Aktuálny stav a trendy vývoja termovíznych zariadení zahraničných individuálnych vojakov

V podmienkach moderného vedenia vojny sa technologické vylepšenie jednotlivých zariadení stalo nevyhnutnou voľbou, aby sa splnili operačné požiadavky jednotlivých vojakov vo vedení vyspelých{0}}technológií. Ako „oči“ vojaka musí disponovať univerzálnymi vizuálnymi schopnosťami v podmienkach dňa, noci a nízkej viditeľnosti, vďaka čomu sú termokamery preferovaným high-technickým vybavením jednotlivých vojakov.

Použitie jednotlivých termovíznych zariadení vojaka zahŕňa relatívne jednoduché platformy a potrebné komponenty je možné zakúpiť na medzinárodnom trhu. Prah vývoja je relatívne nízky, čo umožňuje mnohým krajinám skúmať a vyrábať takéto zariadenia. Medzi krajiny schopné nezávisle vyvíjať a vyrábať základné komponenty pre takéto zariadenia patria: Spojené štáty americké, Spojené kráľovstvo, Francúzsko, Nemecko, Izrael, Rusko, Japonsko, Kanada, Švédsko, Švajčiarsko, Holandsko, Španielsko, Turecko, Poľsko, Bulharsko, Singapur, Južná Kórea a ďalšie.

V súčasnosti sa boj pechoty vyvinul z tradičných modelov, ako je spolupráca medzi pechotnými jednotkami a jednotlivými vojakmi, jednoduchá koordinácia medzi pechotou a delostrelectvom, pechotou a tankami a vzdušné{0}}pozemné operácie, ako aj nezávislé operácie jednotlivých vojakov, až po spoločné operácie zahŕňajúce rôzne zložky a služby vrátane letectva, námorníctva, armádneho letectva, obrneného zboru a delostrelectva. Pechota sa tiež transformovala z bojovej jednotky s priamou palebnou silou na jednotku zodpovednú za získavanie informácií a operácie palebnej sily. Za týmto účelom krajiny ako Spojené štáty a Európa vyvíjajú a vybavujú jednotlivých vojakov termovíznymi zariadeniami, ktoré ponúkajú viac funkcií a pokročilých schopností. Okrem zlepšenia denných-a{5}}možností boja v noci sa tieto systémy integrujú s informačnými systémami jednotlivých vojakov a taktickými internetovými sieťami, aby umožnili spoločné operácie s inými pobočkami, službami a priateľskými silami. Aby sa splnili požiadavky spoločných operácií, jednotlivé termovízne zariadenia vojaka pokročili od poskytovania iba pozorovacích, vyhľadávacích a zameriavacích funkcií na komplexné optoelektronické systémy, ktoré integrujú funkcie ako viditeľné svetlo, videnie pri slabom osvetlení, laserové skupiny/fúzie, meranie vzdialenosti, výpočty, bezdrôtový prenos a výpočty riadenia paľby. Na aplikačnej úrovni sa jednotlivé termovízne zariadenia vyvíjajú na mikro/malé multifunkčné termokamery a optoelektronické systémy riadenia paľby integrované s ľahkými zbraňami. Na systémovej úrovni sa jednotlivé termovízne zariadenia postupne začleňujú do bojových systémov „Future Soldier“, ktoré aktívne vyvíjajú rôzne krajiny.

1.Úloha infračervenej/tepelnej zobrazovacej technológie

Vo vojenskej oblasti plní infračervená/tepelná zobrazovacia technológia predovšetkým tieto tri funkcie:

1)Umožňuje zobrazovacie pozorovanie, prieskum, sledovanie, navádzanie a ďalšie operácie počas noci a za podmienok nízkej-viditeľnosti. Ponúka dlhé efektívne dosahy a dokáže preniknúť cez slabú hmlu a dym, čím poskytuje možnosť dosiahnuť „jednosmernú transparentnosť“ získaním informačnej výhody v úplnej tme alebo v podmienkach zlej viditeľnosti.

Obrázok 1: Výhoda „jednosmernej transparentnosti“, ktorú ponúkajú infračervené/tepelné zobrazovacie zariadenia v bojových operáciách v úplnej tme

Ako je znázornené na obrázku 1, infračervené/tepelné zobrazovacie zariadenia poskytujú výhodu „jednosmernej{1} transparentnosti“ v bojových operáciách v úplnej tme. V podmienkach čiernej-čierne v noci nemôže viditeľné svetlo (Viditeľné) vytvoriť obraz scény (vľavo). V rovnakom čase a na rovnakom mieste však možno získať jasné termálne snímky (Thermal) v dlhovlnnom infračervenom spektre, čo umožňuje identifikáciu osôb, vozidiel, ciest a lesov.

Obrázok 2: Schopnosť infračervených/tepelných zobrazovacích zariadení preniknúť do oparu

Ako je znázornené na obrázku 2, infračervené/tepelné zobrazovacie zariadenia majú schopnosť prenikať zákalom. V hmlistých podmienkach sú budovy pred a za vežou vzdialenou 4,9 km (veža 4,9 km) slabo viditeľné vo viditeľnom svetle (vľavo). Na infračervenej snímke strednej{5}}vlny (vpravo) zachytenej termokamerou s rozlíšením 640 × 480 indium antimonid (InSb) v rovnakom čase a na rovnakom mieste sú však tieto budovy jasne rozoznateľné.

