كانت أنظمة الرؤية الليلية المركبة على المركبات موجودة منذ سنوات وهي الآن شائعة ، ولكن هناك تغييرات كبيرة في المستقبل في هذا السوق.
على سبيل المثال ، هناك طلب متزايد على الكاميرات الليلية عالية الدقة. وقال متحدث باسم شركة سوفرادير الفرنسية لمستقبلات الأشعة تحت الحمراء إن هذا يمكن تحقيقه من خلال زيادة عدد البكسل وتقليل درجة البكسل مع الحفاظ على حجم المصفوفة من أجل توفير خصائص منخفضة الوزن واستهلاك الطاقة للجهاز.
"من خلال تقليل درجة البكسل ، فإنك تزيد من حساسية الكاشف ، لأنه مع انخفاض درجة البكسل ، يكون لكل بكسل قوة إشارة أقل ، وبالتالي نزيد من حساسية الجهاز. في كاميرات الجيل الحالي ، المعيار هو VGA 640x512 ، ولكن الاتجاه اليوم يتجه نحو SVGA 1280 × 1024 بزيادات قدرها 12 ميكرون ، على سبيل المثال. ستتحرك الأنظمة في هذا الاتجاه وهذا يحدث الآن ،"
- هو شرح.
لكي تعمل هذه الكاميرات في أفضل حالاتها ، يجب أن تكون مستقرة بشكل صحيح ، حيث تعمل المركبات المدرعة في تضاريس وعرة مع تضاريس صعبة للغاية. وفقًا لممثل Controp Precision Technologies ، إذا لم يتم تثبيت النظام جيدًا بما يكفي ، "فستكون الصورة بجودة غير مقبولة وسيتم تقليل نطاق الجهاز بشكل كبير."
قال متحدث باسم سوفرادير:
"في السنوات الأخيرة ، شهدنا أهمية زيادة الوزن والحجم واستهلاك الطاقة بشكل مطرد ، مما يعكس الطلب على الأنظمة الصغيرة وخفيفة الوزن ذات القدرات المحسّنة ، مثل أنظمة SIGHT الخاصة بنا. هناك عدة أنواع من الكاميرات: الكاميرات الحرارية غير المبردة ، والتي توفر رؤية قريبة وعادة ما تكون غير مستقرة ، والكاميرات الحرارية المبردة ، والتي عادة ما تكون مستقرة ، تكون ذات مستوى أعلى وبالطبع أغلى ثمناً ".
إبراز المشاكل
تقليديا ، تم استخدام أنظمة الرؤية الليلية لغرضين رئيسيين. أولاً ، تتيح له أجهزة الرؤية الليلية للسائق زيادة مستوى التحكم في البيئة المحيطة بالسيارة من أجل مناورة آمنة وخالية من المتاعب. ثانيًا ، هناك أنظمة رؤية يستخدمها الرماة لتحديد الأهداف المحتملة وتوجيهها.
عادةً ما تكون أنظمة الأشعة تحت الحمراء للسائقين والوعي بالحالة المعززة عبارة عن كاميرات تصوير حراري غير مبردة تتمتع بمجال رؤية أوسع من مسافة قريبة من أجل الحصول على أكبر قدر ممكن من مجال الرؤية ، في حين أن النطاقات مخصصة للرماة ، خاصة للأسلحة ذات العيار الكبير ، على سبيل المثال ، 120 ملم من مدافع الدبابات ، مزودة بكاميرات تصوير حراري طويلة المدى مبردة. هذا الأخير لديه مجال رؤية أضيق للتركيز على هدف معين.
تعد الكاميرات الحرارية هي الأكثر شيوعًا في الجيوش الحديثة ، فهي أكثر تقدمًا من الكاميرات المزودة بتكثيف الصورة (مكثف الصورة) ، والتي تعمل في خطوات أقل من 1 ميكرون ، ولتشغيلها تتطلب انبعاث ضوئي نشط في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة. لكي ترى في الظلام.في هذه الحالة ، يمكن لأجهزة العدو اكتشاف الضوء المنبعث من الأشعة تحت الحمراء غير المرئية للعين المجردة ، مما قد يؤدي إلى عواقب وخيمة.
