Los sistemas de visión nocturna montados en vehículos han existido durante años y ahora son comunes, pero hay cambios significativos por delante en este mercado.
Por ejemplo, existe una demanda creciente de cámaras nocturnas de mayor resolución. Un portavoz de la compañía francesa de receptores de infrarrojos Sofradir dijo que esto podría lograrse aumentando el número de píxeles y disminuyendo el paso de píxeles mientras se mantiene el tamaño de la matriz para proporcionar características de bajo peso y consumo de energía del dispositivo.
“Al disminuir el tamaño de los píxeles, aumenta la sensibilidad del detector, porque a medida que disminuye el tamaño de los píxeles, cada píxel tiene una intensidad de señal más baja y, por lo tanto, aumentamos la sensibilidad del dispositivo. En las cámaras de la generación actual, el estándar es VGA 640x512, pero hoy en día la tendencia se mueve hacia SVGA 1280x1024 en incrementos de 12 micrones, por ejemplo. Los sistemas se moverán en esta dirección y esto está sucediendo ahora”.
- él explicó.
Para que estas cámaras funcionen al máximo, deben estar debidamente estabilizadas, ya que los vehículos blindados operan en terrenos accidentados con terrenos muy difíciles. Según un representante de Controp Precision Technologies, si el sistema no se estabiliza lo suficientemente bien, "entonces la imagen será de una calidad inaceptable y el alcance del dispositivo se reducirá drásticamente".
Un portavoz de Sofradir dijo:
“En los últimos años, hemos visto crecer de manera constante la importancia del peso, el tamaño y el consumo de energía, lo que refleja la demanda de sistemas pequeños y livianos con capacidades mejoradas, como nuestros sistemas SIGHT. Hay varios tipos de cámaras: cámaras térmicas no refrigeradas, que brindan una visión de cerca y generalmente no están estabilizadas, y cámaras térmicas refrigeradas, que generalmente están estabilizadas, son de un nivel superior y por supuesto más caras.
Destacando problemas
Tradicionalmente, los sistemas de visión nocturna se han utilizado para dos propósitos principales. En primer lugar, los dispositivos de visión nocturna del conductor le permiten aumentar el nivel de control del entorno alrededor del automóvil para maniobrar de forma segura y sin problemas. En segundo lugar, existen sistemas de observación utilizados por los tiradores para identificar y apuntar a posibles objetivos.
Los sistemas de infrarrojos para los conductores y la conciencia de la situación mejorada suelen ser cámaras termográficas no refrigeradas que tienen un campo de visión más amplio a corta distancia para tener el mayor campo de visión posible, mientras que los visores son para tiradores, especialmente para armas de gran calibre, por ejemplo., 120 mm de cañones de tanque, equipados con cámaras termográficas de largo alcance refrigeradas. Estos últimos tienen un campo de visión más estrecho para enfocarse en un objetivo específico.
Las cámaras térmicas son las más comunes en los ejércitos modernos, ya que son más avanzadas que las cámaras con intensificador de imagen (intensificador de imagen), que operan en pasos de menos de 1 micra, y para operar requieren una emisión activa de luz en el espectro de la región del infrarrojo cercano. para ver en la oscuridad. En este caso, la luz de la iluminación infrarroja invisible a simple vista puede ser detectada por dispositivos enemigos, lo que puede conllevar graves consecuencias.
Según Colin Horner de Leonardo, las cámaras intensificadoras de imagen son siempre un problema en las comunidades que tienden a estar iluminadas.
“Estos sensores tienden a distorsionar y difuminar la imagen destinada al comandante y al conductor. Si bien la tecnología de mejora de la imagen está mejorando y es la opción preferida para los vehículos no asistidos por combate, la desventaja es que estas cámaras aún necesitan iluminación de fondo.
“Aunque realmente pueden funcionar con una luz mínima, por ejemplo, a la luz de la luna o las estrellas, en completa oscuridad, las cámaras con tubos intensificadores de imagen simplemente no funcionarán. Para mejorar el conocimiento de la situación, los operadores utilizan luces infrarrojas para iluminar localmente el área alrededor de la máquina y dependen de la luz natural.
- explicó Horner.
Agregó que existen otros problemas con las cámaras intensificadoras de imagen en los automóviles equipados con vidrio blindado, ya que afectan negativamente la percepción de la distancia por parte del conductor. Es por eso que los ejércitos modernos prefieren utilizar sistemas de infrarrojos pasivos.
Además, existe una tendencia a incrementar las capacidades de visión nocturna de vehículos de otras categorías, para lo cual es necesario instalar en ellos los mismos sistemas que en las plataformas de combate. "Esto realmente aumentará el nivel de propiedad y seguridad".