Obrázok 3: Schopnosť infračervených/tepelných zobrazovacích zariadení prenikať hustým dymom

Ako je znázornené na obrázku 3, infračervené/tepelné zobrazovacie zariadenia majú schopnosť prenikať hustým dymom. Na snímke miestnosti s hustým dymom valiacim sa z dverí (vľavo) vo viditeľnom svetle je viditeľný iba hustý dym a opar šíriaci sa mimo domu. Na dlho{3}}vlnnom infračervenom obrázku (vpravo) zachytenom v rovnakom čase a na rovnakom mieste sa však osoba stojaca v miestnosti, ktorá bola zakrytá dymom vo viditeľnom svetle, ako aj detaily na ľavej strane domu stanú jasne viditeľnou. To dokazuje, že dlhovlnné infračervené žiarenie môže preniknúť do dymu, takže scény, ktoré blokuje, sa zdajú byť „priehľadné“.

2)Pasívne prijíma signály infračerveného žiarenia generované teplotnými rozdielmi, rozdielmi v emisivite alebo rozdielmi v odrazivosti scén (vrátane cieľov a pozadia) v rôznych infračervených pásmach alebo vlnových dĺžkach. Táto schopnosť umožňuje identifikáciu maskovaných cieľov, vnímanie stavu cieľa a detekciu skrytých cieľov. Vďaka svojej silnej skrytosti a nízkej náchylnosti na rušenie uľahčuje dosiahnutie taktického prekvapenia.

Obrázok 4: Schopnosť technológie infračerveného/tepelného zobrazovania identifikovať maskované ciele

Ako je znázornené na obrázku 4, technológia infračerveného/tepelného zobrazovania má schopnosť identifikovať maskované ciele. Princíp zobrazovania pri slabom{2}}osvetlení sa pri vytváraní obrazu opiera o odraz viditeľného svetla od povrchov scén a predmetov. Keď sú povrchové odrazy scény a objektov podobné, identifikácia je obtiažna (vľavo). Naproti tomu princíp termovízie je založený na infračervenom žiarení, ktoré vyžarujú samotné scény a objekty. Pokiaľ existujú rozdiely v teplote alebo povrchovej emisivite medzi scénou a objektmi, detekcia a identifikácia sú možné. Na dlhovlnnom infračervenom snímku toho istého času a scény možno jasne identifikovať osobu stojacu v lese v maskáčoch (vpravo), pretože maskovacie oblečenie nedokáže napodobniť teplotu a povrchovú emisivitu okolitého prostredia.

Obrázok 5: Schopnosť technológie infračerveného/tepelného zobrazovania vnímať stav cieľa

Ako je znázornené na obrázku 5, technológia infračerveného/tepelného zobrazovania má schopnosť vnímať stav cieľa. Na obrázku vo viditeľnom svetle je možné vidieť pickup (vľavo). Na dlhovlnnej infračervenej snímke zachytenej v rovnakom čase a na rovnakom mieste (vpravo) je nielen viditeľný pickup, ale je tiež zrejmé, že jeho motor je veľmi horúci, zatiaľ čo zadné kolesá vykazujú minimálnu teplotu. To znamená, že nákladné vozidlo je zaparkované, ale jeho motor bežal na voľnobeh a doba parkovania je približne čas, ktorý trvá, kým povrchy zadných kolies dosiahnu tepelnú rovnováhu so zemou.

Obrázok 6: Infračervený-dlhovlnný obraz farmy skladovacích nádrží

Ako je znázornené na obrázku 6, ide o dlhovlnnú-infračervenú snímku farmy skladovacích nádrží. Teplo z oleja ohrieva strechy nádrží, čo spôsobuje, že odtiene šedej strechy odrážajú úroveň naplnenia nádrží. Zásobníky s bielymi strechami obsahujú väčšie množstvo ropy, zatiaľ čo tie s čiernymi strechami obsahujú menej ropy alebo sú dokonca prázdne.

3) Ponúka výhody, ako je vysoká presnosť, kompaktná veľkosť, ľahký dizajn a nízka spotreba energie, čo uľahčuje integráciu do rôznych zbraňových systémov a platforiem.

2. Scenáre pre jednotlivé bojové operácie vojakov

V modernej lokalizovanej vojne typické operačné scenáre pre termovízne zariadenia jednotlivých vojakov zahŕňajú pozorovanie a prieskum, určovanie cieľov a laserové navádzanie, mierenie ručnými zbraňami, operácie ostreľovačov z vopred-stanovených pevných pozícií, presné zasahovanie cieľov za prekážkami alebo v slepých uhloch pomocou ručných zbraní a integráciu do bojových systémov „Budúceho vojaka“.

2.1 Pozorovanie a prieskum bojiska

Jednotliví vojaci používajú prenosné termokamery na pozorovanie a prieskum v noci a v podmienkach nízkej{0}}viditeľnosti a možno ich použiť aj na detekciu maskovaných cieľov. V skutočnosti sú termokamery rovnako účinné počas dennej prevádzky. Keď je prenosná termokamera relatívne ťažká, môže byť namontovaná na statív pre stabilné používanie (ako je znázornené na obrázku 7).

Obrázok 7: Ručný laserový diaľkomer a termokameru "Sych{2}}4" vybavený ruskou armádou

Ako je znázornené na obrázku 7, ručný laserový diaľkomer-termokamera „Sych{2}}4“ vybavený ruskou armádou má dizajn, ktorý umožňuje jeho pripevnenie na statív, čo je charakteristické pre prenosné systémy.

2.2 Určenie cieľa a usmernenie pre štrajky

Okrem pozorovania a prieskumu môžu byť ručné termokamery (obrázok 8) integrované aj s komponentmi, ako sú zariadenia na meranie uhla, satelitné polohovacie systémy, laserové diaľkomery a laserové označovače cieľov (obrázok 9). Táto kombinácia umožňuje určenie uhlových súradníc a vzdialenosti cieľa, čo umožňuje navádzanie polo-aktívnej laserovej presnej-navádzanej munície na presné zasiahnutie-cieľov vysokej hodnoty.

