Según los expertos de la industria, las tecnologías de visión nocturna, tanto de intensificación de imagen como de imagen térmica, están listas para desarrollarse en los próximos años en varias direcciones, desde la resolución hasta la conexión a una sola red. Sin embargo, este desarrollo debe equilibrarse con la obtención de las características de menor peso y tamaño y consumo de energía
Los sistemas de visión nocturna vienen en una variedad de formas, desde gafas hasta miras de armas. Sin embargo, hay un progreso significativo en esta área, ya que los principales fabricantes del mundo se esfuerzan por responder a las necesidades de los usuarios.
Cambios y combinaciones
Christian Johnson, director de desarrollo comercial de Harris Corporation, ha prestado especial atención a la creciente demanda de gafas de visión nocturna (NVG) con dos oculares. “Son relativamente nuevos. Durante los últimos seis meses, el ejército estadounidense ha estado presionando seriamente a los fabricantes para que estén listos para suministrar masivamente dispositivos de dos ojos, las fuerzas terrestres deben cambiar de un monocular a un binocular.
Lanzado por Harris a finales de 2016, el binocular ligero de visión nocturna (F5032) es más ligero que todos los modelos anteriores. Reduce significativamente la fatiga ocular en tareas a largo plazo debido a sus lentes de dioptrías ajustables, lo que significa que el sistema puede ajustarse rápidamente a la vista de su operador.
Harris también está viendo un cambio en la dinámica del mercado con los sistemas de fósforo blanco ganando popularidad. Inicialmente, el lanzamiento de tales sistemas estuvo determinado por la necesidad de fuerzas especiales, pero ahora se ha convertido en una tendencia general. La empresa no tiene una opinión particular sobre las ventajas del blanco frente al verde y viceversa, aunque está produciendo sistemas con fósforo blanco en cantidades cada vez mayores. Sin embargo, el fósforo verde está muy extendido en la actualidad.
Los documentos de la empresa explican que “el fósforo blanco produce una imagen en blanco y negro que puede parecer más familiar a la vista. En algunas situaciones, los usuarios afirman un mejor contraste entre los objetos, junto con una mayor resolución de la imagen en 6 Odistancias más largas.
“Por otro lado, el fósforo verde aprovecha las longitudes de onda que optimizan la percepción del cerebro del contraste y los detalles de la escena. El verde se ubica exactamente en el medio del espectro de colores del ojo, lo que permite a los usuarios identificar e interpretar mejor su entorno durante la noche.
Johnson explicó que Harris se centra en gran medida en la tecnología de mejora de la imagen (VL), aunque utiliza la tecnología de fusión en la gama de binoculares i-Aware TM-NVG Fusion (F6045), donde la fusión VL y de imagen térmica (TPV) se logra a través de una superposición óptica. “Hemos mejorado el conocimiento de la situación, porque el operador puede ver ambos canales a la vez. Por ejemplo, con la fusión de imágenes, puede ver a través de la niebla y otros obstáculos, lo que OY no permite. Pero con UY puede ver a través del vidrio, algo que la tecnología de imágenes térmicas no puede proporcionar. Por lo tanto, su combinación aumenta la conciencia situacional del operador de lo que sucede a su alrededor.
Como resultado, los binoculares de la familia F6045 aumentan la efectividad del combate en misiones diurnas y nocturnas, además de proporcionar transmisión de video en tiempo real para los activos de reconocimiento táctico. Estos binoculares permiten al usuario conectarse con varios elementos de la formación de batalla, hasta la sede de la empresa.
Según Andrew Owen, portavoz de FLIR Surveillance, las capacidades de imagen térmica han crecido rápidamente en los últimos años, con énfasis en una resolución más alta y tamaños de píxeles más pequeños en formatos HD, manteniendo casi las mismas dimensiones físicas que los sensores de resolución estándar. Estos últimos también se han beneficiado de este proceso, ya que los tamaños de píxeles más pequeños pueden reducir el tamaño y el costo final de los sistemas. El resultado es claramente visible en sensores infrarrojos modernos de corto, medio y largo alcance.