“Como regla general, los vehículos blindados de combate más grandes estaban equipados con sistemas de infrarrojos pasivos (no iluminados) con un rendimiento muy alto, pero no funcionan en columnas por sí mismos. Están apoyados por otros vehículos, como transportadores de personal, ambulancias y vehículos de ingeniería, pero estos vehículos tienen la desventaja de que no tienen las mismas capacidades de visión nocturna que los vehículos de combate y por lo tanto no pueden funcionar en las mismas condiciones. Así que ahora vemos una tendencia a equipar los vehículos de apoyo con sistemas de visión nocturna que no son peores que los de las plataformas de combate, por lo que pueden trabajar codo con codo sin riesgo adicional.
Otra tendencia es agregar más cámaras a las máquinas para obtener una vista completa. Anteriormente, el ejército solo se preocupaba por proporcionar al conductor dispositivos de visión nocturna solo para conducir. Con una gran cantidad de cámaras que brindan visibilidad de 360 °, las amenazas se pueden ver desde cualquier dirección y, lo que es más importante para la seguridad, hay una vista a los lados y a la espalda, por lo tanto, se aumenta la seguridad de la operación en áreas urbanas.
Leonardo ofrece la cámara DNVS 4, que le permite obtener una vista panorámica a distancias de 20-30 metros. Horner dijo que el sistema también está equipado con una cámara a color durante el día para combinar las dos tecnologías en una solución y así reducir el peso, el tamaño y el consumo de energía. Añadió que también hay un cambio de la arquitectura abierta analógica a la digital. "Esto significa que digitalizamos la señal de la cámara y la mostramos digitalmente en la pantalla, lo que mejora enormemente la claridad de la imagen y elimina cualquier interferencia de la propia máquina".
Imagen en números
Los avances en la tecnología digital permiten a los operadores utilizar pantallas multifuncionales con mapas, estado de armas e información de mantenimiento del vehículo, así como ver varias imágenes al mismo tiempo, como vistas hacia adelante, hacia atrás y hacia atrás. Esto es mucho más versátil que usar una cámara atenuada o un sistema analógico que le permite ver solo una cámara y solo una pantalla.
La mayoría de las cámaras de vigilancia son del tipo no refrigerado y, como el ojo humano, tienen un amplio campo de visión de aproximadamente 50 °, y algunas se acercan a 90 °. Jorgen Lundberg de FLIR Systems dijo que, por lo tanto, se deben instalar otras cámaras en diferentes configuraciones para lograr una cobertura completa de 360 °. Algunos esquemas prevén la colocación de varias cámaras con un campo de visión de 55 °, mientras que otros esquemas prevén la instalación de cuatro cámaras a 90 ° o incluso solo dos cámaras a 180 ° para crear un panorama. En primer lugar, esto es necesario para que el automóvil pueda maniobrar libremente sin los faros encendidos durante los entrenamientos nocturnos y las operaciones de combate, ya que el conductor tiene el control total del entorno.
"Todo esto tiene como objetivo dar al conductor o la tripulación el conocimiento de lo que está sucediendo cerca del automóvil a unos 20-100 metros y no más allá, ya que la tecnología actual no puede proporcionar imágenes de alta resolución a largas distancias", dijo Lundberg. “Aunque a la tripulación del automóvil ciertamente le gustará tener una imagen de alta definición de todo el perímetro a su disposición, existe un equilibrio entre la tecnología actual y el presupuesto actual. También existen restricciones sobre el número y la funcionalidad de las pantallas de la tripulación dentro del vehículo ".
Por ejemplo, presentar una gran cantidad de información sensorial disponible es un desafío. Para no mezclar todo en una pila, los miembros de la tripulación, por ejemplo, el conductor, el comandante y el artillero, deben tener acceso a pantallas que muestren información específica destinada a cada uno de ellos para no interferir con otros usuarios. El grupo de aterrizaje también puede tener una pantalla en la parte trasera del vehículo, que muestra información sobre el entorno antes de desmontar. El comandante puede tener una pantalla como otros miembros de la tripulación, pero con más funcionalidad, por ejemplo, con la capacidad de mostrar decisiones sobre control de combate e información sobre armas.
Muchos sensores diferentes ya están instalados en vehículos blindados y los sistemas de visión nocturna deben encontrar un lugar para sí mismos en este espacio limitado. Hay poco espacio disponible en la máquina para acomodar más pantallas y, por lo tanto, distribuir información de sensores y cámaras por toda la máquina es un desafío.
