Текущо състояние и тенденции в развитието на термично визуално оборудване за чуждестранни индивидуални войници

В условията на съвременна война, за да се отговори на оперативните изисквания на отделните войници във високо-технологичната война, технологичното подобряване на индивидуалното оборудване се превърна в неизбежен избор. Като „очи“ на войника, той трябва да притежава универсални визуални възможности в условия на ден, нощ и ниска видимост, което превърна термовизионните камери в предпочитано високо-технологично оборудване за отделни войници.

Използването на индивидуално оборудване за термично изображение на войниците включва сравнително прости платформи, а необходимите компоненти могат да бъдат закупени от международния пазар. Прагът на развитие е относително нисък, което позволява на много страни да изследват и произвеждат такова оборудване. Държавите, способни самостоятелно да разработват и произвеждат основни компоненти за такова оборудване, включват: Съединените щати, Обединеното кралство, Франция, Германия, Израел, Русия, Япония, Канада, Швеция, Швейцария, Холандия, Испания, Турция, Полша, България, Сингапур, Южна Корея и други.

Понастоящем пехотният бой се е развил от традиционни модели, като сътрудничество между пехотни части и отделни войници, проста координация между пехота и артилерия, пехота и танкове и въздушни -наземни операции, както и независими операции от отделни войници, до съвместни операции, включващи различни клонове и служби, включително военновъздушните сили, флота, армейската авиация, бронираните корпуси и артилерията. Пехотата също така се трансформира от бойна единица с пряка огнева мощ в единица, която отговаря за операциите по събиране на информация и огнева мощ. За тази цел страни като Съединените щати и Европа разработват и оборудват отделни войници с термовизионно оборудване, което предлага повече функции и разширени възможности. В допълнение към подобряването на дневните{4}}и-нощните бойни способности на войниците, тези системи се интегрират с информационните системи на отделните войници и тактическите интернет мрежи, за да позволят съвместни операции с други клонове, служби и приятелски сили. За да отговори на изискванията на съвместните операции, оборудването за термично изображение на отделните войници напредна от просто осигуряване на функции за наблюдение, търсене и насочване до всеобхватни оптоелектронни системи, които интегрират възможности като видима светлина, слабо-светлинно виждане, лазерна група/синтез, обхват, изчисление, безжично предаване и изчисления за контрол на огъня. На приложно ниво индивидуалното оборудване за термично изображение се развива в микро/малки многофункционални термовизионни камери и оптоелектронни системи за управление на огъня, интегрирани с леки оръжия. На системно ниво индивидуалното термовизионно оборудване постепенно се включва в активно разработваните от различни страни бойни системи "Войник на бъдещето".

1.Ролята на технологията за инфрачервено/термично изображение

Във военната област технологията за инфрачервено/термично изображение обслужва основно следните три функции:

1)Позволява наблюдение с изображения, разузнаване, наблюдение, насочване и други операции през нощта и при условия на-ниска видимост. Той предлага дълги ефективни обхвати и може да проникне през лека мъгла и дим, осигурявайки възможност за постигане на „едно-прозрачност“ чрез придобиване на информационно предимство при пълна тъмнина или условия на лоша видимост.

Фигура 1: Предимството на „еднопосочната-прозрачност“, предлагано от инфрачервени/термични изображения при бойни операции при пълна тъмнина

Както е показано на Фигура 1, устройствата за инфрачервено/термично изображение предоставят предимство на „еднопосочна-прозрачност“ при бойни операции при пълна тъмнина. В катран-тъмни нощни условия видимата светлина (Visible) не може да създаде изображение на сцената (вляво). Въпреки това, в същото време и на същото място могат да се получат ясни топлинни изображения (термични) в инфрачервения спектър с дълги-вълни, което позволява идентифицирането на персонал, превозни средства, пътища и гори.

Фигура 2: Способността на устройствата за инфрачервено/термично изображение да проникват през мъглата

Както е показано на фигура 2, устройствата за инфрачервено/термично изображение притежават способността да проникват през мъглата. При мъгливи условия сградите пред и зад кулата, разположена на 4,9 km (кула 4,9 km), се виждат слабо в изображението във видима светлина (вляво). Въпреки това, в инфрачервеното изображение със средна-вълна (вдясно), заснето от термокамера с размери 640 × 480 на индиев антимонид (InSb) по същото време и на същото място, тези сгради са ясно забележими.

Фигура 3: Способността на инфрачервените/термичните изображения да проникват през гъст дим

Както е показано на фигура 3, устройствата за инфрачервено/термично изображение притежават способността да проникват през гъст дим. В изображението във видимата светлина на стая с гъст дим, излизащ от вратата (вляво), се виждат само гъстият дим и мъглата, разпространяващи се извън къщата. Въпреки това, в инфрачервеното изображение с дълги- вълни (вдясно), заснето по същото време и на същото място, човекът, стоящ в стаята, който е бил скрит от дима във видимата светлина, както и детайлите от лявата страна на къщата, стават ясно видими. Това демонстрира, че инфрачервеното лъчение с дълги-вълни може да проникне през дима, правейки сцените, блокирани от него, да изглеждат „прозрачни“.