 Obrázok 8 Vojak môže stabilne používať ručnú termokameru na pozorovanie a prieskum tak, že ju drží oboma rukami. Na obrázku je francúzska ručná termokamera "Sophie".

Obrázok 9 Ručná termokamera „Sophie“.

Ako je znázornené na obrázku 9, ručnú termokameru "Sophie" (vpravo) možno integrovať so zariadeniami, ako je prístroj na meranie uhla, satelitný polohovací systém, laserový diaľkomer a laserový označovač cieľa. Táto kombinácia umožňuje vojakom v prvej línii vykonávať prieskum, určovať pozície cieľov a navádzať polo-presnú laserom navádzanú-muníciu na zasiahnutie-hodnotných „bodových cieľov“.

2.3 Špeciálne operácie a nočný boj

Termovízne{0}}kamery na prilbe nielenže riešia potreby vojakov na pozorovanie a prieskum počas noci (aj cez deň) a v podmienkach nízkej-viditeľnosti, ale tiež im uvoľňujú ruky na ovládanie zbraní a vybavenia, ako je mierenie a streľba z ručných zbraní alebo riadenie vozidiel. Na zvýšenie presnosti streľby vojakov je možné na zbraň namontovať laserový indikátor vyžarujúci blízke -infračervené laserové svetlo (napr. s vlnovou dĺžkou 808 nm). Termokamera-namontovaná na prilbe zároveň integruje modul nočného videnia pri slabom-osvetlení (obrázok 10). Vojakom to umožňuje vidieť blízke-infračervené miesto premietnuté laserovým indikátorom strelnej zbrane na cieľ prostredníctvom obrazu modulu nočného videnia pri slabom osvetlení{13}}, účinne mieri na cieľ a umožňuje im strieľať. Táto metóda cielenia sa označuje ako nepriame zameranie.

Obrázok 10 Americký monokulárny prístroj AN/PVS-20 s vylepšeným nočným videním na prilbe

Ako je znázornené na obrázku 10, ide o americký monokulárny prístroj na nočné videnie AN/PVS-20 s vylepšenou prilbou-. Integruje dva moduly do jedného krytu: -modul nočného videnia pri slabom osvetlení (hore) a nechladenú dlhovlnnú infračervenú termokameru{10} (dole). Keď sa jednotka nepoužíva, celú jednotku je možné prevrátiť nahor. Tento dizajn rieši potrebu uvoľniť ruky vojaka a umožňuje pozorovanie v noci a pri nízkej{12}}viditeľnosti. Zbraň vojaka je vybavená integrovaným laserovým indikátorom, ktorý v kombinácii s modulom nočného videnia pri slabom osvetlení uľahčuje nepriame mierenie a presnú streľbu.

2.4 Mierenie a streľba ručnými zbraňami

K zlepšeniu presnosti ručných zbraní s optickými mieridlami prispievajú dva hlavné faktory:

Vylepšená viditeľnosť-Šošovka objektívu optického zameriavača má apertúru približne o jeden rád väčšiu ako ľudské oko, čo mu umožňuje zhromaždiť viac fotónovej energie a vytvoriť jasnejší obraz.

Vylepšená prehľadnosť a meranie vzdialenosti-Optické mieridlá poskytujú zväčšenie (zvyčajne okolo 8×) a sú vybavené mierkou-bodovým krížikom na meranie vzdialenosti od cieľa, čo umožňuje korekcie na základe balistických tabuliek.

Termálne ďalekohľady (obrázky 11 a 12) okrem toho, že ponúkajú funkcie optických mieridiel, riešia problémy spojené s pozorovaním, mierením a presnou streľbou v noci (aj cez deň) a v podmienkach nízkej-viditeľnosti.

Obrázok 11 Samopal MP7 vybavený iba tepelným zameriavačom, ktorý vojakovi umožňuje presnú streľbu na ciele vo dne aj v noci.

Obrázok 12 Termálny zameriavač používaný v kombinácii s optickým zameriavačom, ktorý vojakovi umožňuje vykonávať presnú streľbu na ciele vo dne aj v noci.

V noci alebo v podmienkach nízkej{0}}viditeľnosti (ako je dym, prach, hmla, opar atď.) ľudské oko nevidí ciele, čo jednotlivým vojakom znemožňuje používať optické mieridlá namontované na ručných zbraniach na vyhľadávanie, mierenie a streľbu. Ak je teda k dispozícii schopnosť pozorovať a vyhľadávať ciele vo dne aj v noci, ako aj v podmienkach nízkej-viditeľnosti, možno zvýšiť bojovú efektivitu jednotlivých vojakov.

Ručné zbrane vybavené jednotlivými vojakmi zahŕňajú útočné pušky, samopaly, ľahké guľomety, ostreľovacie pušky (obrázok 13), raketomety, bezzáklzové pušky (obrázky 14, 15), prenosné protitankové raketové systémy (obrázok 16) a protiraketové -systémy (obrázok 17). Keďže sa operačné ciele a rozsahy záberu týchto rôznych ručných zbraní líšia, boli vyvinuté tepelné zameriavače ľahkých, stredných a ťažkých zbraní, aby boli s nimi kompatibilné.

Obrázok 13 Troj-bojový tím francúzskej armády

Ako je znázornené na obrázku 13, tento obrázok zobrazuje troj{1}}bojový tím francúzskej armády. Jeden vojak je vybavený ostreľovacou puškou kalibru FR-F2 7.62 mm vybavenou pozorovacím-zameriavačom paľby s riadením paľby, ktorý je schopný poskytnúť presnú bodovú letalitu proti cieľom do 800 metrov. Ďalší vojak je vyzbrojený ľahkým guľometom „Minimi“ vybaveným tepelným zameriavačom, ktorý zabezpečuje potlačenie priestoru proti cieľom do 1000 metrov. Tretí vojak nesie útočnú pušku „FAMAS“, ktorej úlohou je poskytnúť krytie pre ostreľovača a guľometníka.