FLIR fabrica una línea de visores superpuestos que incluyen el visor térmico avanzado ThermoSight T75, el visor de francotirador HISS-XLR (visor de francotirador de alto rendimiento) y el visor nocturno ADUNS-S (visor nocturno avanzado de doble banda).
A propósito
BAE Systems es uno de los principales actores en el campo de los sistemas de visualización, en particular debido a su trabajo con el ejército estadounidense. Dave Harrold, director de sistemas de detección y puntería de la empresa, nombró el desarrollo de la tecnología de la llamada adquisición rápida de objetivos (RTA) como una de las áreas prioritarias. La idea se basa en una interfaz de video inalámbrica entre las gafas y el visor del rifle, donde las imágenes de alta resolución pueden transmitirse a las gafas de visión nocturna y verse en una pantalla de alta definición en tiempo real. Esto elimina la dependencia del operador de la iluminación láser, que puede entregarlo al enemigo.
“El desarrollo de la tecnología inalámbrica RTA permite a los usuarios detectar y fijar rápidamente objetivos desde cualquier lugar sin llevar el arma a sus ojos, lo que aumenta la seguridad y la eficiencia del soldado al apuntar”, dijo Harrold.
El RTA se utiliza en el programa ENVG III / FVTS-I (Enhanced Night Vision Goggle III y Family of Weapon Sights - Individual) para mejorar las gafas de visión nocturna y en la familia de visores de armas ENVG III / FVTS-I, en el que BAE coopera con el Ejército americano. Estos sistemas combinan las tecnologías UYa y TPV: el primero proporciona control de la situación y el segundo aumenta la precisión de puntería. La familia de visores de armas Family of Weapon Sights-Crew Served (FWS-CS) ofrece a los artilleros la capacidad de atacar objetivos a largas distancias.
Las capacidades de visión nocturna han mejorado y "ya no se limitan a unos pocos países felices", dijo un portavoz de Thales. Llamó la atención sobre una serie de nuevas tendencias, como la mejora de los sistemas infrarrojos no refrigerados, que ya proporcionan imágenes de alta resolución. Confía en que en unos años Thales "ofrecerá una línea de dispositivos actuales de detección de objetivos de largo alcance, pero con todas las ventajas de los dispositivos no refrigerados: tiempo de arranque rápido, silencio, costo reducido, alta confiabilidad".
La empresa israelí Meprolight produce una línea de dispositivos de visión nocturna de diferentes tipos: UYa, TPV y digital. El gerente de producto Avi Katz dijo que los visores de rifle no refrigerados de la familia NOA han ganado popularidad en el mercado de los rifles de francotirador de largo alcance. Sin embargo, los sistemas con UYa son más baratos y, en comparación con las cámaras termográficas, se utilizan con más frecuencia cuando se trabaja con objetivos a distancias medias.
“Tan pronto como se recorre el camino del valor creciente, las fuerzas armadas comienzan a utilizar productos en función de sus necesidades específicas. En mi opinión, los amplificadores de brillo se utilizan con más frecuencia que las cámaras termográficas, principalmente debido al costo.
En enero, en el Shot Show 2018 en Las Vegas, Meprolight presentó el NYX-200. Este visor multiespectral combina una cámara termográfica no refrigerada y una cámara digital diurna / nocturna para mejorar su conocimiento de la situación al utilizar la tecnología RTA en todos los niveles o condiciones de luz.
“Las demandas del campo de batalla moderno obligan a los soldados a llevar una gran cantidad de sistemas, sensores y equipos”, dijo un portavoz de Meprolight. - El peso de este equipo y la necesidad de trabajar con una gran cantidad de dispositivos reducen la efectividad del combate y pueden afectar negativamente el nivel de seguridad del soldado. Para abordar estos desafíos y mejorar el desempeño del soldado moderno, desarrollamos el visor NYX-200”.