2)Той пасивно получава инфрачервени радиационни сигнали, генерирани от температурни разлики, разлики в емисионната способност или разлики в отразяването на сцени (включително цели и фон) в различни инфрачервени ленти или дължини на вълните. Тази способност позволява идентифициране на камуфлажни цели, възприемане на състоянието на целта и откриване на стелт цели. Със своето силно прикриване и ниска чувствителност към смущения, той улеснява постигането на тактическа изненада.

Фигура 4: Способността на технологията за инфрачервено/термично изображение да идентифицира камуфлажни цели

Както е показано на фигура 4, технологията за инфрачервено/термично изображение притежава способността да идентифицира камуфлажни цели. Принципът на изображенията при слаба-осветеност разчита на отразяването на видимата светлина от повърхностите на сцени и обекти за формиране на изображение. Когато повърхностните отражения на сцената и обектите са подобни, идентифицирането става трудно (вляво). Обратно, принципът на термичното изображение се основава на инфрачервеното лъчение, излъчвано от самите сцени и обекти. Докато има разлики в температурата или повърхностната излъчвателна способност между сцената и обектите, откриването и идентификацията стават възможни. В инфрачервеното изображение с дълги- вълни от същото време и сцена, човек, стоящ в гората, облечен в камуфлаж, може да бъде ясно идентифициран (вдясно), тъй като камуфлажното облекло не може да възпроизведе температурата и повърхностната излъчвателна способност на околната среда.

Фигура 5: Способността на технологията за инфрачервено/термично изображение да възприема състоянието на целта

Както е показано на фигура 5, технологията за инфрачервено/термично изображение притежава способността да възприема състоянието на целта. На изображението във видимата светлина може да се види пикап (вляво). В инфрачервеното изображение с дълги-вълни, заснето по същото време и място (вдясно), не само се вижда пикапът, но също така е очевидно, че неговият двигател е много горещ, докато задните колела показват минимална топлина. Това показва, че камионът е паркиран, но двигателят му е работил на празен ход, а продължителността на паркирането е приблизително времето, необходимо на повърхностите на задните колела да достигнат топлинно равновесие със земята.

Фигура 6: Дълго{1}}вълново инфрачервено изображение на резервоар за съхранение

Както е показано на Фигура 6, това е инфрачервено изображение с дълги-вълни на резервоар за съхранение. Топлината от маслото затопля покривите на резервоарите, което кара сивата скала на покривите да отразява нивата на пълнене на резервоарите. Резервоарите за съхранение с бял покрив съдържат по-голямо количество масло, докато тези с черен покрив съдържат по-малко масло или дори са празни.

3) Предлага предимства като висока прецизност, компактен размер, лек дизайн и ниска консумация на енергия, което го прави лесен за интегриране в различни оръжейни системи и платформи.

2. Сценарии за бойни операции на отделни войници

В съвременната локализирана война типичните оперативни сценарии за термично изображение на отделни войници включват наблюдение и разузнаване, насочване на целта и лазерно насочване, прицелване с малки оръжия, снайперистки операции от предварително-установени фиксирани позиции, прецизно поразяване на цели зад препятствия или в мъртви зони с помощта на малки оръжия и интегриране в бойни системи „Войник на бъдещето“.

2.1 Наблюдение и разузнаване на бойното поле

Индивидуалните войници използват преносими термични камери за наблюдение и разузнаване през нощта и условия на ниска-видимост и могат да бъдат използвани и за откриване на камуфлирани цели. Всъщност термичните камери са еднакво ефективни по време на дневни операции. Когато преносим термовизионен фотоапарат е сравнително тежък, той може да се монтира на статив за стабилна употреба (както е показано на фигура 7).

Фигура 7: Ръчен лазерен далекомер-термовизионен апарат "Sych-4", оборудван от руската армия

Както е показано на фигура 7, ръчният лазерен далекомер-термовизионна камера "Sych-4", оборудвана от руската армия, има дизайн, който позволява да бъде монтиран на статив, което е характерно за преносимите системи.

2.2 Обозначаване на целите и насоки за удари

Освен наблюдение и разузнаване, ръчните термовизионни камери (Фигура 8) могат също да бъдат интегрирани с компоненти като устройства за измерване на ъгли, системи за сателитно позициониране, лазерни далекомери и лазерни целеуказатели (Фигура 9). Тази комбинация дава възможност за определяне на ъглови координати и разстояние на целта, позволявайки насочването на полу-активни лазерни прецизни-управляеми боеприпаси за точно поразяване на цели с висока-стойност.

 Фигура 8 Войник може стабилно да използва ръчен термичен образ за наблюдение и разузнаване, като го държи с две ръце. Изображението показва френската ръчна термокамера "Софи".

Фигура 9 Ръчна термична камера "Софи".