Obrázok 14 Bezzáklzová puška „Carl Gustav“.

Ako je znázornené na obrázku 14, ľavý obrázok znázorňuje variant M3 bezzáklzovej pušky „Carl Gustav“ vybavenú francúzskym denným-a{3}}nočným termovíznym zameriavačom „Sword“. Táto konfigurácia umožňuje zacielenie a streľbu v denných aj nočných podmienkach, ako aj v prostrediach s nízkou-viditeľnosťou.

Obrázok 15 Bezzáklzová puška M3 „Carl Gustav“ vybavená optickým zameriavačom.

Obrázok 16 FGM-148 Prenosný protitankový raketový zbraňový systém „Javelin“

Ako je znázornené na obrázku 16, systém riadenia paľby (Command Launch Unit) prenosného protitankového raketového-raketového systému FGM-148 „Javelin“ využíva dlhovlnný- infračervený termálny zameriavač so skenovacou zobrazovacou technológiou. To umožňuje získavanie cieľa v denných aj nočných podmienkach, ako aj v prostrediach s nízkou viditeľnosťou, čo uľahčuje výpočet a programovanie parametrov odpálenia pre odpálenie rakety.

Obrázok 17 Prenosný protilietadlový raketový zbraňový systém FIM-92 „Stinger“

Ako je znázornené na obrázku 17, prenosný protilietadlový raketový zbraňový systém FIM-92 „Stinger“-je vybavený termálnym zameriavačom AN/PAS-18, ktorý umožňuje infračervenému vyhľadávačovi rakety získať ciele pred odpálením v denných aj nočných podmienkach, ako aj v prostrediach s nízkou viditeľnosťou.

Aby sa maximalizovala účinnosť termálnych zameriavačov, ich operačný dosah by mal presahovať alebo aspoň zodpovedať streleckému dosahu ručných zbraní, s ktorými sú spárované. V dôsledku toho sa termálne zameriavače zvyčajne kategorizujú do troch typov na základe ich operačného rozsahu: tepelné zameriavače na ľahké zbrane (LWTS), tepelné zameriavače na stredné zbrane (MWTS) a termálne zameriavače na ťažké zbrane (HWTS). Príkladom je séria termálnych zameriavačov AN/PAS-13E (obrázok 18) vyrábaná spoločnosťou Raytheon v Spojených štátoch.

Obrázok 18 Nechladené termálne zameriavače série AN/PAS-13E vyrobené spoločnosťou Raytheon zo Spojených štátov amerických

Ako je znázornené na obrázku 18, séria nechladených termálnych zameriavačov AN/PAS-13E vyrábaná spoločnosťou Raytheon v Spojených štátoch amerických tvorí ľahké (LWTS), stredné (MWTS) a ťažké (HWTS) nechladené tepelné zameriavače tým, že obsahujú rôzne infračervené optické šošovky a nechladené infračervené detektory ohniskovej roviny. Tieto mieridlá majú dvojité zorné polia a funkciu 3x elektronického priblíženia, vďaka čomu sú vhodné pre rôzne ručné zbrane s rôznym účinným dosahom. Okrem toho, že slúžia ako termálne zameriavače, možno ich použiť aj samostatne ako ručné termokamery.

2.5 Operácie ostreľovačov

Operácie ostreľovačov označujú bojovú metódu, pri ktorej pechota používa ostreľovacie pušky na presné zásahy proti cieľom v rámci ich zorného poľa, zvyčajne vo vzdialenosti okolo 1 000 metrov. Napríklad 11. novembra 2012, počas denných hodín, ostreľovač britskej armády úspešne zlikvidoval dvoch vojakov Talibanu na vzdialenosť 2 475 metrov nameranú GPS- pomocou ostreľovacej pušky L115A3. Avšak vykonávanie ostreľovacích operácií v podmienkach dňa, noci alebo nízkej viditeľnosti vyžaduje použitie tepelného zameriavača (obrázok 19). Efektívnosť získavania cieľa pomocou samotného tepelného zameriavača ostreľovacej pušky je obmedzená. Preto sa ostreľovači často spoliehajú na ručnú termokameru pri hľadaní cieľov, poskytovaní smerových návestí a meraní vzdialeností.

Obrázok 19 Scenár dvoj{1}}členného tímu, ktorý vedie operáciu ostreľovača

Ako je znázornené na obrázku 19, v scenári tímu ostreľovača s dvoma{1}}osobami ostreľovač (vľavo) používaVysokovýkonný termálny zameriavač koaxiálnej ostreľovacej pušky (HISS-XLR), ktorá má obmedzenú efektivitu pri vyhľadávaní cieľa. Preto spotter (vpravo) zamestnáva aRučná termokamera Recon Vna vyhľadávanie cieľov, poskytovanie navádzania v azimute a meranie vzdialeností.

2.6 Optoelektronické mierenie – laserové meranie vzdialenosti – systém riadenia paľby pre ručné zbrane

V súčasnosti je dopyt aj po vybavení ručných zbraní soptoelektronické zameriavanie – laserové diaľkomer – systém riadenia paľby. Hlavným dôvodom je to, že so zvyšujúcou sa vzdialenosťou zásahu (napr. nad 2 000 metrov) výrazne klesá bojová účinnosť, ktorá sa spolieha výlučne na ľudské pozorovanie a mierenie. Ručné zbraneoptoelektronické zameriavanie – laserové diaľkomer – systém riadenia paľby(Obrázky 20, 21) rieši nielen potreby vojakov na pozorovanie a presné zameriavanie v nočných (aj denných) a nepriaznivých poveternostných podmienkach/-podmienkach nízkej viditeľnosti, ale rieši aj výpočet a zobrazenie parametrov streľby. To umožňuje aj obyčajným vojakom viesť presnú streľbu z ručných zbraní, čo z nej robí kľúčový komponent individuálneho systému vojakov.