وفقًا لكولين هورنر من ليوناردو ، فإن كاميرات تكثيف الصور تمثل دائمًا مشكلة في المجتمعات التي تميل إلى الإضاءة.
"تميل هذه المستشعرات إلى تشويه الصورة المخصصة للقائد والسائق. بينما تتحسن تقنية تحسين الصورة وهي الخيار المفضل للمركبات المساعدة غير القتالية ، فإن العيب هو أن هذه الكاميرات لا تزال بحاجة إلى الإضاءة الخلفية ".
"على الرغم من أنها يمكن أن تعمل حقًا في الحد الأدنى من الضوء ، على سبيل المثال ، في ضوء القمر أو النجوم ، في الظلام الدامس ، لن تعمل الكاميرات المزودة بأنابيب مكثفة للصور. لتحسين الوعي بالحالة ، يستخدم المشغلون مصابيح الأشعة تحت الحمراء لإضاءة المنطقة المحيطة بالماكينة محليًا والاعتماد على الضوء الطبيعي ".
- أوضح هورنر.
وأضاف أن هناك مشاكل أخرى في كاميرات مكثف الصورة في السيارات المجهزة بالزجاج المضاد للرصاص ، حيث تؤثر سلباً على إدراك السائق للمسافة. هذا هو السبب في أن الجيوش الحديثة تفضل استخدام أنظمة الأشعة تحت الحمراء السلبية.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك اتجاه لزيادة قدرات الرؤية الليلية للمركبات من الفئات الأخرى ، والتي من الضروري تثبيت نفس الأنظمة عليها كما هو الحال في المنصات القتالية. "سيؤدي هذا حقًا إلى زيادة مستوى الملكية والأمان."
"كقاعدة عامة ، تم تجهيز المركبات القتالية المدرعة الأكبر بأنظمة الأشعة تحت الحمراء السلبية (غير المضيئة) بأداء عالٍ جدًا ، لكنها لا تعمل في الأعمدة بمفردها. يتم دعمهم بواسطة مركبات أخرى ، مثل ناقلات الأفراد وسيارات الإسعاف والمركبات الهندسية ، ولكن هذه المركبات لها عيب أنها لا تتمتع بنفس قدرات الرؤية الليلية مثل المركبات القتالية وبالتالي لا يمكنها العمل في نفس الظروف. لذلك نرى الآن اتجاهًا لتزويد المركبات الداعمة بأنظمة الرؤية الليلية التي ليست أسوأ من تلك الموجودة في المنصات القتالية ، ونتيجة لذلك يمكنها العمل جنبًا إلى جنب دون مخاطر إضافية ".
هناك اتجاه آخر يتمثل في إضافة المزيد من الكاميرات إلى الآلات للحصول على رؤية شاملة كاملة. في السابق كان الجيش يهتم فقط بتزويد السائق بأجهزة الرؤية الليلية للقيادة فقط. مع وجود عدد كبير من الكاميرات التي توفر رؤية 360 درجة ، يمكن رؤية التهديدات من أي اتجاه ، والأهم من ذلك بالنسبة للأمن ، هناك رؤية للجانبين والخلف ، وبالتالي ، يتم زيادة أمن العملية في المناطق الحضرية.
يقدم ليوناردو كاميرا DNVS 4 ، والتي تتيح لك الحصول على رؤية شاملة على مسافات تتراوح من 20 إلى 30 مترًا. قال هورنر إن النظام مجهز أيضًا بكاميرا ملونة نهارية للجمع بين التقنيتين في حل واحد وبالتالي تقليل الوزن والحجم واستهلاك الطاقة. وأضاف أن هناك أيضًا تحولًا من العمارة التناظرية إلى الرقمية المفتوحة. "هذا يعني أننا نرقم إشارة الكاميرا رقميًا ونعرضها رقميًا على الشاشة ، مما يحسن وضوح الصورة بشكل كبير ويزيل أي تداخل من الجهاز نفسه."
