Technologie aktywnego kamuflażu stają się pełnoletnie (część 2)
kamery internetowe
Niektóre proponowane systemy aktywnego kamuflażu mają kamery zamontowane bezpośrednio na maskowanym obiekcie, a niektóre systemy mają zdalne kamery na podczerwień. Jeśli schemat systemu jest taki, że kamera musi być zainstalowana bezpośrednio na maskowanym obiekcie, to nakłada się jedno ograniczenie - kamera musi być aktywnie zakamuflowana lub odpowiednio mała. Konsumentom dostępnych jest obecnie wiele modeli mikrokamer, z których niektóre komercyjne miniaturowe kamery kolorowe mogą nadawać się do niektórych typów aktywnych systemów kamuflażu.
Rozdzielczość i obrazowanie
Przy określaniu wymaganej rozdzielczości wyświetlacza należy wziąć pod uwagę odległość wyświetlacza od widza. Jeśli obserwator znajduje się w odległości zaledwie 2 metrów, to rozdzielczość nie powinna być dużo większa niż szczegółowość widzenia człowieka z tej odległości, czyli około 289 pikseli na cm2. Jeśli obserwator jest dalej (co zwykle ma miejsce), rozdzielczość można obniżyć bez uszczerbku dla jakości maskowania.
Ponadto wizualizacja musi uwzględniać to, jak zmienia się pole widzenia obserwatorów w zależności od odległości, w jakiej znajdują się od ekranu. Na przykład osoba patrząca na wyświetlacz z odległości 20 metrów może zobaczyć więcej tego, co znajduje się za wyświetlaczem, niż osoba znajdująca się w odległości 5 metrów. Dlatego system musi określić, skąd patrzy obserwator, aby dopasować obraz lub rozmiar obrazu i określić jego krawędzie.
Jednym z rozwiązań wizualizacyjnych jest stworzenie cyfrowego modelu 3D otaczającej przestrzeni. Zakłada się, że model cyfrowy będzie tworzony w czasie rzeczywistym, ponieważ modelowanie rzeczywistych lokalizacji z wyprzedzeniem najprawdopodobniej będzie niepraktyczne. Stereoskopowa para kamer pozwoli systemowi określić lokalizację, kolor i jasność. Zaproponowano proces zwany obrazowaniem ruchomej wiązki w celu przekształcenia modelu na dwuwymiarowy obraz na wyświetlaczu.

Nowe tkane materiały nanokompozytowe są tworzone przy użyciu pól magnetycznych i elektrycznych w celu precyzyjnego pozycjonowania funkcjonalnych nanocząstek wewnątrz i na zewnątrz włókien polimerowych. Te nanowłókna można dostosować pod kątem takich właściwości, jak dopasowywanie kolorów i kontrola sygnatury NIR w zastosowaniach aktywnego kamuflażu.