Los sistemas de visión nocturna para las armas principales del AFV están ubicados uno al lado del otro o integrados en la mira del artillero, que generalmente se instala en el vehículo junto al arma. El armamento puede ser un cañón tanque de 120 mm de gran calibre, cañones de calibre medio (20 mm 30 mm o 40 mm) o incluso ametralladoras de calibre 7, 62 mm o 12, 7 mm en un módulo de armas controlado remotamente (DUMV). Los sistemas de mira de armas incluyen principalmente sistemas de imágenes térmicas refrigerados y, por lo tanto, son capaces de funcionar a distancias de más de 10 km.
Lundberg dijo que las miras diurnas y nocturnas del artillero están alineadas con el eje del arma, es decir, mirará hacia donde se dirige el arma y no verá en otras direcciones.
“El alcance de esta mira debería corresponder al alcance del arma, y el arma tiene un alcance bastante largo. En consecuencia, tiene un campo de visión bastante estrecho, es como mirar a través de una pajita … pero aquí la flecha necesita ver y disparar.
¿Mantener helado?
Las cámaras infrarrojas no refrigeradas utilizan tecnología de microbolómetro, que es esencialmente una pequeña resistencia con un elemento de silicona que reacciona a la radiación térmica. Los cambios de temperatura están determinados por la intensidad de la emisión de fotones. El microbolómetro detecta esto y convierte las medidas en una señal eléctrica, que a su vez se puede convertir en una imagen.
Los sensores no refrigerados, por regla general, operan en el rango LW1R (7-14 micrones), es decir, pueden "ver" a través del humo, la niebla y el polvo, lo cual es importante en el campo de batalla y en otras situaciones.
Los dispositivos enfriados utilizan un sistema de enfriamiento criogénico para mantener el detector a -200 ° C, haciéndolo más sensible incluso a cambios menores de temperatura. Los detectores de tales dispositivos pueden transformar con precisión incluso un solo fotón impactado en una señal eléctrica, mientras que los sistemas no refrigerados necesitan más fotones para realizar mediciones. Por lo tanto, los sensores refrigerados tienen un largo alcance, lo que mejora el proceso de captura y neutralización de objetivos.
Pero los sistemas refrigerados también tienen sus inconvenientes, la complejidad del diseño conlleva altos costos y la necesidad de un mantenimiento regular y técnicamente complejo. Los sensores no refrigerados son más baratos, más fáciles de mantener y tienen una vida útil más larga porque no utilizan tecnología criogénica, tienen menos partes móviles y no requieren un sellado al vacío complejo. El tipo de sistema a elegir, como siempre, depende del usuario, en función de las tareas que esté resolviendo.
Selección de onda
Los visores de artillero refrigerados utilizan detectores de infrarrojos cercanos [de onda larga] (LW1R). Porque esto permite que los sistemas de visión nocturna vean a través del humo y, por lo tanto, tengan menos problemas relacionados con el combate. Los sistemas no refrigerados también usan tales detectores, ya que los microbolómetros (elementos termosensibles) son sensibles a esta longitud de onda, pero esto ahora está comenzando a cambiar. “Históricamente, LWIR siempre se ha preferido debido a una mejor penetración de humo que los detectores MWIR que operan en el infrarrojo medio [de onda media]”, dijo Horner.
“Hace diez años esto era cierto, pero las pruebas y demostraciones han demostrado y demostrado que no hay mucha diferencia entre LWIR y MWIR en el campo de batalla de hoy. La sensibilidad y las capacidades de MWIR han mejorado significativamente en los últimos 10 años y, en la actualidad, las cámaras MWIR aún ofrecen un rendimiento y una penetración de humo superiores. Esto lleva a la gente a preferir los detectores MWIR en lugar de los LWIR.
Horner agregó:
“La ventaja de los detectores MWIR es que también tienen una mejor permeabilidad a través del aire húmedo en comparación con los detectores de tipo LWIR, es decir, cuando desea implementar en áreas costeras, especialmente en climas cálidos, obtendrá un mejor rendimiento utilizando MWIR. No LWIR. Será una solución de compromiso para el automóvil.
Sin embargo, un portavoz de la empresa francesa Sofradir destacó que la región del espectro infrarrojo lejano [de onda corta] (SWIR) también tiene su aplicación.
“Hay dos usos diferentes para SWIR. En primer lugar, los detectores de este tipo pueden ser una solución adicional en aquellos casos en los que necesite mirar a través de humo y polvo de diferente densidad y origen, e incluso (en algunos casos) niebla. Dependiendo de las condiciones atmosféricas, SWIR puede proporcionar una gran distancia aparente. En segundo lugar, con el detector SWIR, puede ver los telémetros láser funcionando en la designación del objetivo en longitudes de onda de 1,6 micrones o 1,5 micrones. Luego se utiliza como advertencia de que su vehículo está bajo vigilancia. También puede ver los destellos de los cañones, lo que significa que SWIR se está utilizando para mejorar el conocimiento de la situación y proteger los vehículos terrestres.