صورة بالأرقام
تسمح التطورات في التكنولوجيا الرقمية للمشغلين باستخدام شاشات متعددة الوظائف مع الخرائط وحالة السلاح ومعلومات صيانة السيارة ، بالإضافة إلى عرض صور متعددة في نفس الوقت ، مثل العروض الأمامية والجانبية والخلفية. يعد هذا أكثر تنوعًا من استخدام كاميرا خافتة أو نظام تمثيلي يسمح لك بمشاهدة كاميرا واحدة وشاشة واحدة فقط.
معظم كاميرات المراقبة من النوع غير المبرد ، مثل العين البشرية ، لديها مجال رؤية واسع يبلغ حوالي 50 درجة ، وبعضها يقترب من 90 درجة. قال Jorgen Lundberg من FLIR Systems أنه يجب بالتالي تثبيت الكاميرات الأخرى في تكوينات مختلفة لتحقيق تغطية كاملة بزاوية 360 درجة. تنص بعض المخططات على وضع كاميرات متعددة بمجال رؤية 55 درجة ، بينما تنص المخططات الأخرى على تركيب أربع كاميرات بزاوية 90 درجة أو حتى كاميرتين فقط عند 180 درجة لإنشاء بانوراما. بادئ ذي بدء ، يعد هذا ضروريًا حتى تتمكن السيارة من المناورة بحرية دون تشغيل المصابيح الأمامية أثناء التدريب الليلي والعمليات القتالية ، حيث يتحكم السائق بشكل كامل في البيئة.
وقال لوندبيرج: "يهدف هذا كله إلى تزويد السائق أو الطاقم بمعرفة ما يحدث بالقرب من السيارة على ارتفاع يتراوح بين 20 و 100 متر وليس أبعد من ذلك ، نظرًا لأن التكنولوجيا اليوم لا يمكنها توفير صور عالية الدقة على مسافات طويلة". "على الرغم من أن طاقم السيارة سيرغب بالتأكيد في الحصول على صورة عالية الوضوح للمحيط بأكمله تحت تصرفهم ، إلا أن هناك توازنًا بين تقنية اليوم وميزانية اليوم. هناك أيضًا قيود على عدد ووظائف عروض الطاقم داخل السيارة ".
على سبيل المثال ، يعد تقديم كميات كبيرة من المعلومات الحسية المتاحة أمرًا صعبًا. من أجل عدم خلط كل شيء في كومة واحدة ، يجب أن يكون لأفراد الطاقم ، على سبيل المثال ، السائق والقائد والمدفعي ، إمكانية الوصول إلى الشاشات التي تعرض معلومات محددة مخصصة لكل منهم حتى لا تتدخل مع المستخدمين الآخرين. قد يكون لطرف الهبوط أيضًا شاشة في الجزء الخلفي من السيارة تعرض معلومات حول البيئة قبل النزول. يمكن أن يكون للقائد شاشة مثل أفراد الطاقم الآخرين ، ولكن مع المزيد من الوظائف ، على سبيل المثال ، مع القدرة على عرض القرارات المتعلقة بالتحكم في القتال ومعلومات عن الأسلحة.
تم بالفعل تثبيت العديد من أجهزة الاستشعار المختلفة في المركبات المدرعة ويجب أن تجد أنظمة الرؤية الليلية مكانًا لها في هذه المساحة المحدودة. تتوفر مساحة صغيرة في الجهاز لاستيعاب المزيد من شاشات العرض ، وبالتالي فإن توزيع المعلومات من أجهزة الاستشعار والكاميرات في جميع أنحاء الجهاز يمثل تحديًا.