Balance de poder
Las características de costo y peso, tamaño y consumo de energía (MGEH) deben estar alineadas con los requisitos de combate para los sistemas de soldados, donde los requisitos clave son la masa y la duración de la batería.
Harrold dijo que los soldados están abrumados por tener que llevar muchas baterías para alimentar sus dispositivos. Quieren miras de armas ligeras, pequeñas y de alta calidad para maximizar su movilidad en el suelo. BAE minimiza el tamaño y el peso mediante el uso de tecnología de 12 micrones. “Esto permite sistemas más ligeros y compactos. Nuestros sistemas también utilizan menos energía que los sistemas refrigerados tradicionales, lo que en última instancia reduce el peso que se puede llevar puesto ya que se requieren menos baterías.
Sin embargo, Harris cree que será difícil hacer un sistema significativamente más liviano que su dispositivo binocular F5032 (que pesa menos de 500 gramos) sin comprometer la integridad estructural del sistema. "Hasta cierto punto, hemos encontrado un término medio, si sigue el camino del alivio, perderá la fuerza del sistema", dijo Johnson. “Nuestros productos se someten a un extenso programa de pruebas aprobado por el Ejército de EE. UU. Nuestros vasos y tubos tienen que pasar pruebas muy duras. Si comenzamos a aligerarlos, comenzarán a romperse ".
El consumo de energía de los sistemas básicos con UC es relativamente bajo. El monocular Harris AN / PVS-14, por ejemplo, puede funcionar con una sola batería AA durante más de 24 horas.
Sin embargo, Johnson explicó que la situación está cambiando con el desarrollo de la tecnología. “Se enfrenta al aumento del consumo de energía de los sistemas de fusión de imágenes cuando agrega una cámara termográfica, cuando agrega realidad aumentada. Todas estas tecnologías consumen energía y, por lo tanto, transfieren el problema al usuario . Harris está trabajando para extender la vida útil de los sistemas montados en el casco.
“El tamaño, la masa y la energía son siempre un problema, trabajamos constantemente en esta dirección”, continuó Johnson. - Pero, en mi opinión, no veremos vasos mucho más ligeros que los que estamos trabajando ahora, y esto es menos de 500 gramos.
Hizo hincapié en que la optimización del IHEC no debe llevarse a cabo a expensas de un alto rendimiento, un mantra que FLIR Surveillance establece en la base de sus proyectos. Añadió que los desarrollos destinados a una resolución más alta, un tamaño de píxel más pequeño y un rango de temperatura de funcionamiento más amplio ayudan a mantener este equilibrio y aumentan la vida útil de los sistemas. El progreso aquí se asocia principalmente con el uso de fotodetectores de elementos múltiples que operan en las regiones infrarrojas de onda media y onda larga del espectro.
La empresa de defensa italiana Leonardo cree que, a pesar de las ventajas de utilizar nuevos materiales o nuevos tipos de baterías, existen ciertos límites para la mejora del IHEC, especialmente a la hora de satisfacer las nuevas solicitudes de conectividad de red de los clientes.
Totalmente electroóptico
Los tubos intensificadores de imágenes o los tubos intensificadores de imágenes son un componente clave de los dispositivos de visión nocturna. Estos sistemas han evolucionado en varias direcciones en los últimos años, según Photonis.
Según el representante de esta empresa, Mark Denes, MGEH es un factor clave. El énfasis en la masa es especialmente relevante hoy en día, dada la mayor demanda de binoculares, que son inherentemente más pesados que los monoculares. “MGEH es muy importante, porque cada gramo cae sobre los hombros del operador”, dijo Denes.
Photonis fabrica transductores con un diámetro de 16 mm, lo que proporciona hasta un 40% de ahorro de peso con respecto a los tubos de 18 mm y permite a los fabricantes de productos finales reducir el peso de sus sistemas. La compañía también ha reducido el consumo de energía de sus teléfonos y ha mejorado la funcionalidad de luz estroboscópica automática para extender la vida útil de la batería.