Както е показано на Фигура 9, ръчният термовизионен апарат "Софи" (вдясно) може да бъде интегриран с устройства като инструмент за измерване на ъгли, сателитна система за позициониране, лазерен далекомер и лазерен целеуказател. Тази комбинация позволява на войниците на предната линия да провеждат разузнаване, да определят позиции на целите и да насочват полу-активни лазерни прецизни-управляеми боеприпаси, за да поразяват „точкови цели“ с висока-стойност.

2.3 Специални операции и нощни битки

Монтирани на -шлем термовизионни камери не само отговарят на нуждите на войниците за наблюдение и разузнаване през нощта (както и през деня) и при условия на ниска-видимост, но също така освобождават ръцете им за работа с оръжия и оборудване, като например прицелване и стрелба с малки оръжия или управление на превозни средства. За да се подобри точността на стрелбата на войниците, на огнестрелното оръжие може да се монтира лазерен индикатор, излъчващ близка-инфрачервена лазерна светлина (напр. с дължина на вълната 808 nm). Едновременно с това термовизионната камера, монтирана-на каската, интегрира модул за нощно виждане-за слабо осветление (Фигура 10). Това позволява на войниците да виждат близката инфрачервена точка, проектирана от лазерния индикатор на огнестрелното оръжие върху целта чрез изображението на слабо{13}}осветения модул за нощно виждане, ефективно насочване към целта и им позволява да стрелят. Този метод на насочване се нарича непряко насочване.

Фигура 10 Усъвършенстван американски монокуляр AN/PVS-20, монтиран на каска устройство за нощно виждане

Както е показано на фигура 10, това е американският монокуляр AN/PVS-20 с усъвършенстван шлем-монтиран уред за нощно виждане. Той интегрира два модула в един корпус: слабо{7}}осветен модул за нощно виждане (отгоре) и неохлаждащ дълг{10}}вълнов инфрачервен термичен камерен образ (отдолу). Когато не се използва, цялото устройство може да се обърне нагоре. Този дизайн отговаря на необходимостта да се освободят ръцете на войника и позволява наблюдение през нощта и условия на ниска{12}}видимост. Оръжието на войника е снабдено с интегриран лазерен индикатор, който в комбинация с модула за нощно виждане при слаба светлина улеснява непрякото насочване и прецизната стрелба.

2.4 Прицелване и стрелба с малки оръжия

Има два основни фактора, които допринасят за подобрената точност на малките оръжия с оптически мерници:

Подобрена видимост-Обективът на оптичния мерник има бленда, приблизително с един порядък по-голяма от човешкото око, което му позволява да събира повече фотонна енергия и да произвежда по-ярко изображение.

Подобрена яснота и измерване на разстояние-Оптичните мерници осигуряват увеличение (обикновено около 8×) и са оборудвани с мили-точкови мрежи за измерване на разстоянието до целта, което позволява корекции въз основа на балистични таблици.

Термичните мерници (Фигури 11 и 12), в допълнение към предлагането на функционалността на оптичните мерници, се справят с предизвикателствата на наблюдението, прицелването и прецизната стрелба при условия на нощ (както и през деня) и ниска-видимост.

Фигура 11 Автомат MP7, оборудван само с термичен мерник, позволяващ на войника да води прецизна стрелба по цели както през деня, така и през нощта.

Фигура 12 Термичен мерник, използван в комбинация с оптичен мерник, позволяващ на войника да води прецизна стрелба по цели както денем, така и нощем.

При нощни условия или условия на-ниска видимост (като дим, прах, мъгла, мъгла и т.н.) човешкото око не може да види цели, което прави невъзможно отделните войници да използват оптичните мерници, монтирани на малките оръжия за търсене, прицелване и стрелба. Следователно, ако има възможност за наблюдение и търсене на цели както през деня, така и през нощта, както и при условия на ниска-видимост, бойната ефективност на отделните войници може да бъде подобрена.

Малките оръжия, оборудвани от отделни войници, включват щурмови пушки, картечници, леки картечници, снайперски пушки (Фигура 13), ракетни установки, безоткатни пушки (Фигури 14, 15), преносими противо-танкови ракетни системи (Фигура 16) и противо-самолетни ракетни системи (Фигура 17). Тъй като оперативните цели и обхватите на поразяване на тези различни малки оръжия са различни, топлинните прицели за леки, средни и тежки оръжия са разработени, за да бъдат съвместими с тях.

Фигура 13 Три-боен екип на френската армия

Както е показано на фигура 13, това изображение изобразява боен екип от трима-члена на френската армия. Един войник е оборудван със снайперска пушка с калибър FR-F2 7.62 mm, снабдена със снайперски прицел за наблюдение-„Sword“ за управление на огъня, способен да доставя прецизна точкова смъртоносност срещу цели в рамките на 800 метра. Друг войник е въоръжен с лека картечница "Миними", оборудвана с термичен мерник, осигуряващ районно поразяване на цели в радиус от 1000 метра. Третият войник носи щурмова пушка "FAMAS", имаща за задача да осигурява прикритие на снайпериста и картечницата.

