Fahrzeugmontierte Nachtsichtsysteme gibt es schon seit Jahren und sind mittlerweile alltäglich, aber auf diesem Markt stehen bedeutende Veränderungen bevor.
So wächst beispielsweise die Nachfrage nach Nachtkameras mit höherer Auflösung. Ein Sprecher des französischen Infrarotempfängerunternehmens Sofradir sagte, dies könne durch Erhöhen der Pixelanzahl und Verringern des Pixelabstands unter Beibehaltung der Matrixgröße erreicht werden, um ein geringes Gewicht und geringe Leistungsaufnahme des Geräts zu gewährleisten.
„Indem Sie den Pixelabstand verringern, erhöhen Sie die Empfindlichkeit des Detektors, denn mit abnehmendem Pixelabstand hat jedes Pixel eine geringere Signalstärke und somit erhöhen wir die Empfindlichkeit des Geräts. Bei Kameras der aktuellen Generation ist der Standard VGA 640x512, aber heute geht der Trend zum Beispiel in Richtung SVGA 1280x1024 in 12-Mikrometer-Schritten. Systeme werden sich in diese Richtung bewegen und das passiert jetzt “
- er erklärte.
Damit diese Kameras ihre beste Leistung erbringen können, müssen sie richtig stabilisiert werden, da gepanzerte Fahrzeuge in unwegsamem Gelände mit sehr schwierigem Gelände operieren. Wenn das System nicht gut genug stabilisiert ist, "wird das Bild von inakzeptabler Qualität sein und die Reichweite des Geräts wird drastisch reduziert", so ein Vertreter von Controp Precision Technologies.
Ein Sofradir-Sprecher sagte:
„In den letzten Jahren haben Gewicht, Größe und Stromverbrauch stetig zugenommen, was die Nachfrage nach kleinen, leichten Systemen mit verbesserten Fähigkeiten wie unseren SIGHT-Systemen widerspiegelt. Es gibt verschiedene Arten von Kameras: ungekühlte Wärmebildkameras, die eine Nahsicht ermöglichen und in der Regel nicht stabilisiert sind, und gekühlte Wärmebildkameras, die normalerweise stabilisiert sind, sind von höherem Niveau und natürlich teurer.
Hervorheben von Problemen
Traditionell wurden Nachtsichtsysteme für zwei Hauptzwecke verwendet. Erstens ermöglichen ihm die Nachtsichtgeräte des Fahrers, die Kontrolle über die Umgebung um das Auto herum für ein sicheres und störungsfreies Manövrieren zu erhöhen. Zweitens gibt es Visiersysteme, die von Schützen verwendet werden, um potenzielle Ziele zu identifizieren und anzuvisieren.
Infrarotsysteme für Fahrer und verbessertes Situationsbewusstsein sind typischerweise ungekühlte Wärmebildkameras, die im Nahbereich ein breiteres Sichtfeld haben, um ein möglichst großes Sichtfeld zu haben, während Zielfernrohre für Schützen gedacht sind, insbesondere für großkalibrige Waffen, 120-mm-Panzerkanonen, ausgestattet mit gekühlten Wärmebildkameras mit großer Reichweite. Letztere haben ein schmaleres Sichtfeld zur Fokussierung auf ein bestimmtes Ziel.
Wärmebildkameras sind in modernen Armeen am weitesten verbreitet, da sie fortschrittlicher sind als Kameras mit Bildverstärker (Bildverstärker), die in Schritten von weniger als 1 Mikrometer arbeiten und für den Betrieb eine aktive Lichtemission im nahen Infrarotbereich benötigen um im Dunkeln zu sehen. In diesem Fall kann das für das bloße Auge unsichtbare Licht der Infrarotbeleuchtung von feindlichen Geräten erkannt werden, was schwerwiegende Folgen haben kann.
Laut Colin Horner von Leonardo sind Bildverstärkerkameras in Gemeinden, die dazu neigen, beleuchtet zu werden, immer ein Problem.
„Diese Sensoren neigen dazu, das Bild für Kommandant und Fahrer zu verzerren und zu verwischen. Während sich die Bildverbesserungstechnologie verbessert und die bevorzugte Wahl für Fahrzeuge ohne Kampfunterstützung ist, besteht der Nachteil darin, dass solche Kameras immer noch eine Hintergrundbeleuchtung benötigen.
