Laut Branchenexperten werden sich Nachtsichttechnologien, sowohl Bildverstärkung als auch Wärmebildtechnik, in den kommenden Jahren in verschiedene Richtungen entwickeln, von der Auflösung bis zur Verbindung mit einem einzigen Netzwerk. Diese Entwicklung sollte jedoch mit dem Erhalten kleinster Gewichts- und Größen- und Energieverbrauchseigenschaften ausgeglichen werden
Nachtsichtsysteme gibt es in einer Vielzahl von Formen, von Schutzbrillen bis hin zu Waffenvisieren. In diesem Bereich gibt es jedoch erhebliche Fortschritte, da die weltweit führenden Hersteller bestrebt sind, auf die Bedürfnisse der Benutzer einzugehen.
Änderungen und Kombinationen
Christian Johnson, Director of Business Development bei Harris Corporation, hat insbesondere auf die wachsende Nachfrage nach Nachtsichtbrillen mit zwei Okularen (NVGs) aufmerksam gemacht. „Sie sind relativ neu. In den letzten sechs Monaten hat die amerikanische Armee die Hersteller stark unter Druck gesetzt, bereit zu sein, zweiäugige Geräte massiv zu liefern, die Bodentruppen müssen von einem Monokular auf ein Fernglas umsteigen.
Das Ende 2016 von Harris eingeführte Lightweight Nachtsicht-Fernglas (F5032) ist leichter als alle Vorgängermodelle. Durch seine einstellbaren Dioptriengläser reduziert es die Ermüdung der Augen bei Langzeitaufgaben erheblich, wodurch sich das System schnell an das Sehvermögen seines Bedieners anpassen kann.
Harris sieht auch eine Verschiebung der Marktdynamik, da weiße Phosphorsysteme immer beliebter werden. Anfangs wurde die Freigabe solcher Systeme durch den Bedarf an Spezialkräften bestimmt, inzwischen ist dies jedoch ein allgemeiner Trend. Die Vorteile von Weiß gegenüber Grün und umgekehrt sieht das Unternehmen nicht besonders, obwohl es in zunehmendem Maße Systeme mit weißen Leuchtstoffen herstellt. Allerdings ist der grüne Leuchtstoff heute sehr weit verbreitet.
In den Unternehmensdokumenten heißt es, dass „weißer Phosphor ein Schwarz-Weiß-Bild erzeugt, das dem Auge bekannter erscheinen mag. In einigen Situationen fordern Benutzer einen besseren Kontrast zwischen Objekten zusammen mit einer um 6 Zoll höheren Auflösung des Bildes Ölängere Distanzen.
„Andererseits nutzt grüner Phosphor Wellenlängen, die die Wahrnehmung von Kontrasten und Szenendetails durch das Gehirn optimieren. Grün liegt genau in der Mitte des Farbspektrums des Auges, sodass Benutzer ihre Umgebung nachts besser erkennen und interpretieren können.
Johnson erklärte, dass Harris sich stark auf die Bildverbesserungstechnologie (VL) konzentriert, obwohl sie die Fusionstechnologie in der i-Aware TM-NVG Fusion (F6045)-Reihe von Ferngläsern verwendet, bei der VL- und Wärmebild (TPV)-Fusion durch optische Überlagerung erreicht wird. „Wir haben das Situationsbewusstsein verbessert, weil der Operator beide Kanäle gleichzeitig sehen kann. Mit der Bildfusion können Sie beispielsweise durch Nebel und andere Hindernisse hindurchsehen, was OY nicht zulässt. Aber mit UY können Sie durch Glas sehen, was die Wärmebildtechnik nicht leisten kann. Daher erhöht ihre Kombination das Situationsbewusstsein des Bedieners für das, was um ihn herum passiert.
Dadurch erhöhen die Ferngläser der F6045-Familie die Gefechtseffektivität bei Nacht- und Tageinsätzen und bieten Echtzeit-Videoübertragung für taktische Aufklärungsinstrumente. Dieses Fernglas ermöglicht es dem Benutzer, sich mit verschiedenen Elementen der Gefechtsformation bis hin zum Firmensitz zu verbinden.