توجد أنظمة الرؤية الليلية للمدافع الرئيسية في AFV جنبًا إلى جنب أو مدمجة في مشهد المدفعي ، والذي يتم تثبيته عادةً في السيارة بجوار البندقية. يمكن أن يكون التسلح مدفع دبابة عيار 120 ملم أو مدافع متوسطة العيار (20 ملم 30 ملم أو 40 ملم) أو حتى مدافع رشاشة من عيار 7 أو 62 ملم أو 12 أو 7 ملم في وحدة أسلحة يتم التحكم فيها عن بعد (DUMV). تشتمل أنظمة رؤية البندقية بشكل أساسي على أنظمة تصوير حراري مبردة وبالتالي فهي قادرة على العمل في نطاقات تزيد عن 10 كم.
قال Lundberg إن مشاهد المدفعي ليلا ونهارا تتماشى مع محور البندقية ، أي أنه سينظر إلى أين يتم توجيه البندقية ولا يرى في اتجاهات أخرى.
يجب أن يتوافق مدى هذا المنظر مع مدى البندقية ، وأن يكون للمدفع مدى طويل إلى حد ما. وبالتالي ، لديه مجال رؤية ضيق نوعًا ما ، يشبه النظر من خلال قشة … ولكن هنا يحتاج السهم إلى الرؤية والتصويب.
ابقى باردا؟
تستخدم كاميرات الأشعة تحت الحمراء غير المبردة تقنية ميكروبولومتر ، والتي تعد في الأساس مقاومة صغيرة مع عنصر سيليكون يتفاعل مع الإشعاع الحراري. يتم تحديد التغيرات في درجة الحرارة من خلال شدة انبعاث الفوتونات. يكتشف هذا الميكروبولومتر ويحول القياسات إلى إشارة كهربائية ، والتي بدورها يمكن تحويلها إلى صورة.
تعمل المستشعرات غير المبردة ، كقاعدة عامة ، في نطاق LW1R (7-14 ميكرون) ، أي يمكنها "الرؤية" من خلال الدخان والضباب والغبار ، وهو أمر مهم في ساحة المعركة وفي مواقف أخرى.
تستخدم الأجهزة المبردة نظام تبريد مبرد لإبقاء الكاشف عند -200 درجة مئوية ، مما يجعله أكثر حساسية للتغيرات الطفيفة في درجات الحرارة. يمكن لكاشفات مثل هذه الأجهزة أن تحول بدقة حتى فوتونًا منفردًا إلى إشارة كهربائية ، بينما تحتاج الأنظمة غير المبردة إلى مزيد من الفوتونات لإجراء القياسات. وبالتالي ، فإن أجهزة الاستشعار المبردة لها مدى طويل ، مما يحسن عملية التقاط الأهداف وتحييدها.
لكن الأنظمة المبردة لها أيضًا عيوبها ، وينطوي تعقيد التصميم على تكاليف عالية والحاجة إلى صيانة منتظمة ومعقدة تقنيًا. تعتبر المستشعرات غير المبردة أرخص ، وأسهل في الصيانة ، وعمرًا أطول لأنها لا تستخدم التكنولوجيا المبردة ، وتحتوي على عدد أقل من الأجزاء المتحركة ، ولا تتطلب ختمًا مفرغًا معقدًا. ما نوع النظام الذي يختاره ، كما هو الحال دائمًا ، متروك للمستخدم ، بناءً على المهام التي يقوم بحلها.
اختيار الموجة
تستخدم نطاقات المدفعي المبردة كاشفات الأشعة تحت الحمراء (LW1R) القريبة من [الموجة الطويلة]. لأن هذا يسمح لأنظمة الرؤية الليلية بالرؤية من خلال الدخان وبالتالي يكون لديها عدد أقل من المشكلات المتعلقة بالقتال. تستخدم الأنظمة غير المبردة أيضًا مثل هذه الكواشف ، نظرًا لأن المقاييس الدقيقة (عناصر حساسة للحرارة) تكون حساسة عند هذا الطول الموجي ، ولكن هذا بدأ يتغير الآن. قال هورنر: "تاريخيًا ، لطالما كان LWIR مفضلًا نظرًا لاختراق الدخان بشكل أفضل من كاشفات MWIR التي تعمل في منتصف الموجة المتوسطة من الأشعة تحت الحمراء".
