Rozwój systemów obserwacyjnych, rozpoznawczych i wyznaczania celów dla piechoty
Konflikt asymetryczny, w połączeniu z terenem miejskim i związanymi z nim zasadami walki, zwiększył potrzebę celności zarówno w ogniu bezpośrednim, jak i pośrednim. O dokładności decydują wszystkie ogniwa w łańcuchu porażki, a pierwszym ogniwem jest niewątpliwie identyfikacja i przechwycenie celu.
Początkowo przenośne systemy oznaczania celów zdolne do przechwycenia celu i przesłania jego współrzędnych do systemu wykonawczego były dostępne tylko dla sił specjalnych lub załóg rozpoznania celu specjalnego. Teraz jest to dalekie od przypadku, zwykłe jednostki są wyposażone w ręczne urządzenia rozpoznania obwodów, najbardziej zaawansowane armie rozmieszczają te urządzenia do poziomu plutonu. Z reguły takie systemy mają kanały dzienne i nocne, system pozycjonowania GPS, kompas magnetyczny z wyświetlaczem cyfrowym i bezpieczny dla oczu dalmierz laserowy. Można dodać dodatkowe funkcje i narzędzia, takie jak nagrywanie wideo, fotografia, wskaźnik laserowy, a także kompas astronomiczny w przypadku braku sygnału GPS.
Zdemontowane jednostki niewątpliwie przywiązują dużą wagę do wagi wszystkich bez wyjątku elementów swojego wyposażenia, dlatego producenci dokładają wszelkich starań, aby ją zmniejszyć. W urządzeniach do obserwacji, wykrywania i wyznaczania celów jednym z kluczowych podsystemów jest kanał termowizyjny lub kanał nocny. Obecnie dostępne są dwie główne opcje - chłodzone i niechłodzone macierze czułych elementów lub mikrobolometrów, działające odpowiednio w zakresie średniej fali IR widma (3-5 μm) i w zakresie IR o długich falach widma (8- 14 μm). Zasięg jest zdecydowanie większy w przypadku czujników chłodzonych, które jednak wymagają ciężkiego, wydajnego urządzenia chłodzącego i kilkuminutowego schłodzenia, podczas gdy czujniki niechłodzone nie mają tego problemu, aktywują się w kilka sekund.
W Europie jednym z kluczowych graczy w tym obszarze jest Lynred, utworzona w połowie 2019 roku z połączenia Sofradir i jego spółki zależnej ULIS. Firma poczyniła znaczne postępy w zmniejszaniu rozmiarów zarówno chłodzonych, jak i niechłodzonych matryc. Według Lynred, „obecnie trwa proces przejścia na nową generację, chłodzone czujniki o skoku 15 µm i niechłodzone czujniki o skoku 17 µm są zastępowane nowymi matrycami o mniejszej podziałce, odpowiednio 10 µm i 12 µm”. Pozwala to, przy tej samej rozdzielczości, zmniejszyć wielkość matrycy, a w efekcie zmniejszyć wagę jednego z najcięższych elementów ręcznego urządzenia do rozpoznania celu – obiektywu. Soczewki ze szkła optycznego zastosowane w obiektywie, jak i oprawka, w którą są wstawiane, są stosunkowo ciężkie. Średnica obiektywu zależy od ogniskowej oraz rozmiaru matrycy, im większa matryca, tym większe pole obrazu, które musi wytworzyć obiektyw i większy rozmiar obiektywu. Ponadto nie powinniśmy zapominać, że prędzej czy później prawa fizyki staną na przeszkodzie redukcji skokowej. Według Lynred, skok 12 µm osiągnięty w czujnikach podczerwieni LWIR (blisko [długofalowe] IR) może być najmniejszy, ale w czujnikach podczerwieni MWIR (średniofalowych] można spodziewać się spadku do 5-6 µm). Oczywiście to samo dotyczy czujników takich jak SWIR (obszar dalekiej [krótkiej fali] IR) działających w zakresie 0,7-2,5 mikrona, które jednak nie są jeszcze stosowane w produktach z klasy urządzeń rozważanych w tym artykule .