Фигура 14 Безоткатната пушка "Карл Густав".

Както е показано на Фигура 14, лявото изображение изобразява варианта M3 на безоткатната пушка „Карл Густав“, оборудвана с френския „Меч“ дневен-и-нощен термовизионен мерник. Тази конфигурация позволява насочване и стрелба както през деня, така и през нощта, както и в среда с ниска-видимост.

Фигура 15 Безоткатна пушка М3 "Карл Густав", оборудвана с оптичен мерник.

Фигура 16 FGM-148 "Javelin" преносима противотанкова ракетна оръжейна система

Както е показано на Фигура 16, системата за управление на огъня (командно изстрелващо устройство) на преносимата противотанкова ракетна оръжейна система FGM-148 „Javelin“ използва дълговълнов-инфрачервен термичен мерник с технология за сканиране на изображения. Това позволява прихващане на целта както през деня, така и през нощта, както и в среда с ниска видимост, улеснявайки изчисляването и програмирането на параметрите на стрелба за изстрелване на ракети.

Фигура 17 FIM-92 "Stinger" преносима противовъздушна ракетна оръжейна система

Както е показано на фигура 17, преносимата зенитно-ракетна оръжейна система FIM-92 „Stinger“ е оборудвана с термичен мерник AN/PAS-18, който позволява на инфрачервения гърч на ракетата да улавя цели преди изстрелване при дневни и нощни условия, както и в среда с ниска видимост.

За да се увеличи максимално ефективността на термичните прицели, техният работен обсег трябва да надвишава или поне да съответства на обсега на стрелба на малките оръжия, с които са сдвоени. Следователно термичните прицели обикновено се категоризират в три типа въз основа на техния оперативен обхват: топлинни прицели за леко оръжие (LWTS), топлинни прицели за средно оръжие (MWTS) и топлинни прицели за тежко оръжие (HWTS). Пример за това е серията термични мерници AN/PAS-13E (Фигура 18), произведени от Raytheon в Съединените щати.

Фигура 18 Неохлаждаеми термични прицели от серия AN/PAS-13E, произведени от Raytheon от Съединените щати

Както е показано на Фигура 18, серията AN/PAS-13E от неохлаждани термични прицели, произведени от Raytheon в Съединените щати, образуват леки (LWTS), средни (MWTS) и тежки (HWTS) неохлаждани термични прицели чрез включване на различни инфрачервени оптични лещи и неохлаждани инфрачервени детектори за фокална равнина. Тези прицели разполагат с двойни зрителни полета и функция за 3x електронно увеличение, което ги прави подходящи за различни малки оръжия с различни ефективни обсеги. Освен като термични прицели, те могат да се използват и самостоятелно като ръчни термовизионни камери.

2.5 Снайперистки операции

Снайперските операции се отнасят до боен метод, при който пехотата използва снайперски пушки за извършване на прецизни удари срещу цели в рамките на тяхната линия на видимост, обикновено на разстояния около 1000 метра. Например, на 11 ноември 2012 г., през светлата част на деня, снайперист от британската армия успешно елиминира двама талибански войници на GPS-измерено разстояние от 2475 метра, използвайки снайперска пушка L115A3. Провеждането на снайперски операции в условия на ден, нощ или слаба видимост обаче изисква използването на термичен мерник (Фигура 19). Ефективността на прихващането на целта само с термичен прицел на снайперска пушка е ограничена. Поради това снайперистите често разчитат на ръчен термичен образ за търсене на цели, осигуряване на насоки и измерване на разстояния.

Фигура 19 Сценарий на два-членен екип, провеждащ снайперистка операция

Както е показано на Фигура 19, в сценарий на снайперист от два-члена, снайперистът (вляво) използваВисокоефективен коаксиален термомер за снайперска пушка (HISS-XLR), което има ограничена ефективност при целево търсене. Следователно наблюдателят (вдясно) използва aРъчна термокамера Recon Vза търсене на цели, осигуряване на насочване по азимут и измерване на разстояния.

2.6 Оптоелектронна система за прицелване–лазерно определяне на разстояние–контрол на огъня за малки оръжия

В момента има и търсене за оборудване на малки оръжия соптоелектронна система за прицелване–лазерно определяне на разстояние–управление на огъня. Основната причина е, че с увеличаването на дистанциите на сражение (например над 2000 метра), бойната ефективност, разчитаща единствено на човешко наблюдение и насочване, значително намалява. Малките оръжияоптоелектронна система за прицелване–лазерно определяне на разстояние–управление на огъня(Фигури 20, 21) не само отговаря на нуждите на войниците за наблюдение и прецизно измерване на разстояние през нощта (както и през деня) и неблагоприятни метеорологични условия/ниска{2}}видимост, но също така разрешава изчислението и показването на параметрите на стрелба. Това позволява дори на обикновените войници да водят прецизна стрелба с малки оръжия, което го прави решаващ компонент на системата за индивидуален войник.