Laut Andrew Owen, einem Sprecher von FLIR Surveillance, sind die Wärmebildfunktionen in den letzten Jahren rasant gewachsen, wobei der Schwerpunkt auf höherer Auflösung und kleineren Pixelgrößen in HD-Formaten liegt, während fast die gleichen Abmessungen wie bei Sensoren mit Standardauflösung beibehalten werden. Letztere haben ebenfalls von diesem Prozess profitiert, da kleinere Pixelgrößen die Größe und die letztendlichen Kosten von Systemen reduzieren können. Das Ergebnis ist in modernen Nah-, Mittel- und Langstrecken-Infrarotsensoren deutlich sichtbar.
FLIR stellt eine Reihe von Overlay-Zielfernrohren her, darunter das erweiterte Thermovisier ThermoSight T75, das Scharfschützenzielfernrohr HISS-XLR (High-Performance Sniper Sight) und das Nachtsichtgerät ADUNS-S (Advanced Dual-Band Night Sight).
Absichtlich
BAE Systems ist insbesondere durch die Zusammenarbeit mit der amerikanischen Armee einer der führenden Player im Bereich Visualisierungssysteme. Dave Harrold, Head of Sensing and Aiming Systems des Unternehmens, nannte die Entwicklung der Technologie der sogenannten Rapid Target Acquisition (RTA) als einen der Schwerpunkte. Die Idee basiert auf einer drahtlosen Videoschnittstelle zwischen Brille und Zielfernrohr, über die hochauflösende Bilder auf Nachtsichtbrillen übertragen und in Echtzeit auf einem hochauflösenden Display betrachtet werden können. Dies beseitigt die Abhängigkeit des Bedieners von der Laserbeleuchtung, die ihn zum Feind führen kann.
„Die Entwicklung der drahtlosen RTA-Technologie ermöglicht es Benutzern, Ziele von überall aus schnell zu erkennen und zu erfassen, ohne die Waffe an ihre Augen zu halten, was die Sicherheit und Effizienz des Soldaten beim Zielen erhöht“, sagte Harrold.
Die RTA wird im ENVG III / FVTS-I (Enhanced Night Vision Goggle III and Family of Weapon Sights - Individual) Programm für verbesserte Nachtsichtbrillen und der ENVG III / FVTS-I Waffenvisierfamilie eingesetzt, bei der BAE mit der Amerikanische Armee. Diese Systeme kombinieren die UYa- und TPV-Technologien: Das erste ermöglicht die Kontrolle der Situation und das zweite erhöht die Zielgenauigkeit. Die Familie der Waffenvisier-Crew Served (FWS-CS)-Familie von Waffenzielfernrohren bietet Maschinengewehrschützen die Möglichkeit, Ziele auf große Entfernungen zu bekämpfen.
Die Nachtsichtfähigkeiten haben sich verbessert und sind "nicht mehr auf ein paar glückliche Länder beschränkt", sagte ein Thales-Sprecher. Er machte auf eine Reihe neuer Trends aufmerksam, wie zum Beispiel die Verbesserung ungekühlter Infrarotsysteme, die bereits hochauflösende Bilder liefern. Er ist zuversichtlich, dass Thales in einigen Jahren "eine Reihe aktueller Langstrecken-Zielerfassungsgeräte anbieten wird, jedoch mit allen Vorteilen ungekühlter Geräte: schnelle Startzeit, Laufruhe, reduzierte Kosten, hohe Zuverlässigkeit".
Das israelische Unternehmen Meprolight produziert eine Reihe von Nachtsichtgeräten verschiedener Typen - UYa, TPV und digital. Produktmanager Avi Katz sagte, dass ungekühlte Zielfernrohre der NOA-Familie auf dem Markt für Scharfschützengewehre mit großer Reichweite an Popularität gewonnen haben. Systeme mit UYa sind jedoch günstiger und werden im Vergleich zu Wärmebildkameras häufiger bei der Bearbeitung von Zielen in mittlerer Entfernung eingesetzt.