Oprócz zmniejszenia rozmiaru matryc w chłodzonych czujnikach, widzimy inny kierunek rozwoju. Podwyższenie temperatury pracy czujników zmniejsza zużycie energii oraz czas chłodzenia, co ma pozytywny wpływ na dostępność. Czujniki HOT (High Operating Temperature) wykorzystują nowe technologie, które wymagają wyższych temperatur niż standardowe czujniki 80-90° Kelvin. Lynred oferuje czujnik z tellurku rtęciowo-kadmowego o niskiej mocy pracujący w temperaturze 110°K, co pozwala zaoszczędzić ponad 10% energii, a firma FLIR opracowała rozwiązanie typu 2 Superlattice (T2SL) działające w temperaturze 120°K. Jednak teraz jest jasne, że typowe czujniki HOT będą musiały działać w temperaturach od 130 do 160°K; technologie są obecnie opracowywane, aby to osiągnąć.
Co istotne, zmniejszenie zużycia energii może prowadzić do zmniejszenia rozmiaru akumulatora, ponieważ źródłem zasilania jest kolejny „ciężki” element w podręcznym systemie optoelektronicznym. Specjalistyczne akumulatory litowo-jonowe mają wyższą gęstość energii, co zmniejsza ich wagę i rozmiar w porównaniu ze standardowymi akumulatorami komercyjnymi. Jednak niektórzy klienci preferują drugie rozwiązanie, zwykle oparte na elementach rozmiaru AA dostępnych w każdym kraju na świecie. W ciągu ostatnich dwóch lat energia właściwa ogniw litowo-jonowych wzrosła o 25%, z 200 do 255 Wh/kg. Jednak według wiodących producentów akumulatorów technologia ta jest bliska wyczerpania swoich możliwości. Opracowywane są nowe rozwiązania, takie jak moduły litowo-siarkowe dostarczające około 400 Wh/kg. Aby jednak w pełni wykorzystać tę nową technologię, należy pokonać szereg przeszkód, takich jak pogorszenie wydajności w niskich temperaturach, mała liczba cykli ładowania (dwucyfrowe) oraz problemy produkcyjne z tymi akumulatorami. Jednocześnie nie należy zapominać o innym ważnym czynniku - koszcie. Bez względu na to, jak piękny i wspaniały jest dany model, jego wysoki koszt może stać się przeszkodą we wdrażaniu w wojsku.
Rynek systemów obserwacji, rozpoznania i wyznaczania celów stale się rozwija, podążając za potrzebami klientów: trwa intensywna walka z wagą, zwiększa się rozdzielczość, rozszerza się ich funkcjonalność, dodawane są różne podsystemy, np. długie -zasięg wskaźników laserowych. Choć na całym świecie rośnie zapotrzebowanie na systemy celownicze, Azja jest uważana za jeden z najbardziej perspektywicznych rynków, na którym w ciągu najbliższych 3-5 lat zostaną zainwestowane duże środki w modernizację wyposażenia żołnierzy. Ten artykuł nie ma na celu zastąpienia pełnego katalogu, opisuje jedynie najnowsze produkty w tym zakresie, aby ułatwić porównanie, główne dane zestawiono w tabelach.