Фигура 20 40-милиметров автоматичен гранатомет MK-47 "Striker" на армията на САЩ

Както е показано на Фигура 20, 40-милиметровият автоматичен гранатомет MK-47 „Striker“ на американската армия е зонално{10}}оръжие за потискане с ефективен обсег от 2200 метра. Той е оборудван с лек видеомер AN/PWG-1, който интегрира телевизионна камера, трето-поколение устройство за нощно виждане при ниска{15}}осветеност, лазерен далекомер, балистичен компютър и дисплей. Заедно с прицела за тежко термично оръжие AN/PAS-13 (горе вляво), той образува цялостна разпределена оптоелектронна система за управление на огъня с лазерно прицелване и далекомер.

Фигура 21 Гранатомет XM25

Както е показано на фигура 21, гранатометът XM25 използва интегрирана оптоелектронна система за насочване, лазерно измерване на разстоянието и система за управление на огъня. Тази система се занимава с изчислението и показването на параметрите на стрелба, като позволява на обикновените войници да провеждат високо-прецизна стрелба с малки оръжия при нощни (както и през деня) условия на ниска-видимост.

Когато система за управление на огъня с малки оръжия е съставена от мерник с „три -оптики“, стрелецът може да открива и идентифицира цели чрез видими и инфрачервени канали, да измерва разстоянието с помощта на лазерен далекомер и да има данните, обработени от балистичен компютър за генериране на параметри за стрелба. След това точката на прицелване се показва директно на екрана, което позволява дори на обикновените войници да постигнат висока-прецизна стрелба, подобна на тази на професионалните снайперисти.

През 2014 г. Министерството на отбраната на САЩ (DARPA) инициира програмата Computational Weapon Optic (CWO) за разработване на "Super Smart Scope" (3S). Този мерник е снабден с усъвършенствани възможности за термично изображение и нощно виждане за подобряване на осведомеността за ситуацията и прецизността на насочване (Фигура 22). Той също така интегрира балистичен компютър, софтуер за приложна балистика и функции за радио синхронизация, наред с други.

Фигура 22 Разработката на "Super Smart Scope" от Министерството на отбраната на САЩ по програмата за компютърна оптика на оръжията (CWO)

Както е показано на Фигура 22, Министерството на отбраната на САЩ, по програмата Computational Weapon Optic (CWO), разработва „Супер интелигентен обхват“. Този обхват интегрира множество функции, включително видима светлина, слабо-светлинно виждане, термично изображение, лазерно измерване на разстояние, балистичен компютър със софтуер за приложна балистика и радио синхронизация. Това позволява дори на обикновените войници да провеждат високо-прецизна стрелба, подобна на тази на професионалните снайперисти.

За да се постигне прецизна стрелба по цели в рамките на линията на видимост или зад препятствия с малки оръжия, получаването на точни измервания на разстоянието до целта е от съществено значение. Следователно интегрирането на лазерен далекомер в термичния мерник се превръща в оптимален избор. След като разстоянието до целта бъде измерено, параметрите на стрелбата могат да бъдат изчислени, което позволява на термичния мерник естествено да се развие в електро-оптична система за управление на огъня за малки оръжия. С такава интегрирана електро-оптична система за управление на огъня на малките оръжия обикновените войници също могат да участват в прецизна стрелба по-линия-на видимост и цели извън-визуален-обхват. За тази цел Съединените щати разработиха „система за управление на дневен/нощен-обстрел“ (TA D/N FCS) за гранатомет XM25. Неговият прототип първоначално е разработен за сега-отменената XM29 „Обективна индивидуална бойна оръжейна система“ (OICW), както е показано на фигура 23.

Фигура 23 XM29 „Обективна индивидуална бойна оръжейна система“ (OICW), пионер в глобалното развитие на индивидуално оръжие за войник

Както е показано на Фигура 23, XM29 „Индивидуална бойна оръжейна система“ (OICW) XM29, която е водеща в глобалните тенденции в разработването на индивидуални оръжия за войници, се състои основно от три основни компонента: 5,56 mm малък-калибър щурмова пушка (отдолу), 20 mm автоматичен гранатомет (в средата) и интегрирана електро-оптична система за управление на огъня (отгоре).

„Системата за{0}}управление на дневна/нощна стрелба за улавяне на цели (TA D/N FCS) интегрира мерник за видима светлина, неохлаждащ термовизионен модул, лазерен далекомер/маркер за лазерно място, сензори за температура и налягане, балистичен компютър и-устройство за настройка на предпазител. Видеоклипът с термично изображение се проектира върху мерника за видима светлина чрез огледало, докато данни като лазерни измервания на разстояние, мерни мрежи и точки за коригиране на прицелването се наслагват върху микро-дисплея на термовизионния модул за наблюдение от войника. Този дизайн отговаря на изискванията за дневни и нощни бойни операции, както е показано на фигура 24.