Obrázok 20 MK-47 "Striker" 40 mm automatický granátomet americkej armády

Ako je znázornené na obrázku 20, automatický granátomet MK-47 „Striker“ americkej armády MK-47 „Striker“ je 40 mm automatický granátomet{10}}potláčajúca oblasť s účinným dosahom 2 200 metrov. Je vybavený ľahkým video zameriavačom AN/PWG-1, ktorý integruje televíznu kameru, tretiu -generáciu zariadenia na nočné videnie pri slabom osvetlení-, laserový diaľkomer, balistický počítač a displej. Spolu so zameriavačom ťažkých tepelných zbraní AN/PAS-13 (vľavo hore) tvorí kompletný distribuovaný optoelektronický zameriavací-laserový zameriavač-riadiaci systém streľby.

Obrázok 21 Granátomet XM25

Ako je znázornené na obrázku 21, granátomet XM25 využíva integrované optoelektronické mierenie, laserový diaľkomer a systém riadenia paľby. Tento systém rieši výpočet a zobrazovanie parametrov streľby, čo umožňuje bežným vojakom vykonávať vysoko presnú streľbu z ručných zbraní v nočných (aj počas dňa) a pri nízkej-viditeľnosti.

Keď sa systém riadenia paľby z ručných zbraní skladá z „troch{0}}optických zameriavačov, strelec môže detekovať a identifikovať ciele prostredníctvom viditeľných a infračervených kanálov, merať vzdialenosť pomocou laserového diaľkomeru a nechať údaje spracovať balistickým počítačom na generovanie parametrov streľby. Zameriavací bod sa potom priamo zobrazí na obrazovke, čo umožňuje aj obyčajným vojakom dosiahnuť vysokú-presnú streľbu podobnú streľbe profesionálnych ostreľovačov.

V roku 2014 Ministerstvo obrany USA (DARPA) iniciovalo program Computational Weapon Optic (CWO) s cieľom vyvinúť „Super Smart Scope“ (3S). Tento ďalekohľad je vybavený pokročilými funkciami tepelného zobrazovania a nočného videnia na zlepšenie situačného povedomia a presnosti zacielenia (obrázok 22). Okrem iného zahŕňa aj balistický počítač, softvér Applied Ballistics a funkcie rádiovej synchronizácie.

Obrázok 22 Ministerstvo obrany USA vyvinulo „Super Smart Scope“ v rámci programu Computational Weapon Optic (CWO)

Ako je znázornené na obrázku 22, americké ministerstvo obrany v rámci programu Computational Weapon Optic (CWO) vyvíja „Super Smart Scope“. Tento ďalekohľad integruje viaceré funkcie vrátane viditeľného svetla, videnia pri slabom{4}}osvetlení, termovízie, laserového diaľkomera, balistického počítača so softvérom Applied Ballistics a rádiovej synchronizácie. To umožňuje aj obyčajným vojakom viesť-veľmi presnú streľbu podobnú streľbe profesionálnych ostreľovačov.

Na dosiahnutie presnej streľby na ciele v zornom poli alebo za prekážkami ručnými zbraňami je nevyhnutné presné meranie vzdialenosti k cieľu. Optimálnou voľbou sa preto stáva integrácia laserového diaľkomeru do termálneho zameriavača. Po zmeraní vzdialenosti cieľa je možné vypočítať parametre streľby, čo umožňuje, aby sa termálny zameriavač prirodzene vyvinul na elektro-optický systém riadenia paľby ručných zbraní. S takýmto integrovaným elektro-optickým systémom riadenia paľby na ručných zbraniach sa môžu bežní vojaci tiež zapojiť do presnej streľby na ciele v --dohľade a mimo{7}}viditeľné-ciele. Spojené štáty na tento účel vyvinuli „systém kontroly{10} denného/nočného riadenia požiaru“ (TA D/N FCS) pre granátomet XM25. Jeho prototyp bol pôvodne vyvinutý pre už{13}}zrušený XM29 „Objective Individual Combat Weapon System“ (OICW), ako je znázornené na obrázku 23.

Obrázok 23 XM29 „Objective Individual Combat Weapon System“ (OICW), priekopník v globálnom vývoji individuálnych zbraní

Ako je znázornené na obrázku 23, systém XM29 „Objective Individual Combat Weapon System“ (OICW), ktorý viedol celosvetové trendy vo vývoji individuálnych zbraní pre vojakov, pozostáva predovšetkým z troch hlavných komponentov: 5,56 mm malokalibrovej útočnej pušky (spodná), 20 mm automatického granátometu (v strede) a integrovaného elektro{5}systému na ovládanie paľby.

„Riadiaci{0}}systém kontroly denného/nočného požiaru na snímanie cieľa“ (TA D/N FCS) integruje zameriavač viditeľného svetla, nechladený modul tepelného zobrazovania, laserový diaľkomer/laserovú značku bodu, snímače teploty a tlaku, balistický počítač a{1}}nastavovacie zariadenie. Termovízne video sa premieta do viditeľného svetla prostredníctvom zrkadla, zatiaľ čo údaje, ako sú merania laserového dosahu, zameriavací krížik a korekčné body mierenia, sa prekrývajú na mikro-displej modulu tepelného zobrazovania pre pozorovanie vojaka. Tento dizajn spĺňa požiadavky pre denné a nočné bojové operácie, ako je znázornené na obrázku 24.