"قبل عشر سنوات كان هذا صحيحًا ، لكن الاختبارات والتظاهرات أظهرت وأثبتت أنه لا يوجد فرق كبير بين LWIR و MWIR في ساحة المعركة اليوم. تحسنت حساسية وقدرات MWIR بشكل ملحوظ خلال السنوات العشر الماضية ولا تزال كاميرات MWIR تقدم أداءً فائقًا وتغلغلًا للدخان. وهذا يقود الناس إلى تفضيل أجهزة كشف MWIR بدلاً من أجهزة كشف LWIR ".
وأضاف هورنر:
"تتمثل ميزة أجهزة كشف MWIR في أنها تتمتع أيضًا بنفاذية أفضل عبر الهواء الرطب مقارنة بأجهزة الكشف من النوع LWIR ، أي عندما تريد الانتشار في المناطق الساحلية ، خاصة في المناخات الحارة ، ستحصل على أداء أفضل باستخدام MWIR. وليس LWIR.. سيكون حلا وسطا للسيارة ".
ومع ذلك ، أكد متحدث باسم شركة Sofradir الفرنسية أن منطقة الأشعة تحت الحمراء البعيدة (الموجة القصيرة) من الطيف (SWIR) لها أيضًا تطبيقاتها.
"هناك نوعان من الاستخدامات المختلفة لـ SWIR. أولاً ، يمكن أن تكون أجهزة الكشف من هذا النوع حلاً إضافيًا في تلك الحالات عندما تحتاج إلى البحث من خلال الدخان والغبار من مختلف الكثافة والأصل ، وحتى (في بعض الحالات) الضباب. اعتمادًا على الظروف الجوية ، يمكن أن يوفر SWIR مسافة كبيرة واضحة. ثانيًا ، باستخدام كاشف SWIR ، يمكنك رؤية محددات المدى بالليزر تعمل عند التعيين المستهدف بأطوال موجية تبلغ 1.6 ميكرون أو 1.5 ميكرون. ثم يتم استخدامه كتحذير من أن سيارتك تحت المراقبة. يمكنك أيضًا رؤية ومضات المدافع ، مما يعني أنه يتم استخدام SWIR لتحسين الوعي بالظروف وحماية المركبات الأرضية."
قال متحدث باسم BAE Systems:
"بشكل عام ، يوفر LWIR أفضل أداء في جميع الأحوال الجوية والظروف الخارجية الأخرى ، بينما يوفر MWIR و SWIR أفضل تباين. تتميز صورة SWIR بميزة إضافية تتمثل في كونها مشابهة لما نراه بالعين المجردة. تزيد هذه الميزة المهمة من احتمالية التعرف الصحيح ، مما يساعد بدوره على تقليل احتمالية وقوع حوادث بنيران صديقة ".
الحاجة للمزيد
إن التثبيت المتكرر لـ DUMV على المركبات المدرعة له تأثير على سوق الكاميرات الليلية. تم دمج مشاهد البندقية الرئيسية في المنصة وبالتالي لا يمكن تغيير البندقية ولا المشاهد كثيرًا. تسمح لك إضافة DUMV جديد على أساس معياري بتغيير النطاقات في كثير من الأحيان.
في السنوات الخمس إلى العشر الماضية ، كانت الأسلحة القياسية المثبتة على DUMV في معظم الحالات إما مدفع رشاش 7.62 ملم أو مدفع رشاش 12.7 ملم ، لذلك كانت المشاهد ، كقاعدة عامة ، غير مبردة لتتناسب مع المدى القصير هذه الأسلحة (1-1 ، 5 كم) ، وهذا بدوره حدد مجال رؤيتها الأوسع قليلاً من مشاهد المدافع ذات العيار الكبير.