Фигура 24 Американската армия е разположила гранатомет XM25, оборудван със „Система за контрол на огъня- за улавяне на цели ден/нощ“ (TA D/N FCS) в афганистанския театър за оперативно валидиране.

Американската армия е интегрирала „Система за контрол на дневен/нощен огън-} за улавяне на цели (TA D/N FCS) в гранатомета XM25. По време на работа войникът изравнява центъра на мерника с точката на прицелване на целта, извършва лазерно измерване на разстоянието, избира желаното разстояние на взрив спрямо целта и системата автоматично програмира предпазителя на гранатата с изчислените параметри на стрелба преди изстрелване. Чрез свързване към външен GPS приемник за получаване на координати на целта, системата позволява прецизни удари срещу цели зад препятствия.

Ако прицелът с „тройна-оптика“ се комбинира с електрически управлявана стойка и връзка за управление, той може да формира дистанционно{1}}управляема оръжейна станция за снайперска пушка. Това елиминира необходимостта войниците да остават скрити в предварително-позиции за продължителни периоди, което им позволява да провеждат снайперски операции от безопасно място, както е показано на Фигура 25. Мерникът „тройна-оптика“ е ключов компонент на бъдещите индивидуални оръжейни системи за войници, позволяващ както директно насочване и стрелба през термичния мерник, така и непряко насочване и стрелба през екрана на дисплея.

Фигура 25: Комбиниране на мерника с „тройна-оптика“ с електрически контролирана стойка и връзка за управление за образуване на дистанционно{2}}управляема оръжейна станция за снайперска пушка

Както е показано на Фигура 25, интегрирането на мерника с „тройна-оптика“ с електрически контролирана стойка и връзка за управление позволява създаването на дистанционно-управляема оръжейна станция за снайперска пушка. Това елиминира необходимостта войниците да остават скрити в предварително-зададени позиции за продължителни периоди, което им позволява да провеждат снайперски операции от безопасно място. В изобразената система дистанционно{6}}управляваната ширококалибрена{7}}оръжейна станция за снайперска пушка използва разпределена архитектура за своя троен-оптичен мерник.

2.7 Бойна система "Войник на бъдещето".

Бойната система "Бъдещият войник" е интегрирана система за информатизирано оборудване за отделни войници. Свързвайки се с тактическия интернет, той превръща войника в информационен и боен възел в рамките на по-широката оперативна мрежа. Тази система се справя с предизвикателства като ситуационна осведоменост на бойното поле, оперативно планиране, координирано/съвместно бойно изпълнение и логистична подкрепа, като същевременно максимизира бойната ефективност на отделните оръжия на войниците. В германската програма "GLADIUS" New Future Soldier, системата включва осем вида оборудване за термично изображение (Фигура 26).

Фигура 26 Германската програма за нови бъдещи войници "GLADIUS".

Както е показано на Фигура 26, съставът на системата на германската програма „GLADIUS“ за нов войник на бъдещето включва основна система, включваща „очила за нощно виждане с инфрачервен модул“, разузнавателно оборудване, включващо три типа термовизионни камери, и допълнително оборудване за оръжия (термични прицели), състоящо се от седем модела, конфигурирани за шест вида малки оръжия.

Френската бойна система "Войник на бъдещето" е известна като„Интегрирана система за пехотно оборудване и комуникации (FELIN),“който също така включва множество модели оборудване за термично изображение. Тази система се отнася и за дветекоординация и съвместни операции между отделните войници(Фигури 27–29) исъвместни операции между отделни войници и други военни клонове. Примерите включват обозначаване на целите на бойното поле и насочване на въздушна огнева мощ или артилерийски удари за точно поразяване на цели.

Фигура 27 Индивидуална оръжейна система FELIN на Франция

Както е показано на Фигура 27, мерникът с „тройна-оптика“ е критичен компонент на бъдещите оръжейни системи за индивидуални войници. Изображението изобразява френската оръжейна система за индивидуален войник FELIN, при която войникът може да управлява термичния мерник чрез бутони, разположени на предната ръкохватка на щурмовата пушка, докато се прицелва.

Фигура 28 Термичен мерник на френската индивидуална система за войник FELIN

Както е показано на Фигура 28, топлинното изображение от термичния мерник на френската индивидуална система за войник FELIN може да бъде предадено към дисплея, монтиран-на каската, което позволява на войниците да извършват непряко прицелване и стрелба с щурмовата пушка FAMAS.

Фигура 29 Френска бойна система "Войник на бъдещето".

Както е показано на фигура 29, това е оперативен сценарий на френската бойна система „Войник на бъдещето“-системата „Интегрирано пехотно оборудване и комуникации“ (FELIN). Войник, легнал на земята, използва ръчен термовизионен апарат „JIM MR“ за наблюдение, насочвайки друг войник, стоящ зад дърво за прикритие, да атакува цели с щурмова пушка „FAMAS“, оборудвана с дневен-и-нощен мерник „Меч“.