Safran Electronics & Defense i jej szwajcarski oddział Safran-Vectronix AG oferują kilka systemów z czujnikami chłodzonymi i niechłodzonymi. Safran opracował linię urządzeń JIM, której najlepszym produktem jest chłodzony JIM HR, podczas gdy urządzenie niechłodzone jest oznaczone jako JIM UC. Projektanci firmy Sagem stworzyli również lekki i kompaktowy, łatwy w użyciu system JIM Compact. Modułowy system dalekiego zasięgu, który można łatwo zintegrować z architekturą cyfrową, wszedł na rynek w 2016 roku. Urządzenie, którego matryca stygnie 3 minuty, ma zasięg wykrywania osoby i pojazdu odpowiednio ponad 7 km i 10 km. Kanały telewizji nocnej i kolorowej mają takie same pola widzenia, szerokie 13,5° i wąskie 4,5°. Trzeci kanał oparty jest na kamerze słabo oświetlonej o szerokim polu widzenia 6,2° i wąskim polu widzenia 4,5°. Urządzenie posiada wbudowany dalmierz laserowy o zasięgu 12 km. Urządzenie JIM Compact wyposażone jest w ciągły zoom elektroniczny 1x-4x, tryby stabilizacji obrazu, wielotrybową kombinację obrazu, a także „obserwację plamki laserowej” (możliwość obserwacji plamki laserowej kamerą termowizyjną, gdy cel jest oświetlony przez wskaźnik laserowy). W porównaniu do poprzednich systemów jego waga i objętość zostały zmniejszone o co najmniej 40%, co osiągnięto również dzięki zmniejszeniu masy akumulatora o połowę przy zachowaniu czasu pracy. Ostatnio dodano kolejny opcjonalny tryb, oznaczony TELD (Tireur d'Elite Longue Distance - snajper dalekiego zasięgu). TELD, opracowany we współpracy z francuskim dowództwem sił specjalnych, mierzy odległość do celu i zgodnie z tabelą strzelania w oparciu o typ broń a amunicja oblicza poprawki, wyświetlając je na wyświetlaczu. Według Safrana urządzenie TELD zwiększa prawdopodobieństwo trafienia w ruchomy cel pierwszym strzałem z 20% do 90% (wyniki dla 10 strzałów oddanych przez szkolonych snajperów w cel poruszający się z prędkością 8 km/h z odległości 400 metrów). Istniejący JIM Compact można łatwo zaktualizować za pomocą TELD poprzez aktualizację oprogramowania. Oprócz możliwości przechwytywania i przechowywania zdjęć i filmów, JIM Compact ma zarówno analogowe, jak i cyfrowe wyjścia wideo oraz opcjonalną łączność Bluetooth i Wi-Fi.
Moskito opracowany przez Safran-Vectronix AG jest prawdopodobnie najmniejszym i najlżejszym urządzeniem do obserwacji i pozycjonowania 5/3. Posiada 5-krotny optyczny kanał dzienny i 10-krotny kanał nocny oparty na wzmacniaczu obrazu Photonis XR-6, a jego dalmierz laserowy może mierzyć odległości do 6,25 km. Aby osiągnąć system wyższego poziomu, Vectronix zastąpił kanał poprawy jasności niechłodzonym kanałem termicznym, dając początek Moskito TI. Posiada 12-krotny optyczny kanał dzienny i kanał CMOS o słabym świetle, oba z polem widzenia 1°, podczas gdy kanał termiczny ma pole widzenia XNUMX°. Odbiornik GPS oraz bezpieczny dla oczu wskaźnik laserowy klasy XNUMX są opcjonalne.
System JIM Compact obsługuje 12 krajów NATO, ostatnie zamówienie na niego przyszło z Danii w październiku 2019 roku. Dwa miesiące później armia szwajcarska podpisała kontrakt na dostawę ponad 1000 systemów wielofunkcyjnych JIM Compact i Moskito TI.