„Obwohl sie bei minimalem Licht, zum Beispiel bei Mond- oder Sternenlicht, wirklich funktionieren können, in völliger Dunkelheit, funktionieren Kameras mit Bildverstärkerröhren einfach nicht. Um das Situationsbewusstsein zu verbessern, verwenden Bediener Infrarotlichter, um den Bereich um die Maschine lokal zu beleuchten und sich auf natürliches Licht zu verlassen.
- erklärte Horner.
Er fügte hinzu, dass es andere Probleme mit Bildverstärkerkameras in Autos gebe, die mit Panzerglas ausgestattet sind, da sie die Wahrnehmung der Entfernung durch den Fahrer negativ beeinflussen. Aus diesem Grund verwenden moderne Armeen bevorzugt Passiv-Infrarot-Systeme.
Darüber hinaus besteht die Tendenz, die Nachtsichtfähigkeiten von Fahrzeugen anderer Kategorien zu erhöhen, für die die gleichen Systeme wie auf Kampfplattformen installiert werden müssen. "Dies wird das Eigentumsniveau und die Sicherheit wirklich erhöhen."
„In der Regel wurden größere gepanzerte Kampffahrzeuge mit passiven (unbeleuchteten) Infrarotsystemen mit sehr hoher Leistung ausgestattet, aber sie funktionieren nicht in Kolonnen allein. Sie werden von anderen Fahrzeugen wie Personentransportern, Krankenwagen und Ingenieursfahrzeugen unterstützt, diese Fahrzeuge haben jedoch den Nachteil, dass sie nicht die gleichen Nachtsichtfähigkeiten wie Kampffahrzeuge haben und daher nicht unter den gleichen Bedingungen arbeiten können. Wir sehen also jetzt einen Trend, Begleitfahrzeuge mit Nachtsichtsystemen auszustatten, die nicht schlechter sind als die von Gefechtsplattformen, wodurch sie ohne zusätzliches Risiko nebeneinander arbeiten können.“
Ein weiterer Trend besteht darin, Maschinen mehr Kameras hinzuzufügen, um eine vollständige Rundumsicht zu erhalten. Bisher war es dem Militär nur darum gegangen, dem Fahrer Nachtsichtgeräte nur zum Fahren zur Verfügung zu stellen. Mit einer Vielzahl von Kameras, die eine 360°-Sichtbarkeit bieten, können Bedrohungen aus allen Richtungen gesehen werden und, was für die Sicherheit wichtiger ist, gibt es einen Blick nach den Seiten und nach hinten, wodurch die Sicherheit des Einsatzes in städtischen Gebieten erhöht wird.
Leonardo bietet die DNVS 4-Kamera an, mit der Sie auf Entfernungen von 20-30 Metern eine Rundumsicht erhalten. Laut Horner ist das System auch mit einer Tagesfarbkamera ausgestattet, um die beiden Technologien in einer Lösung zu kombinieren und so Gewicht, Größe und Stromverbrauch zu reduzieren. Er fügte hinzu, dass es auch eine Verschiebung von analoger zu digitaler offener Architektur gebe. „Das bedeutet, dass wir das Kamerasignal digitalisieren und digital auf dem Bildschirm darstellen, was die Bildschärfe erheblich verbessert und jegliche Störungen durch die Maschine selbst eliminiert.“
Bild in Zahlen
Entwicklungen in der digitalen Technologie ermöglichen es den Betreibern, multifunktionale Bildschirme mit Karten, Waffenstatus und Fahrzeugwartungsinformationen zu verwenden sowie mehrere Bilder gleichzeitig anzuzeigen, z. B. Vorwärts-, Seiten- und Rückwärtsansichten. Dies ist viel vielseitiger als die Verwendung einer gedimmten Kamera oder eines analogen Systems, mit dem Sie nur eine Kamera und nur ein Display anzeigen können.
Die meisten Überwachungskameras sind vom ungekühlten Typ und haben wie das menschliche Auge ein weites Sichtfeld von etwa 50°, einige nähern sich 90°. Jorgen Lundberg von FLIR Systems sagte, dass andere Kameras daher in anderen Konfigurationen installiert werden müssen, um eine vollständige 360°-Abdeckung zu erreichen. Einige Schemata sehen die Platzierung mehrerer Kameras mit einem Sichtfeld von 55 ° vor, während andere Schemata die Installation von vier Kameras bei 90 ° oder sogar nur zwei Kameras bei 180 ° vorsehen, um ein Panorama zu erstellen. Dies ist zunächst einmal notwendig, damit das Auto bei Nachttraining und Kampfeinsätzen ohne eingeschaltete Scheinwerfer frei manövrieren kann, da der Fahrer die volle Kontrolle über die Umgebung hat.