Schematyczne przedstawienie aktywnego kamuflażu używanego do zakamuflowania osoby stojącej przed grupą ludzi
Wyświetlacze
Elastyczne technologie wyświetlania są rozwijane od ponad 20 lat. Zaproponowano wiele metod w celu stworzenia bardziej elastycznego, trwałego i niedrogiego wyświetlacza, który ma również odpowiednią rozdzielczość, kontrast, kolor, kąt widzenia i częstotliwość odświeżania. Obecnie twórcy elastycznych wyświetlaczy badają wymagania konsumentów, aby określić najodpowiedniejszą technologię, zamiast oferować jedno najlepsze rozwiązanie dla wszystkich zastosowań. Dostępne rozwiązania obejmują RPT (technologię projekcji odblaskowej), OLED (organiczne diody elektroluminescencyjne), LCD (wyświetlacze ciekłokrystaliczne), TFT (tranzystor cienkowarstwowy) i e-papier.
Nowoczesne standardowe wyświetlacze (w tym elastyczne) są przeznaczone wyłącznie do bezpośredniego oglądania. Dlatego też system musi być tak zaprojektowany, aby obraz był dobrze widoczny pod różnymi kątami. Jednym z rozwiązań może być wyświetlacz oparty na szeregu półkulistych soczewek. Ponadto, w zależności od położenia słońca i obserwatora, wyświetlacz może być znacznie jaśniejszy lub ciemniejszy niż otaczająca przestrzeń. Jeśli jest dwóch obserwatorów, potrzebne są dwa różne poziomy jasności.
Ze względu na wszystkie te czynniki, istnieją duże oczekiwania co do przyszłego rozwoju nanotechnologii.
Ograniczenia technologiczne
Obecnie liczne ograniczenia technologiczne utrudniają produkcję aktywnych systemów kamuflażu dla systemów żołnierskich. Chociaż niektóre z tych ograniczeń są aktywnie przezwyciężane za pomocą proponowanego rozwiązania w ciągu 5 do 15 lat (np. elastyczne wyświetlacze), nadal istnieje kilka godnych uwagi przeszkód, które nadal należy pokonać. Niektóre z nich wymieniono poniżej.
Jasność wyświetlacza. Jednym z ograniczeń wyświetlaczowych systemów aktywnego kamuflażu jest niewystarczająca jasność do działania w warunkach światła dziennego. Średnia jasność przy bezchmurnym niebie wynosi 150 W/m2, a większość wyświetlaczy wydaje się pusta w pełnym świetle dziennym. Potrzebny będzie jaśniejszy wyświetlacz (o luminescencji zbliżonej do sygnalizacji świetlnej), co nie jest wymagane w innych obszarach rozwoju (na przykład monitory komputerowe i wyświetlacze informacyjne nie powinny być tak jasne). Dlatego jasność wyświetlaczy może stać się kierunkiem, który utrudni rozwój aktywnego kamuflażu. Ponadto słońce jest 230000 XNUMX razy bardziej intensywne niż otaczające niebo. Wyświetlacze powinny być zaprojektowane tak, aby miały równą jasność słońcu, tak aby system przechodzący przed słońcem nie wyglądał jak zamglenie ani nie miał cienia.
Moc obliczeniowa. Głównymi ograniczeniami aktywnego zarządzania obrazem i jego ciągłej aktualizacji w celu ciągłej aktualizacji (niewidzialności) dla ludzkiego oka jest potrzeba wydajnego oprogramowania i dużej wielkości pamięci w mikroprocesorach sterujących. Ponadto biorąc pod uwagę, że rozważamy model 3D, który musi być budowany w czasie rzeczywistym w oparciu o metody pozyskiwania obrazu z kamer, oprogramowanie i charakterystyka mikroprocesorów sterujących może stać się poważnym ograniczeniem. Dodatkowo, jeśli chcemy, aby system ten był samowystarczalny i noszony przez żołnierza, to komputer przenośny musi być lekki, mały i odpowiednio elastyczny.
Zasilany bateryjnie. Biorąc pod uwagę jasność i rozmiar wyświetlacza, a także niezbędną moc obliczeniową, nowoczesne akumulatory są zbyt ciężkie i szybko się wyczerpują. Jeśli system ten ma być noszony przez żołnierza na polu walki, należy opracować lżejsze akumulatory o większej pojemności.
Umiejscowienie kamer i projektorów. Biorąc pod uwagę technologię RPT, istotnym ograniczeniem jest to, że kamery i projektory będą musiały być ustawione z wyprzedzeniem i tylko dla jednego wrogiego obserwatora, a obserwator będzie musiał być ustawiony dokładnie przed kamerą. Jest mało prawdopodobne, że wszystko to zostanie zaobserwowane na polu bitwy.
Kamuflaż staje się cyfrowy
W oczekiwaniu na egzotyczne technologie, które umożliwią opracowanie prawdziwej „zasłony niewidzialności”, najnowszym i najbardziej znaczącym postępem w dziedzinie kamuflażu jest wprowadzenie tzw. wzorów cyfrowych (szablonów).
„Cyfrowy kamuflaż” opisuje mikrowzorzec (mikrowzorzec) utworzony przez pewną liczbę małych prostokątnych pikseli o różnych kolorach (najlepiej do sześciu, ale zwykle nie więcej niż cztery ze względu na koszty). Te mikrowzory mogą być sześciokątne, okrągłe lub czworoboczne i są odtwarzane w różnych wzorach na całej powierzchni, niezależnie od tego, czy jest to tkanina, plastik czy metal. Różne powierzchnie wzorów są podobne do cyfrowych kropek, które tworzą cały obraz fotografii cyfrowej, ale są zorganizowane w taki sposób, aby zacierać kontury i kształt obiektu.