Photonis fabrica una variedad de tubos intensificadores de imagen, incluidos los tubos XD-4 y XR5, así como el tubo 4G que se mostró en Eurosatory 2014. La compañía dice que el estándar de rendimiento del tubo 4G ha aumentado los rangos de detección. Photonis ha ganado varios proyectos importantes para su tecnología 4G, ya que trabajó en estrecha colaboración con la comunidad de operaciones especiales y otros operadores militares para mejorar las capacidades del dispositivo, incluida la activación automática más rápida y rangos de detección de identificación y reconocimiento más largos.
Estos tubos se suministran a los fabricantes para su integración en miras ópticas, monoculares, binoculares y otros sistemas con mejora de imagen. Actualmente, la compañía está trabajando para mejorar aún más el rendimiento de sus tubos 4G y también está desarrollando sensores digitales de visión nocturna que integra en sistemas y visores superpuestos, plataformas terrestres y marinas.
Ambos son buenos
Según Denes, los sistemas de imagen térmica se están volviendo más populares que la tecnología UY, ya que con un aumento en los volúmenes de producción, su costo disminuye significativamente. Ambas tecnologías tienen diferentes objetivos y diferentes ventajas, y sus capacidades dependen del terreno, el clima y otros factores. El TPV era popular para la detección y, hasta cierto punto, el reconocimiento, pero los sistemas VL "todavía están en demanda debido a una mejor identificación y conocimiento de la situación".
“Idealmente, los soldados necesitan ambas tecnologías de visibilidad nocturna”, admitió Denes. "Deben verse más bien como una extensión entre sí, en lugar de una sustitución de uno por el otro".
Fusion puede proporcionar "lo mejor de ambos mundos". Los intensificadores de imagen de alto rendimiento aún brindan mejores imágenes que sus contrapartes digitales, "pero es como comparar lo redondo con lo suave".
"Los sistemas digitales se están volviendo populares en plataformas terrestres y aéreas", agregó Denes, "porque los IHEC no son un problema tan serio aquí como lo son con el personal desmontado". Él espera que los soldados continúen usando la tecnología OU debido a sus capacidades, bajo peso y relativa economía.
Según Denes, los mercados de sistemas digitales y tubos intensificadores de imagen son simplemente diferentes. Photonis y sus clientes militares creen que los tubos intensificadores de imagen "estarán en demanda durante al menos otros 10 años y, como resultado de la investigación científica, se implementarán muchas mejoras en varias áreas, desde la sensibilidad hasta la imagen térmica".
Buscando una conexión
Según Leonardo, la necesidad de una comunicación constante en el campo de batalla determina la disponibilidad de componentes que permiten capacidades centradas en la red. En el futuro, la compañía espera un uso generalizado de tecnologías Wi-Fi, Bluetooth y GPS en componentes ópticos, que los integrarán más estrechamente en la cadena de control operativo.
El dispositivo portátil de reconocimiento y focalización Linx de la compañía se basa en una matriz refrigerada y está diseñado para vigilancia y detección en todo clima. El dispositivo pertenece a sistemas centrados en la red, lo que permite al usuario intercambiar imágenes y datos a través de la red.
FLIR considera que la interoperabilidad del cliente es una característica clave de las aplicaciones militares. "Los sistemas del soldado ahora están integrados con chips de comunicación de bajo costo y bajo consumo", explicó su portavoz. "La comunicación bidireccional brinda apoyo a los usuarios remotos y aumenta el conocimiento de la situación, incluida la información de los activos de inteligencia vecinos".
Según Johnson, los sistemas se están volviendo más inteligentes. Por ejemplo, la realidad aumentada se está integrando en las pantallas, agregando otra capa de información para el soldado, mientras que la tecnología se está volviendo más interconectada."Los sistemas de visión nocturna son una parte del entorno en red del soldado, que comparten lo que ven para formar una imagen operativa general que se emite a toda la unidad o se transmite a un nivel superior".