Thales opracował kompletną linię ręcznych systemów celowniczych o nazwie Sophie, od chłodzonych Sophie-XF/VGA do niechłodzonych Sophie MR. Najnowszy system z rodziny Sophie Ultima został pokazany na Eurosatory 2018. Celem rozwoju było zmniejszenie masy, zwiększenie zasięgu, gotowości do wspólnych działań bojowych, poprawa modułowości i skalowalności. System 12 w 8 oparty jest na chłodzonym czujniku zasięgu MWIR i jest zbliżony do wagi systemów niechłodzonych. Zasięg wykrywania wynosi odpowiednio 4,5 i 8,5 km dla osoby i samochodu, a zakresy rozpoznawania i identyfikacji to 2,3 km i 4,5 km oraz 3 i 20 km. Czas chłodzenia został skrócony do zaledwie 2 minut, prawie o połowę niż w poprzednich systemach. Kanał termowizyjny posiada zoom optyczny dający ciągłe pole widzenia od 7° do 35°. Oprócz typowego kanału telewizji kolorowej w ciągu dnia, jednym z dwóch nowych kluczowych elementów jest integracja kanału optycznego z obiektywem 26x8 i polem widzenia 2°, co zapewnia najlepszy obraz pod względem odwzorowania kolorów i oświetlenia; Dostępny jest również tryb fuzji obrazów termicznych. Jeśli chodzi o kanał telewizji kolorowej, umożliwia nagrywanie obrazów wideo z kanału termowizyjnego, możliwy jest również zapis na wymiennej karcie micro-SD. Bezpieczny dla oczu dalmierz laserowy ma maksymalny zasięg 232 km. Sophie Ultima wyposażona jest w system GPS z cywilnym kodem dostępu C/A (Coarse Acquisition) oraz protokołem NMEA do łączenia z innymi systemami. Dostępne są również interfejsy USBXNUMX, Bluetooth, WiFi, Ethernet i RSXNUMX. Sophie Ultima jest wyposażona w stabilizację obrazu, autofokus i tryby ultrawysokiej rozdzielczości. Urządzenie charakteryzuje się wysokim stopniem modułowości, może przyjmować dodatkowe elementy z automatyczną konfiguracją. Z lewej strony urządzenia można zainstalować takie moduły jak np. kamera SWIR, wskaźnik laserowy, astrokompas, kamera TV z zoomem, moduł komunikacyjny LTE (Long-Term Evolution) pozwalający na dostosować system do nadchodzącego zadania.
Nie zapowiedziano tego nowego produktu od dnia jego prezentacji, ale według informacji otrzymanych na Eurosatory 2018 Thales miał dostarczyć lub jest bliski dostarczenia pierwszych systemów do francuskiej Dyrekcji Uzbrojenia. Firma rozpoczęła prace nad nowym systemem z linii Sophie, planowany jest kolejny system ręcznego wyznaczania celów pod nazwą Sophie Optima. Będzie wyposażony w niechłodzony mikrobolometr 1280x1024 o podwójnym polu widzenia 10° lub 20°, pracujący w zakresie 8-12 µm. Rezygnacja z ciągłego zwiększania i chłodzenia pozwoli na dalsze zmniejszenie masy, choć oczywiście zmniejszą się zasięgi rozpoznawania i wykrywania identyfikacji.
Brytyjska firma Thermoteknix opracowała biokular celowniczy i lokalizacyjny TiCAM 1000C. W oparciu o tę samą konstrukcję nadwozia, firma dostarcza również TiCAM 1000B bez kanału CCD w kolorze światła dziennego. Wszystkie systemy są zgodne ze standardem MIL-STD i są klasyfikowane jako systemy wojskowe przeznaczone na eksport. Firma zatrudnia około 25 inżynierów odpowiedzialnych za całą elektronikę, oprogramowanie i projektowanie mechaniczne. Jej produkty wykorzystują różnorodne niechłodzone czujniki podczerwieni o długich falach, a także własną opatentowaną technologię bezprzesłonową. Produkcja TiCAM 1000C rozpoczęła się w 2018 roku i od tego czasu Thermoteknix osiągnął znaczący sukces komercyjny w RPA, Europie, Azji i na Bliskim Wschodzie, chociaż dokładne informacje o klientach nie są obecnie dostępne. Oba modele TiCAM 1000B i C są wyposażone w widzialny lub „niewidzialny” znacznik laserowy, rejestrator wideo i fotograficzny oraz standardowy obiektyw 75 mm o polu widzenia 8,3° x 6,2° z zasięgiem wykrywania wysokiej sylwetki w nocy 2900 metrów. Można zainstalować alternatywną soczewkę o średnicy 60 mm z polem widzenia 10,4° x 7,8° i odległości wykrywania ludzi 2350 metrów, co pozwala na zmniejszenie wagi o około 100 gramów. Dostępny jest również obiektyw 100 mm, zwiększający odległość wykrywania ludzi do 3900 metrów i zmniejszający pole widzenia do 6,2° x 4,7°. TiCAM 1000C może być wyposażony w opcjonalne tryby triangulacji i lokalizacji uderzenia do kierowania ogniem i wsparcia artyleryjskiego, a także planowania wstępnego. Oprócz bezpośredniego wsparcia interfejsu dla oprogramowania do zarządzania bitwą, Thermoteknix opracował własną aplikację ConnectIR na system operacyjny Android, która umożliwia przesyłanie obrazów z kamer termicznych i dziennych TiCAM oraz danych o lokalizacji docelowej do podłączonych urządzeń komórkowych, Wi-Fi lub Bluetooth. Ta aplikacja umożliwia użytkownikom udostępnianie danych bez kosztów i złożoności w pełni wdrożonego systemu zarządzania bitwą lub infrastruktury komunikacyjnej. Według dostępnych informacji brytyjska firma zamierzała zaprezentować swoją udaną linię TiCAM, a także inne dodatkowe akcesoria do niej, na targach Eurosatory 2020, ale koronawirus im to uniemożliwił.