ومع ذلك ، أشار Lundberg إلى أن الوضع يتغير:
"يوجد حاليًا اتجاه متزايد يحدد تركيب أسلحة من عيار أكبر (حوالي 25-30 مم) ، والتي يمكن من خلالها توجيه نيران دقيقة وإطلاقها على مسافات طويلة ، وهذا يحدد الطلب على المشاهد لـ DUMV مع مدى أطول. بينما اعتادت الصناعة على توفير نطاقات غير مبردة لـ 99٪ من DUMV ، يتحول التركيز اليوم إلى نطاقات أكثر وظيفية وغير مبردة وغير مبردة يمكنها توفير صور فائقة الوضوح. وهذا يجعل من الممكن رؤية أسلحة من عيار أكبر وأبعد قليلاً إلى الهدف على مسافات طويلة تبلغ 1 ، 5-2 ، 5 كيلومترات ، أي بعيدًا عن متناول وسائل تدمير العدو ".
وأخيرًا ، يريد القادة التحكم بشكل أفضل في الموقف ، لرؤية أبعد من نيران المدافع ، وبالتالي كانت هناك حاجة إلى تثبيت مشاهد ليلية ذات مدى أطول على DUMV.
لا يتم تحديد تطوير أنظمة الرؤية الليلية من خلال النطاق المتزايد فحسب ، ولكن أيضًا من خلال الحاجة إلى تبسيط العمليات. تتطلب كاميرا التصوير الحراري التي عفا عليها الزمن أو كاميرا الأشعة تحت الحمراء الأقل تقدمًا الكثير من العمل ، حيث يتعين عليك الضغط على الأزرار والمقابض عدة مرات للحصول على صورة لائقة ، بينما يمكن للكاميرا المتقدمة الجديدة أن توفر على الفور صورة عالية الجودة لنظام التصويب باستخدام الحد الأدنى من تدخل المستخدم. قال متحدث باسم شركة Controp: "عندما تتم أتمتة معظم العناصر ، يمكن للمشغل التركيز على المهمة نفسها ، وعدم تشتيت انتباهه من خلال العمل مع نظام الرؤية."
أصبحت ميزة ساحة المعركة لأنظمة الرؤية الليلية واضحة بشكل متزايد. يقوم بذلك من خلال الاستفادة من المزايا التكنولوجية للكاميرا عالية الدقة المحسّنة ، واستخدام النوع المناسب من الأنظمة لمهام محددة ، ودمج المزيد من كاميرات المراقبة في بنية رقمية يمكنها دعم المزيد من أجهزة الاستشعار وتزويد كل فرد من أفراد الطاقم بالبيانات إنهم بحاجة. بشكل فردي ، لا تجلب هذه التحسينات تغييرات جذرية ، لكن يمكن أن توفر معًا ميزة في المعركة.
قال هورنر إن العمارة الرقمية هي حل طويل الأمد.
"إذا قمت بتنفيذ الهندسة الرقمية من البداية ، فيمكنك التحكم بزاوية 360 درجة ، ويمكنك بسهولة دمج التقنيات المستقبلية وأنظمة الحرب الإلكترونية والحماية النشطة وأنظمة المراقبة والاستطلاع بعيدة المدى. ثم يمكنك المضي قدمًا بأمان وتزويد السيارة بتقنيات متقدمة إضافية ".
وأضاف Lundberg:
إن انتشار أنظمة الرؤية الليلية والتصوير الحراري يسير بخطى غير مسبوقة. يعتقد الجيش في الغرب أن العدو لن يمتلك سوى تقنية الأشعة تحت الحمراء السلبية. بفضل التطور السريع للتقنيات المبتكرة وقواعد مراقبة الصادرات ، تتمتع الجيوش الغربية الحديثة بميزة واضحة. النقطة المهمة ، بالطبع ، ليست في أجهزة التصوير الحراري الفردية وأجهزة الرؤية الليلية الأخرى ، ولكن في السيارة المدرعة بأكملها.إذا كان لديك نطاق على DUMV ، فإن الميزة هي أنه يمكنك التصويب ، والتسديد ، والضرب بدقة قبل ثوان قليلة من خصمك. في تسلسل الأحداث هذا ، تساهم أنظمة الرؤية الليلية بالتأكيد في الانتصار على الخصم.