„Sobald man den Weg der Wertsteigerung beschreitet, beginnt das Militär, Produkte nach seinen spezifischen Bedürfnissen einzusetzen. Helligkeitsverstärker werden meiner Meinung nach vor allem aus Kostengründen häufiger verwendet als Wärmebildkameras.
Im Januar stellte Meprolight auf der Shot Show 2018 in Las Vegas die NYX-200 vor. Dieses multispektrale Zielfernrohr kombiniert eine ungekühlte Wärmebildkamera und eine digitale Tag-/Nachtkamera, um Ihr Situationsbewusstsein durch die Verwendung der RTA-Technologie bei allen Lichtverhältnissen oder Bedingungen zu verbessern.
„Die Anforderungen des modernen Gefechtsfeldes zwingen Soldaten dazu, eine Vielzahl von Systemen, Sensoren und Ausrüstung mitzuführen“, sagte ein Meprolight-Sprecher. - Das Gewicht dieser Ausrüstung und die Notwendigkeit, mit einer Vielzahl von Geräten zu arbeiten, verringern die Kampfkraft und können die Sicherheit des Soldaten beeinträchtigen. Um diesen Herausforderungen zu begegnen und die Leistung des modernen Soldaten zu verbessern, haben wir das Zielfernrohr NYX-200 entwickelt.
Kräftegleichgewicht
Die Kosten und das Gewicht, die Größe und die Leistungsaufnahmeeigenschaften (MGEH) sollten auf die Kampfanforderungen für Soldatensysteme abgestimmt sein, wobei die Hauptanforderungen Masse und Batterielebensdauer sind.
Harrold sagte, die Soldaten seien überfordert, weil sie viele Batterien tragen müssten, um ihre Geräte mit Strom zu versorgen. Sie wollen leichte, kleine, hochwertige Waffenvisiere, um ihre Mobilität am Boden zu maximieren. BAE minimiert Größe und Gewicht durch die Verwendung der 12-Mikron-Technologie. „Das ermöglicht leichtere und kompaktere Systeme. Unsere Systeme verbrauchen auch weniger Energie als herkömmliche Kühlsysteme, was letztendlich das tragbare Gewicht reduziert, da weniger Batterien benötigt werden.“
Harris glaubt jedoch, dass es schwierig sein wird, ein System deutlich leichter zu machen als sein Fernglas F5032 (mit einem Gewicht von weniger als 500 Gramm), ohne die strukturelle Integrität des Systems zu beeinträchtigen. "Wir haben bis zu einem gewissen Grad einen Mittelweg gefunden, wenn Sie dem Weg der Erleichterung folgen, werden Sie an der Stärke des Systems verlieren", sagte Johnson. „Unsere Produkte durchlaufen ein umfangreiches Testprogramm, das von der US-Armee genehmigt wurde. Unsere Gläser und Tuben müssen sehr harte Tests bestehen. Wenn wir anfangen, sie aufzuhellen, werden sie anfangen zu brechen."
Der Stromverbrauch von Basissystemen mit UC ist relativ gering. Das Monokular Harris AN / PVS-14 zum Beispiel kann über 24 Stunden mit einer einzigen AA-Batterie betrieben werden.
Johnson erklärte jedoch, dass sich der Stand der Dinge mit der Entwicklung der Technologie ändert. „Sie sehen sich dem erhöhten Stromverbrauch von Bildfusionssystemen gegenüber, wenn Sie eine Wärmebildkamera hinzufügen, wenn Sie Augmented Reality hinzufügen. All diese Technologien verbrauchen Energie und übertragen damit das Problem auf den Anwender.“Harris arbeitet daran, die Lebensdauer von Helmsystemen zu verlängern.