Fińska firma Senop, należąca do Grupy Patria, ma w swoim portfolio dwa niechłodzone monokularowe systemy celownicze o nazwach Lisa i Lilly. Pierwszy z nich posiada dwa kanały dzienne, jeden oparty na kolorowej kamerze CCD o polu widzenia 2,9° x 2,3°, a drugi optyczny o powiększeniu 4,6x zapewnia optymalny obraz dzienny; kanał termowizyjny o polu widzenia 6,2° x 3,8° posiada zoom cyfrowy. Dalmierz laserowy klasy 1 ma zasięg 6 km, co odpowiada maksymalnemu zasięgowi wykrywania pojazdów, natomiast zasięg wykrywania osoby wynosi 3 km. Lisa jest wyposażona w złącze USB, wyjście wideo, złącze RS232 oraz bezprzewodowy protokół Bluetooth. Model Lilly jest lżejszy i mniejszy, posiada optyczny kanał dzienny z 5-krotnym powiększeniem i polem widzenia 8,0 x 5,9°, kanał termowizyjny ma te same cechy. Dzięki półprzezroczystemu pryzmacie obraz optyczny dzieli się na dwa, jeden widzi oko użytkownika, a jego kopią jest wysokiej rozdzielczości kamera dzienna służąca do rejestrowania wideo i zdjęć. W przypadku korzystania z pojedynczego kanału optycznego bezpośredniego widzenia nie jest wymagana energia. Możliwe jest łączenie obrazów dwóch kanałów dziennych, bezpośredniego i telewizyjnego. Zasięg dalmierza laserowego jest taki sam jak urządzenia Lisa; jednak opcjonalnie oferowany jest dalmierz o zasięgu 15 km. Zasięgi wykrywania są nieco zmniejszone i wynoszą odpowiednio 5 km i 2 km. System Lilly jest wyposażony w bezpieczny dla oczu wskaźnik laserowy i komunikuje się tymi samymi kanałami, co Lisa, z dodatkiem sieci Ethernet i WLAN.
Niemiecka firma Jenoptik opracowała wielofunkcyjną kamerę termowizyjną Nixus Bird, która oprócz niechłodzonego kanału nocnego ma kanał optyczny z bezpośrednim widokiem z powiększeniem 7x i aperturą optyczną 40 mm. Oryginalny system posiada kanał nocny o polu widzenia 11° x 8°, który może wykrywać pojazdy z odległości 5 km. W połowie 2010 roku firma zdecydowała się rozpocząć produkcję wariantu dalekiego zasięgu, po czym urządzenie Nyxus Bird stało się dostępne w wariantach MR i LR. Ten ostatni posiada obiektyw o zwiększonej ogniskowej i węższym polu widzenia 7° x 5° pozwala na wykrycie pojazdów na odległość ponad 7 km.
