecnologie Wi-Fi, Bluetooth e GPS nei componenti ottici, che le integreranno più strettamente nella catena di controllo operativo.
Il dispositivo portatile di ricognizione e puntamento Linx dell'azienda si basa su una matrice raffreddata ed è progettato per la sorveglianza e il rilevamento in qualsiasi condizione atmosferica. Il dispositivo appartiene a sistemi network-centric, consentendo all'utente di scambiare immagini e dati sulla rete.
FLIR considera l'interoperabilità con i clienti una caratteristica fondamentale delle applicazioni militari. "I sistemi del soldato sono ora integrati con chip di comunicazione a basso costo e bassa potenza", ha spiegato il suo portavoce. "La comunicazione bidirezionale fornisce supporto per gli utenti remoti e aumenta la consapevolezza della situazione, comprese le informazioni provenienti dalle risorse di intelligence vicine".
Secondo Johnson, i sistemi stanno diventando più intelligenti. Ad esempio, la realtà aumentata si sta integrando nei display, aggiungendo un altro livello di informazioni per il soldato, mentre la tecnologia sta diventando più interconnessa."I sistemi di visione notturna sono una parte dell'ambiente in rete del soldato, condividendo ciò che vedono per formare un'immagine operativa complessiva che viene emessa all'intera unità o trasmessa a un livello superiore".
Un portavoce di Thales ha anche notato il crescente livello di digitalizzazione dei sistemi, che sta aprendo le porte alla realtà aumentata. L'offerta dell'azienda sul mercato include il dispositivo per la visione notturna BONIE-DI / IRR I2, un sistema di rete intelligente che combina due tipi di immagini. Il sistema consente agli utenti di visualizzare dati specifici, come il GPS, in realtà aumentata, che aumenta i livelli di proprietà e interazione.
Grande attenzione è stata dedicata al potenziale dei dispositivi per la visione notturna completamente digitali, anche se, secondo Johnson, la tecnologia “non è ancora completamente sviluppata. Mi sembra che tu non debba ancora aspettarti il pieno ritorno da lei. Harris conduce una grande quantità di ricerche in questo settore. Abbiamo bisogno di una vera svolta tecnologica prima di ottenere un sensore digitale indossato dalla testa. I convertitori ottici analogici domineranno il mercato della visione notturna per i prossimi 15-20 anni, fino a quando non arriverà qualcosa di rivoluzionario a sostituirli.
Johnson ha confermato, tuttavia, che è possibile incorporare alcuni tipi di elementi digitali nei sistemi analogici. “Nel nostro sistema soldato F6045, abbiamo preso un sistema analogico e lo abbiamo collegato alla rete, portando così capacità digitali, ma usiamo ancora i tubi intensificatori di immagine analogici perché non c'è niente di meglio al momento. Si tratta di una tecnologia collaudata e affidabile, che non cede ancora le sue posizioni”.
Mr. Katz ha convenuto che la tecnologia di visione notturna digitale è proprio all'inizio del viaggio, ma crede che si svilupperà rapidamente nei prossimi anni.
Harrold prevede anche che alla fine i sistemi di unità organizzative diventeranno obsoleti e completamente sostituiti da sistemi digitali in grado di aggiornarsi con i propri algoritmi. Ha aggiunto che è probabile che l'industria "si sposti verso sistemi di alimentazione wireless completamente integrati che integrano alimentatori portatili, cannocchiali da puntamento e occhiali per la visione notturna e possono funzionare senza riposo giorno e notte".
Movimento in avanti
Con una chiara comprensione di altri segmenti di mercato, Katz ritiene che "ci sarà una rivoluzione nella risoluzione dei sistemi di imaging termico".
FLIR, a sua volta, si aspetta di vedere una maggiore enfasi sull'elaborazione delle immagini e sulla gestione dell'alimentazione al fine di ridurre la dipendenza dall'ottica a lunga focale per le lunghe distanze e aumentare la probabilità di identificazione del bersaglio. Ritengono che "l'elaborazione delle immagini con un basso consumo energetico, che migliora la qualità dell'immagine in tempo reale, possa aumentare il livello di fiducia nell'identificazione degli oggetti e nel rilevamento delle minacce".
Negli ultimi anni, i sistemi standard hanno aggiunto funzionalità come l'equalizzazione dell'istogramma, il miglioramento dei dettagli digitali e la stabilizzazione elettronica. "Questo processo continuerà con l'evoluzione degli algoritmi di elaborazione, con conseguente minor carico di lavoro dell'utente e riconoscimento e identificazione del target più rapidi".
L'uso di microdisplay ad alta risoluzione in combinazione con sensori di pixel più piccoli, elaborazione di immagini a bassa potenza e comunicazioni wireless migliora GEGC e migliora le capacità di intelligenza, sorveglianza e targeting.
Harrold ha affermato che nei prossimi anni la realtà aumentata "diventerà la tecnologia più importante per questi sistemi, sarà integrata nei futuri telescopi e occhiali". In un dispositivo di visione notturna che funge da display principale del soldato, la realtà aumentata gli fornirà informazioni importanti e quindi aumenterà la sua efficacia in combattimento.
Ciò fornirà una serie di vantaggi. Il quadro operativo generale con la realtà aumentata consentirà agli utenti di aumentare il loro livello di proprietà dell'ambiente. Queste informazioni potrebbero aiutare in una serie di compiti, ad esempio, l'accesso al video da un drone, la storia dell'uso di ordigni esplosivi in una determinata area, l'identificazione delle forze alleate e amiche, una mappa tridimensionale dell'area, ecc. piattaforme.