„Größe, Masse und Energie sind immer ein Thema, wir arbeiten ständig in diese Richtung“, so Johnson weiter. - Aber meiner Meinung nach werden wir keine Brille sehen, die viel leichter ist als die, an der wir gerade arbeiten, und das sind weniger als 500 Gramm.
Er betonte, dass die Optimierung des IHEC nicht auf Kosten der Leistungsfähigkeit erfolgen sollte – ein Mantra, das FLIR Surveillance in die Grundlage seiner Projekte legt. Er fügte hinzu, dass Entwicklungen, die auf eine höhere Auflösung, kleinere Pixelgröße und einen breiteren Betriebstemperaturbereich abzielen, dazu beitragen, dieses Gleichgewicht zu erhalten und die Lebensdauer von Systemen zu verlängern. Der Fortschritt ist hier hauptsächlich mit der Verwendung von Multielement-Photodetektoren verbunden, die im mittelwelligen und langwelligen Infrarotbereich des Spektrums arbeiten.
Der italienische Rüstungskonzern Leonardo ist der Ansicht, dass der Verbesserung des IHEC trotz der Vorteile des Einsatzes neuer Materialien oder neuer Batterietypen Grenzen gesetzt sind, insbesondere wenn es um die Erfüllung neuer Kundenwünsche nach Netzwerkkonnektivität geht.
Voll elektro-optisch
Bildverstärkerröhren oder Bildverstärkerröhren sind ein wesentlicher Bestandteil von Nachtsichtgeräten. Laut Photonis haben sich diese Systeme in den letzten Jahren in verschiedene Richtungen entwickelt.
Laut dem Vertreter dieses Unternehmens, Mark Denes, ist MGEH ein Schlüsselfaktor. Die Betonung der Masse ist heute angesichts der gestiegenen Nachfrage nach Ferngläsern, die von Natur aus schwerer als Monokulare sind, besonders relevant. „MGEH ist sehr wichtig, weil jedes Gramm auf den Schultern des Bedieners liegt“, sagte Denes.
Photonis stellt Wandler mit einem Durchmesser von 16 mm her, was bis zu 40 % Gewichtseinsparung gegenüber 18-mm-Röhren ermöglicht und es Endproduktherstellern ermöglicht, das Gewicht ihrer Systeme zu reduzieren. Das Unternehmen hat auch den Stromverbrauch seiner Mobilteile reduziert und die Auto-Strobe-Funktionalität verbessert, um die Akkulaufzeit zu verlängern.
Photonis stellt eine Vielzahl von Bildverstärkerröhren her, darunter die XD-4- und XR5-Röhren sowie die 4G-Röhre, die auf der Eurosatory 2014 gezeigt wurde. Das Unternehmen sagt, dass der 4G-Röhren-Leistungsstandard die Erkennungsbereiche erhöht hat. Photonis hat mehrere Großprojekte für seine 4G-Technologie gewonnen, da es eng mit der Special Operations Community und anderen Militärbetreibern zusammengearbeitet hat, um die Fähigkeiten des Geräts zu verbessern, einschließlich schnellerem Auto-Gating und längeren Erkennungs- und Erkennungsbereichen.
Diese Röhren werden an Hersteller zur Integration in optische Zielfernrohre, Monokulare, Ferngläser und andere Systeme mit Bildverbesserung geliefert. Das Unternehmen arbeitet derzeit daran, die Leistung seiner 4G-Röhren weiter zu verbessern und entwickelt auch digitale Nachtsichtsensoren, die es in Overlay-Systeme und -Scopes, Land- und Offshore-Plattformen integriert.
Beide sind gut
Laut Denes werden Wärmebildsysteme immer beliebter als die UY-Technologie, da ihre Kosten mit steigendem Produktionsvolumen deutlich sinken. Beide Technologien haben unterschiedliche Ziele und unterschiedliche Vorteile, und ihre Fähigkeiten hängen von Gelände, Wetter und anderen Faktoren ab. TPV war beliebt für die Erkennung - und in gewissem Maße auch für die Erkennung, aber VL-Systeme "sind aufgrund der besseren Identifizierung und des Situationsbewusstseins immer noch gefragt".