Опростена версия на бойната система „Future Soldier“ позволява концепцията „виж го, стреляй го“ чрез интегриране на топлинни прицели с дисплеи,-монтирани на каска. Това позволява на войниците да поразяват цели, без да е необходимо да вдигат и насочват пушките си (Фигури 30 и 31). В градска среда или среда в джунглата, където видимостта често е лоша или видимостта е ограничена, целите могат да се появят от близко разстояние, оставяйки малко време за традиционно прицелване. С тази система войниците могат да стрелят веднага щом видят целта-наистина постигайки „вижте я, стреляйте по нея“.

 Фигура 30 Интегриране на термични прицели с монтирани-дисплеи на каска за постигане на „Виж го, стреляй“

Фигура 31 Интегрирането на термични прицели с дисплеи, монтирани на -шлема, дава възможност за стрелба с тежка картечница „виж, стреляй“.

Индивидуално термовизионно оборудване в Съединените щати

Армията на САЩ поставя значителен акцент върху подобряването на оперативните способности на отделните войници. Това е отразено не само в разработването и производството на разнообразна гама малки оръжия, пригодени за различни цели, но и в широкия набор от термовизионно оборудване за отделни войници. Това включва преносими термовизионни камери, ръчни термовизионни камери, термични мерници за малки оръжия, щипки-на термични мерници, термовизионни монокъли, термовизионни бинокли, щипки-на термовизионни камери и -монтирани на каска термовизионни камери, между другото.

Напредъкът на технологията за термично изображение от второ-поколение в Съединените щати преодоля ограниченията, наложени от ограниченията на размера, теглото, цената и надеждността на технологията за термично изображение от първо-поколение. В резултат на това индивидуалното термовизионно оборудване на САЩ е постигнало световни-водещи нива във всички аспекти, включително структурно разнообразие, разнообразие от модели, функционална производителност, мащаб на внедряване и практическа оперативна употреба. Основните прояви на това лидерство са следните:

1) Покритие на три прозореца за атмосферно предаване
Армията на САЩ е разработила и внедрила индивидуални термовизионни камери със спектрални диапазони на реакция, покриващи и трите прозореца на атмосферно предаване: късо-вълново инфрачервено (1 μm–2,5 μm), средно-вълново инфрачервено (3 μm–5 μm) и дълго-вълново инфрачервено (8 μm–14 μm).

2) Паралелно развитие на множество технологични пътища
За да осигурят успеха на програмата за индивидуални термични камери от второ-поколение, Съединените щати следват стратегия за паралелно разработване на множество технологични пътища. По отношение на методите за изобразяване, подходите включват оптико-механично сканиращо изображение, електронно сканиращо изображение и визуално изображение. Що се отнася до инфрачервените детектори във фокалната равнина, усъвършенствани са както охлажданите, така и неохлажданите типове. От гледна точка на материалите за детектори са използвани материали от квантов -тип като живачно-кадмиев телурид (HgCdTe), индиев антимонид (InSb), платинов силицид (Pt:Si), оловен селенид (PbSe) и индиево-галиев арсенид/галиев арсенид (In₁₋ₓGaₓAs/GaAs). използвани заедно с термични -тип материали като бариев стронциев титанат (BST), оловен цирконат титанат (PZT) керамика, ванадиев оксид (VOₓ) и тънки филми от аморфен силиций (-Si). В исторически план най-зрялата технология-6-степенен термоелектрически охладител-охлаждащ се 40×16-елемент HgCdTe TDI детектор на фокална равнина с оптико-механично сканиращо изображение-е разработена първа и видя широкомащабно производство и внедряване. Технологията на неохлаждания детектор на фокалната равнина, която носеше определени технически рискове, беше приета за широкомащабно производство и внедряване едва след достигане на зрялост.

3) Два технологични подхода към неохлаждани дълги{1}}вълнови инфрачервени решетки с фокална равнина

За да поддържат световно лидерство в технологията за термично изображение, Съединените щати започнаха класифицирани изследвания и разработки на неохлаждана дълговълнова инфрачервена фокална равнинна решетка (FPA) в края на 1980-те години. За да осигурят успеха на тази технология, САЩ преследваха два паралелни технологични подхода: хибридна фероелектрична FPA технология и интегрирана микроболометър-тип ванадиев оксид (VOx) FPA технология. До началото на 1990 г., когато това изследване беше разсекретено, бяха постигнати пробиви и в двете неохлаждани FPA технологии-сегнетоелектрическия тип, използващ керамични материали от бариев стронциев титанат (BST), и микроболометърния тип, използващ тънки филми от ванадиев оксид (VOx). Термовизионните камери, използващи тези два типа неохлаждани FPA, бяха успешно разработени, масово-произведени и пуснати на пазара, което даде на Съединените щати преднина от приблизително 15 години в технологията за неохлаждани термични изображения. Впоследствие беше успешно разработена и неохлаждана дълго{13}}вълнова инфрачервена FPA технология, базирана на аморфни силициеви (-Si) тънко-слойни материали, като съответните термовизионни камери навлязоха в масово производство и внедряване. Днес фероелектрични, ванадиев оксид и неохлаждащи се FPA технологии от аморфен силиций представляват трите основни подхода.