Obrázok 24 Armáda USA rozmiestnila v Afganistane na operačné overenie granátomet XM25 vybavený „systémom riadenia dennej/nočnej streľby-na získanie cieľa“ (TA D/N FCS).

Americká armáda integrovala do granátometu XM25 „Systém kontroly{2}}kontroly dennej/nočnej streľby“ (TA D/N FCS). Počas operácie vojak zarovná stred zameriavacieho kríža so zámerným bodom cieľa, vykoná laserové meranie vzdialenosti, zvolí požadovanú vzdialenosť výbuchu vzhľadom na cieľ a systém pred odpálením automaticky naprogramuje poistku granátu s vypočítanými parametrami streľby. Pripojením k externému prijímaču GPS na získanie súradníc cieľa systém umožňuje presné zásahy proti cieľom za prekážkami.

Ak sa zameriavač „troj{0}}optiky“ skombinuje s elektricky ovládaným držiakom a ovládacím článkom, môže tvoriť diaľkovo{1}}ovládanú zbraňovú stanicu ostreľovacej pušky. To eliminuje potrebu, aby vojaci zostali skrytí vo vopred-nastavených pozíciách na dlhší čas, čo im umožňuje vykonávať ostreľovacie operácie z bezpečného miesta, ako je znázornené na obrázku 25. „Trojitá-optika“ je kľúčovým komponentom budúcich individuálnych zbraňových systémov vojakov, ktorý umožňuje priame mierenie a streľbu cez termálny zameriavač a nepriame mierenie a streľbu cez obrazovku displeja.

Obrázok 25: Kombinácia „trojitej-optiky“ s elektricky ovládaným držiakom a ovládacím prepojením na vytvorenie diaľkovo-riadenej zbraňovej stanice ostreľovacej pušky

Ako je znázornené na obrázku 25, integrácia „trojitého-optika“ zameriavača s elektricky ovládaným držiakom a ovládacím prepojením umožňuje vytvorenie diaľkovo{2}}ovládanej zbraňovej stanice ostreľovacej pušky. To eliminuje potrebu, aby vojaci zostali ukrytí vo vopred{4}}nastavených pozíciách na dlhší čas, čo im umožňuje vykonávať ostreľovacie operácie z bezpečného miesta. V zobrazenom systéme diaľkovo ovládaná-veľkokalibrová{7}}zbrojová stanica ostreľovacej pušky využíva distribuovanú architektúru pre svoj trojitý-optický zameriavač.

2.7 Bojový systém „Future Soldier“.

Bojový systém „Future Soldier“ je integrovaný systém informatizovaného vybavenia pre jednotlivých vojakov. Pripojením k taktickému internetu premení vojaka na informačný a bojový uzol v rámci širšej operačnej siete. Tento systém rieši výzvy, ako je informovanosť o situácii na bojisku, operačné plánovanie, koordinované/spoločné vedenie boja a logistická podpora, pričom maximalizuje bojovú účinnosť jednotlivých zbraní vojakov. V nemeckom programe „GLADIUS“ New Future Soldier Program obsahuje systém osem typov termovíznych zariadení (obrázok 26).

Obrázok 26 Nemecký program „GLADIUS“ New Future Soldier

Ako je znázornené na obrázku 26, zloženie systému nemeckého programu New Future Soldier Program „GLADIUS“ zahŕňa základný systém zahŕňajúci „Okuliare na nočné videnie s IR modulom“, prieskumné vybavenie pozostávajúce z troch typov termovízií a doplnkové vybavenie zbraní (tepelné zameriavače) pozostávajúce zo siedmich modelov nakonfigurovaných pre šesť typov ručných zbraní.

Francúzsky bojový systém „Future Soldier“ je známy ako"Integrovaný systém vybavenia a komunikácie pechoty (FELIN),"ktorý tiež zahŕňa viacero modelov termovíznych zariadení. Tento systém rieši obojekoordináciu a spoločné operácie medzi jednotlivými vojakmi(Obrázky 27–29) aspoločné operácie medzi jednotlivými vojakmi a inými vojenskými zložkami. Príklady zahŕňajú určenie cieľov na bojisku a navádzanie vzdušnej palebnej sily alebo delostreleckých úderov na presné zasiahnutie cieľov.

Obrázok 27 Francúzsky zbraňový systém FELIN pre individuálnych vojakov

Ako je znázornené na obrázku 27, zameriavač „troj{1}}optiky je kritickou súčasťou budúcich individuálnych zbraňových systémov vojakov. Na obrázku je znázornený individuálny zbraňový systém vojaka FELIN vo Francúzsku, kde vojak môže pri mierení ovládať tepelný zameriavač pomocou tlačidiel umiestnených na prednej rukoväti útočnej pušky.

Obrázok 28 Termálny pohľad na francúzsky systém individuálnych vojakov FELIN

Ako je znázornené na obrázku 28, termovíziu z termovízneho zameriavača francúzskeho systému individuálnych vojakov FELIN možno preniesť na displej namontovaný na prilbe-, čo umožňuje vojakom nepriame mierenie a streľbu z útočnej pušky FAMAS.

Obrázok 29 Francúzsky bojový systém „Future Soldier“.

Ako je znázornené na obrázku 29, toto je operačný scenár francúzskeho bojového systému „Future Soldier“-systému „Integrated Infantry Equipment and Communications“ (FELIN). Vojak ležiaci na zemi používa na pozorovanie ručnú termokameru „JIM MR“ a nasmeruje iného vojaka stojaceho za stromom, aby sa kryl, aby zaútočil na ciele pomocou útočnej pušky „FAMAS“ vybavenej denným-a{4}}nočným zameriavačom „Meč“.