„Im Idealfall brauchen Soldaten beide Nachtsichttechnologien“, gab Denes zu. "Sie sollten eher als Erweiterung des anderen gesehen werden und nicht als Ersatz des einen für das andere."
Fusion kann "das Beste aus beiden Welten" bieten. Hochleistungs-Bildverstärker liefern immer noch bessere Bilder als ihre digitalen Gegenstücke, "aber es ist wie ein Vergleich von rund und weich".
„Digitale Systeme werden auf Boden- und Luftplattformen immer beliebter“, fügte Denes hinzu, „weil IHECs hier kein so ernstes Problem darstellen wie bei abgesetztem Personal.“Er erwartet, dass Soldaten die OU-Technologie aufgrund ihrer Fähigkeiten, ihres geringen Gewichts und ihrer relativen Billigkeit weiterhin verwenden werden.
Laut Denes sind die Märkte für digitale Systeme und Bildverstärkerröhren einfach anders. Photonis und seine militärischen Kunden gehen davon aus, dass Bildverstärkerröhren "mindestens weitere 10 Jahre nachgefragt sein werden und als Ergebnis wissenschaftlicher Forschung viele Verbesserungen in einer Reihe von Bereichen vorgenommen werden, von der Empfindlichkeit bis zur Wärmebildgebung".
Auf der Suche nach einer Verbindung
Laut Leonardo bestimmt die Notwendigkeit einer ständigen Kommunikation auf dem Schlachtfeld die Verfügbarkeit von Komponenten, die netzwerkzentrierte Fähigkeiten ermöglichen. Für die Zukunft erwartet das Unternehmen einen flächendeckenden Einsatz von Wi-Fi-, Bluetooth- und GPS-Technologien in optischen Komponenten, die diese stärker in die Betriebssteuerungskette einbinden.
Das tragbare Aufklärungs- und Zielgerät Linx des Unternehmens basiert auf einer gekühlten Matrix und ist für die Überwachung und Erkennung bei jedem Wetter ausgelegt. Das Gerät gehört zu netzwerkzentrierten Systemen, die es dem Benutzer ermöglichen, Bilder und Daten über das Netzwerk auszutauschen.
FLIR betrachtet die Kundeninteroperabilität als ein Schlüsselmerkmal militärischer Anwendungen. „Die Systeme des Soldaten sind jetzt in kostengünstige Kommunikationschips mit geringem Stromverbrauch integriert“, erklärte ihr Sprecher. "Die Zwei-Wege-Kommunikation bietet Unterstützung für Remote-Benutzer und erhöht das Situationsbewusstsein, einschließlich Informationen von benachbarten Geheimdiensten."
Laut Johnson werden die Systeme immer intelligenter. Augmented Reality beispielsweise integriert sich in Displays und fügt dem Soldaten eine weitere Informationsebene hinzu, während die Technologie stärker vernetzt wird."Nachtsichtsysteme sind ein Teil der vernetzten Umgebung des Soldaten und teilen das Gesehene zu einem Gesamteinsatzbild, das an die gesamte Einheit ausgegeben oder auf eine höhere Ebene übertragen wird."
Ein Thales-Sprecher wies auch auf den zunehmenden Digitalisierungsgrad von Systemen hin, der die Tür zur Augmented Reality öffnet. Zu den Marktangeboten des Unternehmens gehört das Nachtsichtgerät BONIE-DI / IRR I2, ein intelligentes Netzwerksystem, das zwei Arten von Bildern kombiniert. Das System ermöglicht es Benutzern, bestimmte Daten wie GPS in Augmented Reality zu visualisieren, was die Eigentumsverhältnisse und die Interaktion erhöht.
