Os sistemas de visão noturna montados em veículos já existem há anos e agora são comuns, mas há mudanças significativas pela frente neste mercado.
Por exemplo, há uma demanda crescente por câmeras noturnas de resolução mais alta. Um porta-voz da empresa francesa de receptores infravermelhos, Sofradir, disse que isso poderia ser alcançado aumentando o número de pixels e diminuindo a distância entre os pixels e, ao mesmo tempo, mantendo o tamanho da matriz para fornecer características de baixo peso e consumo de energia do dispositivo.
“Ao diminuir o pitch do pixel, você aumenta a sensibilidade do detector, porque à medida que o pitch do pixel diminui, cada pixel tem uma intensidade de sinal menor e, assim, aumentamos a sensibilidade do dispositivo. Nas câmeras da geração atual, o padrão é VGA 640x512, mas hoje a tendência está mudando para SVGA 1280x1024 em incrementos de 12 mícrons, por exemplo. Os sistemas se moverão nessa direção e isso está acontecendo agora”, - ele explicou.
Para que essas câmeras tenham o melhor desempenho, elas devem estar devidamente estabilizadas, uma vez que os veículos blindados operam em terrenos acidentados com terrenos muito difíceis. De acordo com um representante da Controp Precision Technologies, se o sistema não estiver bem estabilizado, “então a imagem terá uma qualidade inaceitável e o alcance do dispositivo será drasticamente reduzido”.
Um porta-voz da Sofradir disse:
“Nos últimos anos, vimos a importância do peso, tamanho e consumo de energia crescer continuamente, refletindo a demanda por sistemas pequenos e leves com recursos aprimorados, como nossos sistemas SIGHT. Existem vários tipos de câmeras: câmeras térmicas não resfriadas, que fornecem visão de perto e geralmente não são estabilizadas, e câmeras térmicas resfriadas, que geralmente são estabilizadas, são de nível superior e, claro, mais caras."
Destacando problemas
Tradicionalmente, os sistemas de visão noturna têm sido usados para dois propósitos principais. Em primeiro lugar, os dispositivos de visão noturna do motorista permitem que ele aumente o nível de controle do ambiente ao redor do carro para uma manobra segura e sem problemas. Em segundo lugar, existem sistemas de mira usados pelos atiradores para identificar e mirar em alvos potenciais.
Sistemas infravermelhos para motoristas e consciência situacional aprimorada são normalmente câmeras de imagem térmica não resfriadas que têm um campo de visão mais amplo de perto, a fim de ter o maior campo de visão possível, enquanto miras são para atiradores, especialmente para armas de grande calibre, por exemplo, Canhões tanque de 120 mm, equipados com câmeras de imagem térmica de longo alcance resfriadas. Os últimos têm um campo de visão mais estreito para focar em um alvo específico.
As câmeras térmicas são as mais comuns nos exércitos modernos, pois são mais avançadas do que as câmeras com intensificação de imagem (intensificador de imagem), que operam em etapas menores que 1 mícron, e para operar requerem emissão ativa de luz no espectro da região do infravermelho próximo para ver no escuro. Neste caso, a luz da iluminação infravermelha invisível a olho nu pode ser detectada por dispositivos inimigos, o que pode acarretar sérias consequências.
De acordo com Colin Horner, da Leonardo, câmeras intensificadoras de imagem são sempre um problema em comunidades que tendem a ser iluminadas.
“Esses sensores tendem a distorcer e borrar a imagem destinada ao comandante e ao motorista. Embora a tecnologia de aprimoramento de imagem esteja melhorando e seja a escolha preferida para veículos sem assistência de combate, a desvantagem é que essas câmeras ainda precisam de luz de fundo”.
“Embora possam realmente funcionar com luz mínima, por exemplo, à luz da lua ou das estrelas, na escuridão total, câmeras com tubos intensificadores de imagem simplesmente não funcionam. Para melhorar a consciência situacional, os operadores usam luzes infravermelhas para iluminar localmente a área ao redor da máquina e contam com luz natural."
- explicou Horner.
Ele acrescentou que existem outros problemas com as câmeras intensificadoras de imagem em carros equipados com vidros à prova de balas, pois afetam negativamente a percepção de distância do motorista. É por isso que os exércitos modernos preferem usar sistemas infravermelhos passivos.
Além disso, há uma tendência de aumento da capacidade de visão noturna dos veículos de outras categorias, para os quais é necessário instalar neles os mesmos sistemas que nas plataformas de combate. "Isso realmente aumentará o nível de propriedade e segurança."