Un portavoz de BAE Systems dijo:
“En general, LWIR proporciona el mejor rendimiento en todo tipo de clima y otras condiciones al aire libre, mientras que MWIR y SWIR proporcionan el mejor contraste. La imagen SWIR tiene la ventaja adicional de ser similar a lo que vemos a simple vista. Esta importante ventaja aumenta la probabilidad de un reconocimiento correcto, lo que a su vez ayuda a reducir la probabilidad de incidentes con fuego amigo.
La necesidad de mas
La instalación más frecuente de DUMV en vehículos blindados tiene un impacto en el mercado de cámaras nocturnas. Las miras del arma principal están integradas en la plataforma y, por lo tanto, ni el arma ni las miras pueden cambiar con demasiada frecuencia. Agregar nuevo DUMV de forma modular le permite cambiar los osciloscopios con más frecuencia.
En los últimos cinco a diez años, las armas estándar instaladas en el DUMV eran en la mayoría de los casos una ametralladora de 7,62 mm o una ametralladora de 12,7 mm, por lo que, por regla general, las miras no estaban refrigeradas para adaptarse al corto alcance de estas armas. (1-1, 5 km), y esto a su vez determinó su campo de visión ligeramente más amplio que las miras de los cañones de gran calibre.
Sin embargo, Lundberg señaló que la situación está cambiando:
“Actualmente, existe una tendencia creciente que determina la instalación de armas de mayor calibre (unos 25-30 mm), desde las cuales es posible apuntar y realizar disparos precisos a largas distancias, y esto determina la demanda de miras para DUMV con un rango más largo. Si bien la industria solía suministrar visores no refrigerados para el 99% de DUMV, hoy el enfoque se está desplazando hacia visores no refrigerados y refrigerados más funcionales que pueden proporcionar imágenes ultranítidas. Esto permite ver un poco más lejos y dirigir armas de mayor calibre al objetivo a largas distancias de 1, 5-2, 5 km, es decir, más allá del alcance de los medios de destrucción del enemigo.
Y finalmente, los comandantes quieren tener un control aún mejor de la situación, ver más lejos que los disparos de los cañones y, por lo tanto, era necesario instalar miras nocturnas con un alcance más largo en el DUMV.
El desarrollo de los sistemas de visión nocturna está determinado no solo por el mayor alcance, sino también por la necesidad de simplificar las operaciones. Una cámara termográfica obsoleta o una cámara infrarroja menos avanzada requiere mucho trabajo, ya que debe presionar botones y girar las perillas muchas veces para obtener una imagen decente, mientras que una nueva cámara avanzada puede proporcionar instantáneamente una imagen de mayor calidad para un sistema de puntería con mínima intervención del usuario. Un portavoz de Controp dijo: "Cuando la mayoría de los elementos están automatizados, el operador puede concentrarse en la tarea en sí y no distraerse trabajando con el sistema de observación".
La ventaja de los sistemas de visión nocturna en el campo de batalla es cada vez más evidente. Lo hace aprovechando las ventajas tecnológicas de una cámara de alta resolución mejorada, utilizando el tipo correcto de sistemas para tareas específicas e integrando más cámaras de vigilancia en una arquitectura digital que puede admitir más sensores y proporcionar los datos a cada miembro de la tripulación. necesitan. Individualmente, estas mejoras no traen cambios radicales, pero juntas pueden proporcionar una ventaja en la batalla.
Horner dijo que la arquitectura digital es una solución a largo plazo.
“Si implementa la arquitectura digital desde el principio, entonces puede tener un control de 360 grados, puede integrar fácilmente tecnologías futuras, sistemas de guerra electrónica, protección activa y sistemas de vigilancia y reconocimiento de largo alcance. Entonces puede seguir adelante con seguridad y llenar el automóvil con tecnologías avanzadas adicionales.
Lundberg agregó:
“La proliferación de sistemas de imágenes térmicas y de visión nocturna avanza a un ritmo sin precedentes. Los militares en Occidente creen que el enemigo solo tendrá tecnología infrarroja pasiva. Gracias al rápido desarrollo de tecnologías innovadoras y reglas de control de exportaciones, los ejércitos occidentales modernos tienen una clara ventaja. El punto, por supuesto, no está en las cámaras termográficas individuales y otros dispositivos de visión nocturna, sino en todo el vehículo blindado. Si tiene un visor en DUMV, entonces la ventaja es que puede apuntar, disparar y golpear con precisión unos segundos antes que su oponente. En esta secuencia de eventos, los sistemas de visión nocturna ciertamente contribuyen a la victoria sobre el oponente.