4) Разработване на пет поколения неохлаждани решетки с фокална равнина

За да запазят лидерството си в технологията за термично изображение на отделните войници, Съединените щати непрекъснато напредват чрез пет поколения неохлаждана FPA технология (вижте Фигура 1), маркирана от формата на детектора и стъпката на пикселите:

Първо поколение: Стъпка на пикселите от 51 μm × 51 μm, с формати като 320 × 240.

Второ поколение: Стъпка на пикселите, варираща от 25 μm до 35 μm, с формати, включително 320 × 240, 160 × 120 и 640 × 480/512.

Трето поколение: Стъпка на пикселите от 17 μm × 17 μm, с формати като 320 × 240, 640 × 480/512 и 1024 × 768.

Четвърто поколение: Стъпка на пикселите от 12 μm × 12 μm, с формати, включително 206 × 156, 320 × 240, 640 × 480/512 и 1024 × 768.

Пето поколение: Стъпка на пикселите от 5 μm × 5 μm, с формати като 1280 × 720.

През тези поколения шумовата еквивалентна температурна разлика (NETD) на неохлажданите FPA се е подобрила от приблизително 100 mK в първото поколение до 10 mK в последното поколение (като същевременно се поддържа относителна бленда около f/1).

Съединените щати са разработили широк набор от спецификации на решетки с фокална равнина (FPA), включително:

160 × 120 (Четвърт VGA)

320 × 240/256 (половин телевизионен формат или половин VGA)

640 × 480 (Пълен телевизионен формат или VGA)

1024 × 768 (квази-телевизионен формат с висока разделителна способност или QXGA)

1920 × 1080 (телевизионен формат с висока разделителна способност или HDTV).

Фигура 1 Непрекъснато развитие в Съединените щати на пет поколения технология за неохлаждана решетка с фокална равнина

Както е показано на фигура 1, за да осигурят лидерство в технологията за термично изобразяване на индивидуалните войници, Съединените щати непрекъснато напредват чрез пет поколения технология за неохлаждана решетка с фокална равнина (FPA). Фигурата илюстрира технологичното развитие от 1996 до 2012 г.

5) Разработване на общи компоненти, модули и цялостни системи за термично изображение на индивидуален войник

Съединените щати са разработили едновременно общи компоненти, общи модули и цялостни общи системи за индивидуално термично изображение на войника. Софтуерът за обработка на изображения е проектиран така, че да може-да се конфигурира и персонализира, като значително намалява размера, теглото и консумацията на енергия. Този подход ефективно отговаря на ограниченията за "размер, тегло и мощност" (SWaP) на индивидуалните термични камери за войници.

6)Разнообразни форми на индивидуални термовизионни камери
Разработването на неохлаждани общи компоненти и модули за термични изображения намали техническите бариери пред изследването, разработването и производството на индивидуални термовизионни камери. Това дава възможност на малки и средни-компании да проектират и произвеждат широка гама от устройства, включително преносими термовизионни камери, ръчни термовизионни камери, монокулярни термични прицели, бинокулярни термични прицели, термични мерници за оръжия и -монтирани на каски термовизионни камери. Броят на наличните модели надхвърля 100, като същевременно подобрява надеждността, продължителността на живота и тактическата използваемост на тези системи.

7)Разработване на многофункционален приложен софтуер за индивидуални термовизионни камери
Усъвършенстван и богат на функции -приложен софтуер е разработен и внедрен за отделни термовизионни камери. Те включват различни режими на корекция на не-еднородност, множество опции за мерна мрежа/мерен кръст, възможности за определяне на обхвата на топлинно изображение, разнообразни режими за обработка на изображението, псевдоцвет и „интелигентно оцветяване“, радиометрично измерване на температурата, сливане на топлинни изображения с видими/слабо-осветени изображения и съхранение на термично видео и кадрови-заснети изображения. Тези подобрения значително подобряват качеството на изображението, като същевременно разширяват и усъвършенстват функционалните възможности.

8)Интегриране на множество сензори с термовизионни камери
Индивидуалните термовизионни камери сега интегрират различни сензори, като камери за видима -светлина, лазерни далекомери, лазерни указатели, GPS приемници, микро-жироскопи, барометрични висотомери и инклиномери, като по този начин разширяват тяхната функционалност.

9)Включване на вградено-хранение
Вградено-в хранилище е добавено към индивидуалните термовизионни камери, което позволява запис на видео и изображения, както и възпроизвеждане-след мисията.

10)Добавяне на Bluetooth или Wi-Fi
Интегрирането на Bluetooth или Wi{0}}Fi в отделни термовизионни камери позволява безжично дистанционно управление, споделяне на записано видео или изображения през мрежи и възпроизвеждане на мрежово-устройства като смартфони, таблети и телевизори.