“Via de regra, os veículos blindados de combate maiores eram equipados com sistemas infravermelhos passivos (não iluminados) de altíssimo desempenho, mas não funcionam sozinhos em colunas. Eles são apoiados por outros veículos, como transportadores de pessoal, ambulâncias e veículos de engenharia, mas esses veículos têm a desvantagem de não terem as mesmas capacidades de visão noturna que os veículos de combate e, portanto, não podem trabalhar nas mesmas condições. Portanto, agora vemos uma tendência de equipar os veículos de apoio com sistemas de visão noturna que não são piores do que os das plataformas de combate, pelo que podem trabalhar lado a lado sem riscos adicionais.”
Outra tendência é adicionar mais câmeras às máquinas para obter uma visão geral completa. Anteriormente, os militares estavam preocupados apenas em fornecer ao motorista dispositivos de visão noturna apenas para dirigir. Com um grande número de câmeras proporcionando visibilidade de 360 °, as ameaças podem ser vistas de qualquer direção e, o mais importante para a segurança, há uma visão lateral e traseira, portanto, a segurança da operação em áreas urbanas é aumentada.
Leonardo oferece a câmera DNVS 4, que permite uma visão geral a distâncias de 20-30 metros. Horner disse que o sistema também está equipado com uma câmera colorida diurna para combinar as duas tecnologias em uma solução e, assim, reduzir o peso, o tamanho e o consumo de energia. Ele acrescentou que também há uma mudança da arquitetura aberta analógica para a digital. "Isso significa que digitalizamos o sinal da câmera e o exibimos digitalmente na tela, o que melhora muito a clareza da imagem e elimina qualquer interferência da própria máquina."
Imagem em números
Os desenvolvimentos em tecnologia digital permitem que os operadores usem telas multifuncionais com mapas, status de armas e informações de manutenção do veículo, bem como visualizem várias imagens ao mesmo tempo, como vistas frontal, lateral e traseira. Isso é muito mais versátil do que usar uma câmera escurecida ou um sistema analógico que permite visualizar apenas uma câmera e apenas um monitor.
A maioria das câmeras de vigilância é do tipo não resfriada e, como o olho humano, tem um amplo campo de visão de cerca de 50 ° e algumas aproximam-se de 90 °. Jorgen Lundberg, da FLIR Systems, disse que outras câmeras devem, portanto, ser instaladas em configurações diferentes para atingir uma cobertura completa de 360 °. Alguns esquemas prevêem a colocação de múltiplas câmeras com um campo de visão de 55 °, enquanto outros esquemas prevêem a instalação de quatro câmeras a 90 ° ou mesmo apenas duas câmeras a 180 ° para criar um panorama. Em primeiro lugar, isso é necessário para que o carro possa manobrar livremente sem os faróis acesos durante os treinos noturnos e operações de combate, já que o motorista tem total controle do ambiente.
“Tudo isso visa dar ao motorista ou tripulação o conhecimento do que está acontecendo perto do carro a cerca de 20-100 metros e não mais, já que a tecnologia hoje não pode fornecer imagens de alta resolução a longas distâncias”, disse Lundberg. “Embora a tripulação do carro certamente goste de ter uma imagem em alta definição de todo o perímetro à sua disposição, há um equilíbrio entre a tecnologia de hoje e o orçamento de hoje. Também há restrições quanto ao número e funcionalidade dos visores da tripulação dentro do veículo.”
Por exemplo, apresentar grandes quantidades de informações sensoriais disponíveis é desafiador. Para não misturar tudo em uma pilha, os tripulantes, por exemplo, o motorista, o comandante e o artilheiro, devem ter acesso a telas que exibem informações específicas destinadas a cada um deles, de forma a não interferir nos demais usuários. A equipe de pouso também pode ter uma tela na parte traseira do veículo, que exibe informações sobre o ambiente antes da desmontagem. O comandante pode ter uma tela como os demais tripulantes, mas com mais funcionalidade, por exemplo, com a possibilidade de exibir decisões sobre controle de combate e informações sobre armas.
Muitos sensores diferentes já estão instalados em veículos blindados e os sistemas de visão noturna devem encontrar um lugar para si neste espaço limitado. Pouco espaço está disponível na máquina para acomodar mais monitores e, portanto, distribuir informações de sensores e câmeras em toda a máquina é um desafio.