„Dies alles soll dem Fahrer oder der Crew das Wissen darüber geben, was in der Nähe des Autos in etwa 20-100 Metern und nicht weiter passiert, da die Technologie heute keine hochauflösenden Bilder auf große Entfernungen liefern kann“, sagte Lundberg. „Obwohl die Besatzung des Autos sicherlich gerne ein hochauflösendes Bild des gesamten Umkreises zur Verfügung haben möchte, gibt es ein Gleichgewicht zwischen der heutigen Technik und dem heutigen Budget. Außerdem gibt es Einschränkungen hinsichtlich Anzahl und Funktionalität der Crew-Displays im Fahrzeug.“
So ist es beispielsweise eine Herausforderung, große Mengen an verfügbaren sensorischen Informationen zu präsentieren. Um nicht alles auf einen Haufen zu mischen, müssen Besatzungsmitglieder, zum Beispiel der Fahrer, Kommandant und Richtschütze, Zugang zu Bildschirmen haben, die für jeden von ihnen spezifische Informationen anzeigen, um andere Benutzer nicht zu stören. Der Landeteilnehmer kann auch einen Bildschirm im Heck des Fahrzeugs haben, der Informationen über die Umgebung vor dem Absteigen anzeigt. Der Kommandant kann über einen Bildschirm wie andere Besatzungsmitglieder verfügen, jedoch mit mehr Funktionalität, beispielsweise mit der Möglichkeit, Entscheidungen zur Gefechtssteuerung und Informationen zu Waffen anzuzeigen.
In gepanzerten Fahrzeugen sind bereits viele verschiedene Sensoren verbaut und Nachtsichtsysteme müssen auf diesem begrenzten Raum Platz für sich finden. In der Maschine steht nur wenig Platz zur Verfügung, um mehr Displays unterzubringen, und daher ist die Verteilung von Informationen von Sensoren und Kameras in der gesamten Maschine eine Herausforderung.
Nachtsichtsysteme für die Hauptgeschütze des SPz sind nebeneinander angeordnet oder in das Richtschützenvisier integriert, das in der Regel neben der Waffe im Fahrzeug verbaut wird. Die Bewaffnung kann eine großkalibrige 120-mm-Panzerkanone, mittelkalibrige Kanonen (20 mm 30 mm oder 40 mm) oder auch Maschinengewehre des Kalibers 7, 62 mm oder 12, 7 mm in einem ferngesteuerten Waffenmodul (DUMV.) sein). Waffenvisiersysteme umfassen hauptsächlich gekühlte Wärmebildsysteme und sind daher in der Lage, auf Reichweiten über 10 km zu arbeiten.
Lundberg sagte, dass das Tag- und Nachtvisier des Schützen auf die Achse der Waffe ausgerichtet ist, dh er wird in die Richtung der Waffe schauen und nicht in andere Richtungen sehen.
„Die Reichweite dieses Visiers sollte der Reichweite der Waffe entsprechen, und die Waffe hat eine ziemlich große Reichweite. Folglich hat er ein ziemlich enges Sichtfeld, es ist, als würde man durch einen Strohhalm schauen … aber hier muss der Pfeil sehen und schießen.
Kalt bleiben?
Ungekühlte Infrarotkameras verwenden die Mikrobolometer-Technologie, bei der es sich im Wesentlichen um einen kleinen Widerstand mit einem Silikonelement handelt, das auf Wärmestrahlung reagiert. Temperaturänderungen werden durch die Intensität der Emission von Photonen bestimmt. Das Mikrobolometer erkennt dies und wandelt die Messwerte in ein elektrisches Signal um, das wiederum in ein Bild umgewandelt werden kann.
Ungekühlte Sensoren arbeiten in der Regel im LW1R-Bereich (7-14 Mikrometer), dh sie können durch Rauch, Nebel und Staub „sehen“, was auf dem Schlachtfeld und in anderen Situationen wichtig ist.
Gekühlte Geräte verwenden ein kryogenes Kühlsystem, um den Detektor auf -200 ° C zu halten, wodurch er selbst gegenüber geringfügigen Temperaturänderungen empfindlicher wird. Detektoren solcher Geräte können sogar einen einzelnen Photonentreffer genau in ein elektrisches Signal umwandeln, während ungekühlte Systeme mehr Photonen benötigen, um Messungen durchzuführen. Somit haben gekühlte Sensoren eine große Reichweite, was das Erfassen und Neutralisieren von Zielen verbessert.