Zjednodušená verzia bojového systému „Future Soldier“ umožňuje koncepciu „pozrite si to, zastreľte to“ integráciou tepelných mieridiel s displejmi-na prilbe. To umožňuje vojakom zasiahnuť ciele bez toho, aby museli zdvíhať a mieriť svoje pušky (obrázky 30 a 31). V mestskom prostredí alebo v džungli, kde je viditeľnosť často zlá alebo sú obmedzené zorné pole, sa ciele môžu objaviť na blízko, takže na tradičné mierenie zostáva málo času. S týmto systémom môžu vojaci strieľať hneď, ako uvidia cieľ,-naozaj dosahujú „vidieť to, strieľať“.

 Obrázok 30 Integrácia termálnych zameriavačov s prilbou-Namontovanými displejmi na dosiahnutie „vidieť to, strieľať“

Obrázok 31 Integrácia tepelných mieridiel s displejmi namontovanými na prilbe-umožňuje „vidieť to, strieľať“ pri streľbe z ťažkých guľometov.

Individuálne termovízne zariadenia v Spojených štátoch

Americká armáda kladie značný dôraz na zvyšovanie operačných schopností jednotlivých vojakov. To sa prejavuje nielen vo vývoji a výrobe pestrej škály ručných zbraní prispôsobených na rôzne účely, ale aj v rozsiahlej ponuke termovíznych zariadení pre jednotlivých vojakov. Patria sem okrem iného prenosné termokamery, ručné termokamery, termokamery pre ručné zbrane, príchytky-na termovízne zameriavače, monokulárne termokamery, ďalekohľady s termokamerou, príchytky{5}}na termovízne kamery a termovízne kamery-upevnené na prilbu a iné.

Pokrok druhej-generácie technológie tepelného zobrazovania v Spojených štátoch prekonal obmedzenia vyplývajúce z veľkosti, hmotnosti, nákladov a spoľahlivosti prvej-generácie technológie tepelného zobrazovania. Výsledkom je, že jednotlivé termovízne zariadenia v USA dosiahli svetovú-poprednú úroveň vo všetkých aspektoch vrátane štrukturálnej rozmanitosti, rozmanitosti modelov, funkčného výkonu, rozsahu nasadenia a praktického prevádzkového využitia. Hlavné prejavy tohto vedenia sú nasledovné:

1) Pokrytie troch atmosférických prevodových okien
Americká armáda vyvinula a nasadila individuálne termokamery so spektrálnymi rozsahmi odozvy pokrývajúcimi všetky tri atmosferické prenosové okná: krátkovlnné infračervené (1 μm – 2,5 μm), stred{5}}vlnné infračervené (3 μm – 5 μm) a dlho{8}}vlnné infračervené (8 μm – 14 μm).

2) Paralelný rozvoj viacerých technologických ciest
Na zabezpečenie úspechu programu individuálnych termovíznych kamier druhej{0}}generácie Spojené štáty americké presadzovali stratégiu paralelného vývoja viacerých technologických ciest. Pokiaľ ide o zobrazovacie metódy, prístupy zahŕňajú optomechanické skenovacie zobrazovanie, elektronické skenovacie zobrazovanie a hľadiace zobrazovanie. Čo sa týka infračervených detektorov ohniskovej roviny, boli vyvinuté chladené aj nechladené typy. Z pohľadu materiálov na detektory sú materiály kvantového{4}}typu, ako je telurid ortuti a kadmia (HgCdTe), antimonid india (InSb), silicid platiny (Pt:Si), selenid olovnatý (PbSe) a arzenid indium-gálium/arzenid gália/arzenid gália (A₂Gas)₂Gas₂₂Gas₂ používa sa spolu s materiálmi tepelného-typu, ako sú titaničitan bárnatý strontnatý (BST), keramika zirkoničitan titaničitý (PZT), oxid vanádu (VOₓ) a tenké vrstvy amorfného kremíka (-Si). Historicky najvyspelejšia technológia-6{10}}termoelektrický chladič{13}}chladený 40×16{14}prvkový detektor ohniskovej roviny HgCdTe TDI s optomechanickým skenovaním{16}} bola vyvinutá ako prvá a dočkala sa rozsiahlej výroby a nasadenia. Nechladená technológia detektora ohniskovej roviny, ktorá prinášala určité technické riziká, bola prijatá na výrobu vo veľkom meradle a nasadenie až po dosiahnutí zrelosti.

3) Dva technologické prístupy k nechladeným dlhým{1}}vlnovým infračerveným ohniskovým poliam

Na udržanie globálneho vedúceho postavenia v technológii tepelného zobrazovania začali Spojené štáty koncom 80. rokov minulého storočia tajný výskum a vývoj technológie nechladenej dlho{0}}vlnnej infračervenej ohniskovej roviny (FPA). Na zabezpečenie úspechu tejto technológie USA presadzovali dva paralelné technologické prístupy: hybridnú feroelektrickú FPA technológiu a integrovanú mikrobolometrickú technológiu oxidu vanádu (VOx) FPA -. Začiatkom 90. rokov 20. storočia, keď bol tento výskum odtajnený, sa dosiahli prelomy v nechladených technológiách FPA-feroelektrického typu s použitím keramických materiálov typu bárnatý stroncium titaničitý (BST) a mikrobolometrového typu s použitím tenkých vrstiev oxidu vanádu (VOx). Termokamery využívajúce tieto dva typy nechladených FPA boli úspešne vyvinuté, sériovo{10}}vyrábané a nasadené, čo dáva Spojeným štátom náskok približne 15 rokov v technológii nechladeného tepelného zobrazovania. Následne bola úspešne vyvinutá aj nechladená dlhovlnná infračervená technológia FPA založená na tenkých filmoch z amorfného kremíka (-Si)-, pričom zodpovedajúce termokamery sa dostali do sériovej výroby a nasadenia. V súčasnosti predstavujú feroelektrické, oxid vanádu a amorfný kremík nechladené FPA technológie tri hlavné prístupy.