Os sistemas de visão noturna para os canhões principais do AFV estão localizados lado a lado ou integrados à mira do atirador, que geralmente é instalada no veículo próximo ao canhão. O armamento pode ser um canhão tanque de grande calibre 120 mm, canhões de médio calibre (20 mm 30 mm ou 40 mm) ou mesmo metralhadoras de calibre 7, 62 mm ou 12, 7 mm em um módulo de armas controlado remotamente (DUMV) Os sistemas de mira de armas incluem principalmente sistemas de imagem térmica resfriados e, portanto, são capazes de operar em distâncias superiores a 10 km.
Lundberg disse que as miras diurnas e noturnas do artilheiro estão alinhadas com o eixo do canhão, ou seja, ele vai olhar para onde o canhão está direcionado e não em outras direções.
“O alcance desta mira deve corresponder ao alcance da arma, e a arma tem um alcance bastante longo. Consequentemente, ele tem um campo de visão bastante estreito, é como olhar por um canudo … mas aqui a flecha precisa ver e atirar."
Fica frio?
As câmeras infravermelhas não resfriadas usam tecnologia de microbolômetro, que é essencialmente um pequeno resistor com um elemento de silicone que reage à radiação de calor. Mudanças na temperatura são determinadas pela intensidade da emissão de fótons. O microbolômetro detecta isso e converte as medições em um sinal elétrico, que por sua vez pode ser convertido em uma imagem.
Sensores não resfriados, via de regra, operam na faixa LW1R (7 a 14 mícrons), ou seja, podem “ver” através de fumaça, neblina e poeira, o que é importante no campo de batalha e em outras situações.
Dispositivos resfriados usam um sistema de resfriamento criogênico para manter o detector a -200 ° C, tornando-o mais sensível até mesmo a pequenas mudanças de temperatura. Os detectores de tais dispositivos podem transformar com precisão até mesmo um único fóton atingido em um sinal elétrico, enquanto os sistemas não resfriados precisam de mais fótons para fazer as medições. Dessa forma, os sensores resfriados possuem longo alcance, o que melhora o processo de captura e neutralização de alvos.
Mas os sistemas refrigerados também têm suas desvantagens: a complexidade do projeto acarreta altos custos e a necessidade de manutenção regular e tecnicamente complexa. Sensores não resfriados são mais baratos, mais fáceis de manter e vida mais longa porque não usam tecnologia criogênica, têm menos peças móveis e não exigem vedação a vácuo complexa. A escolha do tipo de sistema, como sempre, fica por conta do usuário, de acordo com as tarefas que está resolvendo.
Seleção de onda
Miras telescópicas resfriadas usam detectores infravermelhos próximos de [onda longa] (LW1R). Porque isso permite que os sistemas de visão noturna vejam através da fumaça e, portanto, tenham menos problemas relacionados ao combate. Os sistemas não resfriados também usam esses detectores, uma vez que os microbolômetros (elementos termossensíveis) são sensíveis nesse comprimento de onda, mas agora isso está começando a mudar. “Historicamente, o LWIR sempre foi preferido devido à melhor penetração de fumaça do que os detectores MWIR operando no infravermelho médio [de onda média]”, disse Horner.
“Dez anos atrás isso era verdade, mas testes e demonstrações mostraram e provaram que não há muita diferença entre LWIR e MWIR no campo de batalha hoje. A sensibilidade e as capacidades do MWIR melhoraram significativamente nos últimos 10 anos e hoje as câmeras MWIR ainda oferecem desempenho superior e penetração de fumaça. Isso leva as pessoas a preferirem detectores MWIR em vez de detectores LWIR."
Horner adicionou:
“A vantagem dos detectores MWIR é que eles também possuem melhor permeabilidade ao ar úmido em comparação aos detectores do tipo LWIR, ou seja, quando você deseja implantar em áreas costeiras, principalmente em climas quentes, você obterá melhor desempenho usando MWIR, não LWIR. Será uma solução de compromisso para o carro."
No entanto, um porta-voz da empresa francesa Sofradir enfatizou que a região do infravermelho distante [de ondas curtas] (SWIR) também tem sua aplicação.
“Existem dois usos diferentes para o SWIR. Em primeiro lugar, os detectores desse tipo podem ser uma solução adicional nos casos em que você precisa olhar através de fumaça e poeira de diferentes densidades e origens, e até mesmo (em alguns casos) neblina. Dependendo das condições atmosféricas, o SWIR pode fornecer uma grande distância aparente. Em segundo lugar, com o detector SWIR, você pode ver telêmetros a laser operando na designação de destino em comprimentos de onda de 1,6 mícron ou 1,5 mícron. Em seguida, é usado como um aviso de que seu veículo está sob vigilância. Você também pode ver os flashes dos canhões, o que significa que o SWIR está sendo usado para melhorar a consciência situacional e proteger os veículos terrestres."