Kühlanlagen haben aber auch ihre Nachteile, der konstruktive Aufwand bringt hohe Kosten mit sich und die Notwendigkeit einer regelmäßigen und technisch aufwendigen Wartung. Ungekühlte Sensoren sind billiger, wartungsfreundlicher und langlebiger, da sie keine kryogene Technologie verwenden, weniger bewegliche Teile haben und keine komplexe Vakuumabdichtung erfordern. Welche Art von System er wählt, liegt wie immer beim Benutzer, basierend auf den Aufgaben, die er löst.
Wellenauswahl
Gekühlte Zielfernrohre für Schützen verwenden nahe [langwellige] Infrarotdetektoren (LW1R). Denn dies ermöglicht Nachtsichtsystemen, durch Rauch zu sehen und hat daher weniger kampfbezogene Probleme. Auch ungekühlte Systeme verwenden solche Detektoren, da Mikrobolometer (thermosensitive Elemente) bei dieser Wellenlänge empfindlich sind, aber dies beginnt sich jetzt zu ändern. „In der Vergangenheit wurde LWIR aufgrund der besseren Rauchdurchdringung immer bevorzugt als MWIR-Detektoren, die im mittleren [Mittelwellen]-Infrarot arbeiten“, sagte Horner.
„Vor zehn Jahren war dies wahr, aber Tests und Demonstrationen haben gezeigt und bewiesen, dass es heute auf dem Schlachtfeld keinen großen Unterschied zwischen LWIR und MWIR gibt. Die Empfindlichkeit und die Fähigkeiten von MWIR haben sich in den letzten 10 Jahren deutlich verbessert und heute bieten MWIR-Kameras immer noch eine überragende Leistung und Rauchdurchdringung. Dies führt dazu, dass die Leute MWIR- statt LWIR-Detektoren bevorzugen.“
Horner fügte hinzu:
„Der Vorteil von MWIR-Detektoren besteht darin, dass sie im Vergleich zu LWIR-Detektoren auch eine bessere Durchlässigkeit für feuchte Luft haben, dh wenn Sie in Küstengebieten, insbesondere in heißen Klimazonen, eingesetzt werden möchten, erzielen Sie mit MWIR eine bessere Leistung. Es wird eine Kompromisslösung für das Auto sein."
Ein Sprecher des französischen Unternehmens Sofradir betonte jedoch, dass auch der ferne [kurzwellige] Infrarotbereich des Spektrums (SWIR) seine Anwendung habe.
„Es gibt zwei verschiedene Anwendungen für SWIR. Erstens können Detektoren dieser Art eine zusätzliche Lösung sein, wenn Sie durch Rauch und Staub unterschiedlicher Dichte und Herkunft und sogar (in einigen Fällen) Nebel hindurchschauen müssen. Abhängig von den atmosphärischen Bedingungen kann SWIR eine große scheinbare Entfernung bieten. Zweitens können Sie mit dem SWIR-Detektor Laserentfernungsmesser sehen, die bei einer Zielbestimmung bei Wellenlängen von 1,6 Mikrometer oder 1,5 Mikrometer arbeiten. Es dient dann als Warnung, dass Ihr Fahrzeug überwacht wird. Sie können auch die Kanonenblitze sehen, was bedeutet, dass SWIR verwendet wird, um das Situationsbewusstsein zu verbessern und Bodenfahrzeuge zu schützen.
Ein Sprecher von BAE Systems sagte:
„Im Allgemeinen bietet LWIR die beste Leistung bei jedem Wetter und anderen Außenbedingungen, während MWIR und SWIR den besten Kontrast bieten. Das SWIR-Bild hat den zusätzlichen Vorteil, dass es dem ähnelt, was wir mit bloßem Auge sehen. Dieser wichtige Vorteil erhöht die Wahrscheinlichkeit einer korrekten Erkennung, was wiederum dazu beiträgt, die Wahrscheinlichkeit von Vorfällen mit Friendly Fire zu verringern.“
Das Bedürfnis nach mehr
Die häufigere Installation von DUMV in gepanzerten Fahrzeugen hat Auswirkungen auf den Markt für Nachtkameras. Die Hauptvisiere sind in die Plattform integriert und daher können weder die Waffe noch die Visierung zu oft gewechselt werden. Durch das modulare Hinzufügen neuer DUMV können Sie den Umfang häufiger ändern.