Dem Potenzial volldigitaler Nachtsichtgeräte wurde ernsthafte Aufmerksamkeit geschenkt, obwohl die Technologie laut Johnson „noch nicht ausgereift ist. Es scheint mir, dass Sie noch keine vollständige Rückkehr von ihr erwarten sollten. Harris betreibt in diesem Bereich umfangreiche Forschungen. Wir brauchen einen echten technologischen Durchbruch, bevor wir einen am Kopf getragenen digitalen Sensor bekommen. Analoge optische Wandler werden den Nachtsichtmarkt für die nächsten 15-20 Jahre dominieren, bis ein Durchbruch sie ersetzt.
Johnson bestätigte jedoch, dass es möglich ist, digitale Elemente in analoge Systeme zu integrieren. „In unserem Soldatensystem F6045 haben wir ein analoges System genommen und mit dem Netzwerk verbunden, wodurch wir digitale Fähigkeiten mitbringen, aber wir verwenden immer noch analoge Bildverstärkerröhren, weil es im Moment nichts Besseres gibt. Dies ist eine bewährte und zuverlässige Technologie, die ihre Positionen noch nicht aufgeben wird“.
Herr Katz stimmte zu, dass die digitale Nachtsichttechnologie ganz am Anfang der Reise steht, glaubt aber, dass sie sich in den kommenden Jahren rasant entwickeln wird.
Harrold prognostiziert auch, dass OU-Systeme letztendlich obsolet werden und vollständig durch digitale Systeme ersetzt werden, die sich mit ihren eigenen Algorithmen aktualisieren können. Er fügte hinzu, dass die Branche wahrscheinlich "voll integrierte drahtlose Stromversorgungssysteme anstreben wird, die tragbare Netzteile, Zielfernrohre und Nachtsichtbrillen integrieren und Tag und Nacht ohne Ruhe arbeiten können".
Vorwärtsbewegung
Mit einem klaren Verständnis für andere Marktsegmente glaubt Katz, dass "es eine Revolution in der Auflösung von Wärmebildsystemen geben wird".
FLIR erwartet seinerseits eine stärkere Betonung der Bildverarbeitung und des Energiemanagements, um die Abhängigkeit von Optiken mit langer Brennweite für große Entfernungen zu verringern und die Wahrscheinlichkeit der Zielerkennung zu erhöhen. Sie glauben, dass "die Bildverarbeitung mit geringem Stromverbrauch, die die Bildqualität in Echtzeit verbessert, das Vertrauen in die Objektidentifikation und Bedrohungserkennung erhöhen kann."
In den letzten Jahren haben Standardsysteme Funktionen wie Histogramm-Entzerrung, digitale Detailverbesserung und elektronische Stabilisierung hinzugefügt. "Dieser Prozess wird sich mit der Weiterentwicklung der Verarbeitungsalgorithmen fortsetzen, was zu einer geringeren Arbeitsbelastung der Benutzer und einer schnelleren Zielerkennung und -identifizierung führt."
Die Verwendung hochauflösender Mikrodisplays in Kombination mit kleineren Pixelsensoren, stromsparender Bildverarbeitung und drahtloser Kommunikation verbessert MEGC und verbessert die Intelligenz, Überwachung und Zielerfassung.
Harrold sagte, dass Augmented Reality in den kommenden Jahren "die wichtigste Technologie für diese Systeme werden wird, sie wird in zukünftige Zielfernrohre und Brillen integriert". In einem Nachtsichtgerät, das als Hauptdisplay des Soldaten fungiert, liefert ihm Augmented Reality wichtige Informationen und erhöht so seine Kampfkraft.
Dies wird eine Reihe von Vorteilen bieten. Das allgemeine Betriebsbild mit Augmented Reality wird es den Benutzern ermöglichen, ihr Eigentum an der Umgebung zu erhöhen. Diese Informationen könnten bei einer Reihe von Aufgaben hilfreich sein, zum Beispiel beim Zugriff auf Videos von einer Drohne, der Geschichte des Einsatzes von Sprengkörpern in einem bestimmten Gebiet, der Identifizierung verbündeter und befreundeter Streitkräfte, einer dreidimensionalen Karte des Gebiets usw. Plattformen.