Um porta-voz da BAE Systems disse:
“Em geral, o LWIR oferece o melhor desempenho em todas as condições meteorológicas e outras condições externas, enquanto o MWIR e o SWIR fornecem o melhor contraste. A imagem SWIR tem a vantagem adicional de ser semelhante ao que vemos a olho nu. Esta importante vantagem aumenta a probabilidade de reconhecimento correto, o que por sua vez ajuda a reduzir a probabilidade de incidentes com fogo amigo."
A necessidade de mais
A instalação mais frequente de DUMV em veículos blindados tem impacto no mercado de câmeras noturnas. As miras principais da arma são integradas à plataforma e, portanto, nem a arma nem a mira podem mudar com muita frequência. Adicionar novo DUMV em uma base modular permite que você altere escopos com mais freqüência.
Nos últimos cinco a dez anos, as armas padrão instaladas no DUMV eram, na maioria dos casos, uma metralhadora 7,62 mm ou uma metralhadora 12,7 mm, de modo que as miras eram, como regra, não refrigeradas para corresponder ao curto alcance do (1-1, 5 km), e isso por sua vez determinou seu campo de visão ligeiramente mais amplo do que a mira de armas de grande calibre.
No entanto, Lundberg observou que a situação está mudando:
“Atualmente, existe uma tendência crescente que determina a instalação de armas de maior calibre (cerca de 25-30 mm), a partir das quais é possível mirar e realizar disparos precisos a longas distâncias, e isso determina a demanda por miras para DUMV com um alcance maior. Enquanto a indústria costumava fornecer osciloscópios não resfriados para 99% do DUMV, hoje o foco está mudando para osciloscópios mais funcionais não resfriados e não resfriados que podem fornecer imagens ultra-nítidas. Isso permite ver um pouco mais longe e direcionar armas de maior calibre para o alvo a longas distâncias de 1, 5-2, 5 km, ou seja, fora do alcance dos meios de destruição do inimigo.”
E, por fim, os comandantes querem ter um controle ainda melhor da situação, ver além dos tiros de canhão, e por isso houve a necessidade de instalar miras noturnas de maior alcance no DUMV.
O desenvolvimento de sistemas de visão noturna é determinado não apenas pelo aumento do alcance, mas também pela necessidade de simplificar as operações. Uma câmera de imagem térmica desatualizada ou câmera infravermelha menos avançada exige muito trabalho, já que você tem que pressionar botões e girar botões muitas vezes para obter uma imagem decente, enquanto uma nova câmera avançada pode fornecer instantaneamente uma imagem de maior qualidade para um sistema de mira com intervenção mínima do usuário. Um porta-voz da Controp disse: "Quando a maioria dos elementos é automatizada, o operador pode se concentrar na tarefa em si e não se distrair trabalhando com o sistema de mira."
A vantagem dos sistemas de visão noturna no campo de batalha está se tornando cada vez mais evidente. Ele faz isso aproveitando as vantagens tecnológicas de uma câmera de alta resolução aprimorada, usando o tipo certo de sistemas para tarefas específicas e integrando mais câmeras de vigilância em uma arquitetura digital que pode suportar mais sensores e fornecer os dados a cada membro da tripulação eles precisam. Individualmente, essas melhorias não trazem mudanças radicais, mas juntas podem fornecer uma vantagem na batalha.
Horner disse que a arquitetura digital é uma solução de longo prazo.
“Se você implementar a arquitetura digital desde o início, poderá ter controle de 360 graus, poderá integrar facilmente tecnologias futuras, sistemas de guerra eletrônica, proteção ativa e sistemas de vigilância e reconhecimento de longo alcance. Então, você pode seguir em frente com segurança e encher o carro com tecnologias avançadas adicionais."
Lundberg adicionou:
“A proliferação de sistemas de visão noturna e imagens térmicas está ocorrendo em um ritmo sem precedentes. Os militares do Ocidente acreditam que o inimigo terá apenas tecnologia infravermelha passiva. Graças ao rápido desenvolvimento de tecnologias inovadoras e regras de controle de exportação, os modernos exércitos ocidentais têm uma clara vantagem. A questão, é claro, não está em termovisores individuais e outros dispositivos de visão noturna, mas em todo o veículo blindado. Se você tiver uma mira no DUMV, a vantagem é que você pode mirar, atirar e acertar com precisão alguns segundos antes do seu oponente. Nesta sequência de eventos, os sistemas de visão noturna certamente contribuem para a vitória sobre o adversário.”