4) Vývoj piatich generácií nechladených polí ohniskovej roviny

Aby si Spojené štáty udržali vedúce postavenie v technológii tepelného zobrazovania jednotlivých vojakov, neustále pokročili prostredníctvom piatich generácií nechladenej technológie FPA (pozri obrázok 1), označených formátom detektora a rozstupom pixelov:

Prvá generácia: Rozstup pixelov 51 μm × 51 μm s formátmi ako 320 × 240.

Druhá generácia: Rozstup pixelov v rozsahu od 25 μm do 35 μm s formátmi vrátane 320 × 240, 160 × 120 a 640 × 480/512.

Tretia generácia: Rozstup pixelov 17 μm × 17 μm s formátmi ako 320 × 240, 640 × 480/512 a 1024 × 768.

Štvrtá generácia: Rozstup pixelov 12 μm × 12 μm s formátmi vrátane 206 × 156, 320 × 240, 640 × 480/512 a 1 024 × 768.

Piata generácia: Rozstup pixelov 5 μm × 5 μm s formátmi ako 1280 × 720.

Počas týchto generácií sa rozdiel teplôt ekvivalentného šumu (NETD) nechladených FPA zlepšil z približne 100 mK v prvej generácii až na 10 mK v najnovšej generácii (pri zachovaní relatívnej clony okolo f/1).

Spojené štáty americké vyvinuli komplexný rad špecifikácií ohniskovej roviny (FPA), vrátane:

160 × 120 (štvrtina VGA)

320 × 240/256 (polovičný TV formát alebo polovičný VGA)

640 × 480 (Full TV formát alebo VGA)

1024 × 768 (Quasi-TV formát s vysokým rozlíšením alebo QXGA)

1920 × 1080 (TV formát s vysokým rozlíšením alebo HDTV).

Obrázok 1 Nepretržitý vývoj piatich generácií technológie nechladeného ohniskového poľa v Spojených štátoch

Ako je znázornené na obrázku 1, s cieľom zabezpečiť vedúce postavenie v technológii tepelného zobrazovania jednotlivých vojakov Spojené štáty neustále postupujú vpred prostredníctvom piatich generácií technológie nechladeného ohniskového poľa (FPA). Obrázok znázorňuje technologický vývoj od roku 1996 do roku 2012.

5) Vývoj spoločných komponentov, modulov a kompletných systémov pre termálne zobrazovanie jednotlivých vojakov

Spojené štáty americké súčasne vyvinuli spoločné komponenty, spoločné moduly a kompletné spoločné systémy pre tepelné zobrazovanie jednotlivých vojakov. Softvér na spracovanie obrazu bol navrhnutý tak, aby bol používateľ-konfigurovateľný a prispôsobiteľný, čím sa výrazne znižuje veľkosť, hmotnosť a spotreba energie. Tento prístup efektívne spĺňa obmedzenia „veľkosti, hmotnosti a výkonu“ (SWaP) jednotlivých vojakov z termokamery.

6)Diverzifikované formy jednotlivých termokamerov
Vývoj nechladených termovíznych spoločných komponentov a modulov znížil technické bariéry pre výskum, vývoj a výrobu jednotlivých termovíznych kamier. To umožňuje malým a stredným{1}}spoločnostiam navrhovať a vyrábať širokú škálu zariadení vrátane prenosných termovíznych kamier, ručných termovíznych kamier, monokulárnych termálnych ďalekohľadov, binokulárnych termálnych ďalekohľadov, termálnych zameriavačov zbraní a termovíznych kamier-upevnených na prilbu. Počet dostupných modelov presahuje 100, pričom sa súčasne zvyšuje spoľahlivosť, životnosť a taktická využiteľnosť týchto systémov.

7)Vývoj všestranného aplikačného softvéru pre jednotlivé termokamery
Pre jednotlivé termokamery bol vyvinutý a implementovaný pokročilý a na funkcie{0}}bohatý aplikačný softvér. Patria sem rôzne režimy-korekcie nerovnomernosti, viaceré možnosti nitkového kríža/nitkového kríža, možnosti termosnímania vzdialenosti, rôzne režimy spracovania obrazu, pseudofarba a „inteligentné sfarbenie“, rádiometrické meranie teploty, fúzia termosnímok s viditeľnými/slabými -obrazmi a ukladanie termálnych videí a snímok{4}}zachytených snímok. Tieto vylepšenia výrazne zlepšujú kvalitu obrazu a zároveň rozširujú a zdokonaľujú funkčné možnosti.

8)Integrácia viacerých senzorov s termokamerami
Jednotlivé termokamery teraz integrujú rôzne senzory, ako sú kamery viditeľného{0}}svetla, laserové diaľkomery, laserové označovače, prijímače GPS, mikro-gyroskopy, barometrické výškomery a sklonomery, čím sa rozširuje ich funkčnosť.

9)Začlenenie vstavaného{0}}úložiska
K jednotlivým termokamerám bolo pridané vstavané{0}}úložisko, ktoré umožňuje zaznamenávanie videa a obrázkov, ako aj prehrávanie po-misii.

10)Pridanie Bluetooth alebo Wi{0}}Fi
Integrácia Bluetooth alebo Wi{0}}Fi do jednotlivých termokamier umožňuje bezdrôtové diaľkové ovládanie, zdieľanie nahratého videa alebo obrázkov cez siete a prehrávanie na sieťových-zariadeniach, ako sú smartfóny, tablety a televízory.