Jeden z najnowszych dodatków do kategorii wskaźników ręcznych pochodzi z Turcji. Transvaro wprowadził Engerek 8, który wykorzystuje chłodzony detektor 640x512 MWIR FPA, najnowsze osiągnięcie firmy FLIR oparte na technologii 2 µm T15SL. 15-krotny zoom optyczny umożliwia płynną regulację pola widzenia od 2,04° x 1,63° do 20,16° x 16,9°, dostępny jest również 8-krotny zoom elektroniczny. Kanał dzienny oparty jest na kamerze kolorowej 1920x1080 z 30-krotnym powiększeniem, jego pole widzenia waha się od 2,84° x 2,27° do 27,86° x 22,44°. Transvaro twierdzi, że zasięg wykrywania wynosi ponad 8,5 km dla celów wzrostu i 21 km dla typowych celów standardowych NATO o wymiarach 2,3 x 2,3 metra, a odpowiadające im zasięgi identyfikacji wynoszą 1,4 i 3,5 km. Dalmierz laserowy ma zasięg ponad 10 km dla standardowych celów NATO. Wbudowana pamięć wewnętrzna systemu Engerek 8 pozwala na nagranie do 4 godzin wideo w formatach MP4/AVI, a także zdjęć w formacie jpg.
Izraelska firma Elbit Systems oferuje jeden system chłodzony i jeden niechłodzony. Pierwszy z nich, Coral-CR, wyposażony jest w kanał termowizyjny z ciągłym zoomem i polem widzenia od 2,5° x 2° do 12,5° x 10°, kanał dzienny ma szerokie pole widzenia 10°, i wąskie pole widzenia 2,5 °. Zasięg wykrywania żywych celów wynosi 5 km, a pojazdów 11 km. Znacznie lżejszy Mini Coral posiada stały obiektyw o polu widzenia 6° x 4,5° dla kanałów dziennych i nocnych oraz dalmierz laserowy o zasięgu 2,5 km; zasięg wykrywania urządzenia wynosi 4,8 km dla samochodów i 3 km dla ludzi. Oba systemy wyposażone są w tryb łączenia obrazów dziennych i nocnych.
Chociaż armia amerykańska jest bliska uzyskania przez Leonardo DRS nowego systemu celowniczego JETS (Joint Effects Targeting System) przeznaczonego dla sił specjalnych, wiele firm nie czeka bezczynnie, okresowo wprowadzając nowe ręczne systemy obserwacyjne i rozpoznawcze. Korpus piechoty morskiej Stanów Zjednoczonych podpisał niedawno dwa kontrakty z Northrop Grumman i Elbit Systems of America na opracowanie prototypów podręcznego systemu celowniczego nowej generacji. Firma BAE Systems opracowała urządzenie HAMMER (ręczny pomiar azymutu, znakowanie, obrazowanie elektrooptyczne i pomiar odległości), które zawiera kompas astronomiczny do dokładnego pozycjonowania nawet w przypadku braku sygnału GPS.
Najnowsze osiągnięcia firmy FLIR to chłodzony Recon V i niechłodzony Recon V Ultra Lite. Kanał termowizyjny ma powiększenie 10x i zmienne pole widzenia od 20° x 15° do 2° x 1,5°, model Recon V posiada wbudowany elektroniczny system stabilizacji. Nie wszystkie cechy urządzenia są dostępne, chociaż zasięg dalmierza laserowego wynosi 10 km. Recon V ma tryb hot-swap, co oznacza, że baterie można wymieniać bez wyłączania systemu. Pamięć wewnętrzna może pomieścić do 1000 zdjęć. Model Recon V Ultra Lite bazuje na najnowszym, autorskim sensorze 640x480 FPA 12µm, dzięki czemu system jest kompaktowy i stosunkowo lekki, a kanał dzienny ma rozdzielczość 5 megapikseli. Super szerokie pole widzenia 12,2° x 6,9°, szerokie pole widzenia 6° x 3,3° i wąskie pole widzenia 4,5° x 1,6° dostępne w kanale termicznym, pola widzenia 6° x 3,3° i 3° x 1,7° dostępny w kanale dziennym. Zasięg dalmierza laserowego działającego na długości fali 850 nm przekracza 10 km. Recon V Ultra Lite ma wbudowane cyfrowe wyjście wideo, a także technologię bezprzewodową Wi-Fi, Bluetooth i NFC.
informacja