Marines w mundurach bojowych MARPAT dla obszaru zalesionego
W teorii jest to znacznie skuteczniejszy kamuflaż niż standardowe wzory makro oparte na dużych plamach, ponieważ naśladuje pstrokate struktury i ostre krawędzie spotykane w naturalnym środowisku. Opiera się to na interakcji ludzkiego oka, a tym samym mózgu, z pikselowymi obrazami. Cyfrowy kamuflaż jest w stanie lepiej zmylić lub oszukać mózg, który nie widzi wzoru, lub sprawić, że mózg zobaczy tylko pewną część wzoru, tak że rzeczywisty zarys żołnierza nie będzie dostrzegalny. Jednak do prawdziwej pracy piksele muszą być obliczane za pomocą równań bardzo złożonych fraktali, które pozwalają uzyskać niepowtarzalne wzory. Sformułowanie takich równań nie jest łatwym zadaniem, dlatego cyfrowe wzory kamuflażu są zawsze chronione patentami. Kamuflaż cyfrowy, wprowadzony po raz pierwszy przez kanadyjskie siły zbrojne jako CADPAT i amerykański korpus piechoty morskiej jako MARPAT, szturmem podbił rynek i został przyjęty przez wiele armii na całym świecie. Warto zauważyć, że ani CADPAT, ani MARPAT nie są dostępne na eksport, mimo że USA nie mają problemu ze sprzedażą wystarczająco zaawansowanych systemów uzbrojenia.

Porównanie konwencjonalnych i cyfrowych wzorów kamuflażu dla pojazdu bojowego

Kanadyjski szablon CAPDAT (wersja leśna), szablon Marine Corps MARPAT (wersja pustynna) i nowy szablon singapurski



Firma Advanced American Enterprise (AAE) ogłosiła ulepszenie „koca” aktywnego/adaptacyjnego kamuflażu do noszenia (na zdjęciu). Urządzenie pod oznaczeniem Stealth Technology System (STS) jest dostępne w zakresie widma widzialnego i bliskiej podczerwieni. Ale to stwierdzenie powoduje jednak znaczny sceptycyzm.

Teraz jest inne podejście... Naukowcy z Renselayer i Rice University uzyskali najciemniejszy materiał, jaki kiedykolwiek stworzył człowiek. Materiał to cienka powłoka złożona z rozrzedzonych układów luźno ułożonych nanorurek węglowych; ma całkowity współczynnik odbicia 0,045%, co oznacza, że pochłania 99,955% padającego na niego światła. W związku z tym materiał bardzo zbliża się do tak zwanego „super czarnego” obiektu, który może być praktycznie niewidoczny. Zdjęcie pokazane jako nowy materiał o współczynniku odbicia 0,045% (w środku), znacznie ciemniejszy niż standard współczynnika odbicia 1,4% NIST (po lewej) i kawałek węgla szklistego (po prawej)
Wniosek
Aktywne systemy kamuflażu dla piechoty mogą bardzo pomóc w tajnych operacjach, zwłaszcza że operacje wojskowe na obszarach miejskich stają się coraz bardziej powszechne. Tradycyjne systemy kamuflażu zachowują ten sam kolor i kształt, jednak w obszarach miejskich optymalne kolory i wzory mogą się zmieniać co minutę.
Dążenie do tylko jednego możliwego aktywnego systemu kamuflażu nie wydaje się wystarczające do przeprowadzenia niezbędnego i kosztownego rozwoju technologii wyświetlania, mocy obliczeniowej i mocy baterii. Jednak ze względu na to, że wszystko to będzie wymagane w innych zastosowaniach, można całkiem przewidzieć, że przemysł może opracować technologie, które w przyszłości będzie można łatwo dostosować do aktywnych systemów kamuflażu.
W międzyczasie można opracować prostsze systemy, które nie skutkują całkowitą niewidzialnością. Na przykład system, który aktywnie aktualizuje przybliżony kolor, będzie bardziej użyteczny niż istniejące systemy kamuflażu, niezależnie od tego, czy wyświetlany jest idealny obraz. Ponadto, biorąc pod uwagę, że aktywny system kamuflażu może być najbardziej uzasadniony, gdy dokładnie znana jest pozycja obserwatora, można założyć, że w najwcześniejszych rozwiązaniach do kamuflażu można było zastosować pojedynczą stacjonarną kamerę lub detektor. Jednak obecnie dostępna jest duża liczba czujników i detektorów, które nie działają w widmie widzialnym. Na przykład termiczny mikrobolometr lub czuły czujnik może łatwo zidentyfikować obiekt zamaskowany wizualnym aktywnym kamuflażem.
Użyte materiały:
Technologia wojskowa
en.wikipedia.org
www.obronareview.com
www.uni-stuttgart.de
www.baesystems.pl
- Aleksiejew
- Technologie aktywnego kamuflażu stają się pełnoletnie (część 1)l
Technologie aktywnego kamuflażu stają się pełnoletnie (część 2)
Zapisz się i bądź na bieżąco z najświeższymi wiadomościami i najważniejszymi wydarzeniami dnia.
informacja