In den letzten fünf bis zehn Jahren waren die Standardwaffen der DUMV meist entweder ein 7,62-mm-Maschinengewehr oder ein 12,7-mm-Maschinengewehr, sodass die Visierung in der Regel ungekühlt war, um der kurzen Reichweite von diese Waffen (1-1, 5 km) und dies wiederum bestimmte ihr etwas größeres Sichtfeld als das Visier von großkalibrigen Geschützen.
Lundberg stellte jedoch fest, dass sich die Situation ändert:
„Derzeit gibt es einen wachsenden Trend, der den Einbau von Waffen größeren Kalibers (ca. 25-30 mm) vorsieht, von denen aus auf große Entfernungen gezielt und präzise geschossen werden kann, und dies bestimmt die Nachfrage nach Visieren für DUMV mit größerer Reichweite. Während die Industrie früher für 99 % der DUMV ungekühlte Spektive lieferte, verlagert sich der Fokus heute auf funktionale ungekühlte und gekühlte Spektive, die ultrascharfe Bilder liefern können. Dies ermöglicht es, auf weite Entfernungen von 1,5 bis 2,5 km, also außerhalb der Reichweite der feindlichen Vernichtungsmittel, Waffen größeren Kalibers etwas weiter zu sehen und auf das Ziel zu lenken.
Und schließlich wollten die Kommandeure die Situation noch besser unter Kontrolle haben, um weiter zu sehen als die Kanonenfeuer, und daher bestand die Notwendigkeit, Nachtsichtgeräte mit größerer Reichweite auf dem DUMV zu installieren.
Die Entwicklung von Nachtsichtsystemen wird nicht nur von der erhöhten Reichweite bestimmt, sondern auch von der Notwendigkeit, die Bedienung zu vereinfachen. Eine veraltete Wärmebildkamera oder weniger fortschrittliche Infrarotkamera erfordert viel Arbeit, da Sie viele Tasten drücken und Knöpfe drehen müssen, um ein anständiges Bild zu erhalten, während eine neue fortschrittliche Kamera sofort ein qualitativ hochwertigeres Bild für ein Zielsystem mit minimaler Benutzereingriff. Ein Controp-Sprecher sagte: "Wenn die meisten Elemente automatisiert sind, kann sich der Bediener auf die eigentliche Aufgabe konzentrieren und wird nicht durch die Arbeit mit dem Visiersystem abgelenkt."
Der Vorteil von Nachtsichtsystemen auf dem Schlachtfeld wird immer offensichtlicher. Dies geschieht, indem es die technologischen Vorteile einer verbesserten hochauflösenden Kamera nutzt, die richtigen Systeme für bestimmte Aufgaben verwendet und mehr Überwachungskameras in eine digitale Architektur integriert, die mehr Sensoren unterstützen und jedem Besatzungsmitglied die Daten zur Verfügung stellen kann Sie brauchen. Einzeln bringen diese Verbesserungen keine radikalen Veränderungen, aber zusammen können sie einen Vorteil im Kampf bieten.
Horner sagte, die digitale Architektur sei eine langfristige Lösung.
„Wenn Sie von Anfang an eine digitale Architektur implementieren, haben Sie eine 360-Grad-Kontrolle, können zukünftige Technologien, elektronische Kriegsführungssysteme, aktive Schutz- und weitreichende Überwachungs- und Aufklärungssysteme problemlos integrieren. Dann können Sie sicher loslegen und das Auto mit zusätzlichen fortschrittlichen Technologien ausstatten.“
Lundberg fügte hinzu:
„Die Verbreitung von Nachtsicht- und Wärmebildsystemen schreitet in einem beispiellosen Tempo voran. Das Militär im Westen glaubt, dass der Feind nur über Passiv-Infrarot-Technologie verfügen wird. Dank der rasanten Entwicklung innovativer Technologien und Exportkontrollregeln sind moderne westliche Armeen klar im Vorteil. Es geht natürlich nicht um einzelne Wärmebildkameras und andere Nachtsichtgeräte, sondern um das gesamte gepanzerte Fahrzeug. Wenn Sie ein Zielfernrohr auf DUMV haben, besteht der Vorteil darin, dass Sie einige Sekunden vor Ihrem Gegner zielen, schießen und genau treffen können. Bei dieser Abfolge von Ereignissen tragen Nachtsichtsysteme sicherlich zum Sieg über den Gegner bei.“