Un portavoz de Thales también señaló el creciente nivel de digitalización de los sistemas, que está abriendo la puerta a la realidad aumentada. Las ofertas de la compañía en el mercado incluyen el dispositivo de visión nocturna BONIE-DI / IRR I2, un sistema de red inteligente que combina dos tipos de imágenes. El sistema permite a los usuarios visualizar datos específicos, como GPS, en realidad aumentada, lo que aumenta los niveles de propiedad e interacción.
Se ha prestado mucha atención al potencial de los dispositivos de visión nocturna totalmente digitales, aunque, según Johnson, la tecnología “aún no está completamente desarrollada. Me parece que todavía no deberías esperar una recompensa completa de ella. Harris lleva a cabo una gran cantidad de investigaciones en esta área. Necesitamos un avance tecnológico real antes de obtener un sensor digital en la cabeza. Los convertidores ópticos analógicos dominarán el mercado de la visión nocturna durante los próximos 15 a 20 años, hasta que se produzca un avance que los reemplace.
Johnson confirmó, sin embargo, que es posible incorporar algún tipo de elementos digitales en sistemas analógicos. “En nuestro sistema soldado F6045, tomamos un sistema analógico y lo conectamos a la red, brindando así capacidades digitales, pero seguimos usando tubos intensificadores de imagen analógicos porque no hay nada mejor en este momento. Se trata de una tecnología probada y fiable, que todavía no va a renunciar a sus puestos”.
El Sr. Katz estuvo de acuerdo en que la tecnología de visión nocturna digital se encuentra en el comienzo del viaje, pero cree que se desarrollará rápidamente en los próximos años.
Harrold también predice que, en última instancia, los sistemas OU se volverán obsoletos y serán completamente reemplazados por sistemas digitales que pueden actualizarse con sus propios algoritmos. Agregó que es probable que la industria "avance hacia sistemas de energía inalámbricos totalmente integrados que integren fuentes de energía portátiles, visores de rifle y gafas de visión nocturna y puedan operar sin descanso de día o de noche".
Movimiento hacia adelante
Con un conocimiento claro de otros segmentos del mercado, Katz cree que "habrá una revolución en la resolución de los sistemas de imágenes térmicas".
FLIR, a su vez, espera ver un mayor énfasis en el procesamiento de imágenes y la administración de energía para reducir la dependencia de la óptica de larga distancia focal para largas distancias y aumentar la probabilidad de identificación del objetivo. Creen que "el procesamiento de imágenes con bajo consumo de energía, que mejora la calidad de la imagen en tiempo real, puede aumentar el nivel de confianza en la identificación de objetos y la detección de amenazas".
En los últimos años, los sistemas estándar han agregado características como ecualización de histograma, mejora de detalles digitales y estabilización electrónica. "Este proceso continuará a medida que evolucionen los algoritmos de procesamiento, lo que dará como resultado una menor carga de trabajo del usuario y un reconocimiento e identificación de objetivos más rápidos".
El uso de micropantallas de alta resolución en combinación con sensores de píxeles más pequeños, procesamiento de imágenes de baja potencia y comunicaciones inalámbricas mejora MEGC y mejora las capacidades de inteligencia, vigilancia y orientación.
Harrold dijo que en los próximos años, la realidad aumentada "se convertirá en la tecnología más importante para estos sistemas, se integrará en futuros visores y lentes". En un dispositivo de visión nocturna que actúa como pantalla principal del soldado, la realidad aumentada le proporcionará información importante y, por lo tanto, aumentará su efectividad en el combate.
Esto proporcionará una serie de beneficios. La imagen operativa general con realidad aumentada permitirá a los usuarios aumentar su nivel de propiedad del medio ambiente. Esta información podría ayudar en una serie de tareas, por ejemplo, acceso a video desde un dron, historial del uso de artefactos explosivos en un área determinada, identificación de fuerzas aliadas y amigas, un mapa tridimensional del área, etc. plataformas.
