Инфракрасные системы «смотрящего» типа

СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯ, РАЗВЕДКИ И ОХРАНЫ НАЗЕМНОГО БАЗИРОВАНИЯ

Судя по публикациям [13, 53, 73, 116, 151, 160], сегодня эти системы составляют одну из самых многочисленных групп ИКС военного назначения. Их можно разделить на ручные, переносимые (переносные), обычно устанавливаемые на треноги или другие основания, и стационарно закрепляемые на транспортных средствах или инженерных сооружениях [15].

Таблица 14.3 Примеры ИКС «смотрящего» типа, стоящих на вооружении армий США и НАТО
Внешний вид прибора	Тип	Назначение	Особенности конструкции прибора
Краткие технические характеристики
Универсальный монокуляр ночного видения, предназначен­ный для индивидуального наблю­дения, прицеливания, установки на шлеме (наземное применение)	ЭОП III Сохраняет рабочее состояние 400 ч Отношение сигнал-шум 19,5 Чувствительность фоюкаюда 1550 мкА/лм В комплект входит компас
Угловое поле 40° 13° при афокальной 3х Насадке Увеличение Iх Диапазон рабочих температур -51.. .+49°С Рабочий диапазон 40... 100 м (Iх) Разрешающая способность 64 лин/мм Масса 400 г
£ Г.
Монокуляр ночного видения уменьшенных габаритов. Можно использовать как очки ночного видения, прицел и ручной прибор (наземное применение)	ЭОП IГ, III Возможно закрепление на шлеме двух монокуляров сразу для использования их как очков Питание; один члемеш тина АА
Угловое поле 40° Увеличение 1* (сменный объектив 3х) Пределы фокусировки 0,25 м...» Регулировка наведения на резкость -6...+2 дптр Габари1ы 115x65x49 мм Масса ^40 г с батареями и маской Время непрерывной работы 30 ч
СЙ У 5
Очки ночного видения широкого назначения для работы в усло­виях слабых освещенностей (наземного применения)
Угловое поле 40° Дальность обнаружения человека - 250 м Минимальное расстояние наблюдения 0,25 м Увеличение Iх Фокусное расстояние объектива 26,8 мм Регулировка наведения на резкость -6... + 12 дптр Регулировка базы глаз 51 ...72 мм Время непрерывной работы 40 ч при 32°С Температурный рабочий диапазон -51.. .-49°С	ЭОП II, 1Г Питание: два элемента типа АА Водостойкая масса с батареей 960 г

№ п/п	Внешний вид прибора
Тип	Назначение	Краткие технические характеристики	Особенности конструкции прибора
Очки ночного видения широкого назначения для работы в усло­виях слабых освещенностей (на­земного применения)
Угловое поле 40° Увеличение Iх Дальность обнаружения: при луне 500 м, при звездном небе 380 м Минимальное расстояние наблюдения 0,25 м Фокусное расстояние объектива 26 мм Регулировка наведения на резкость -6...+2 дптр Регулировка базы глаз 55...71 мм Т емпературный диапазон -51... +45 °С Масса (с батареями) 680 г	ЭОП Н III с фотокатодом диаметром 18мм Питание: два элемента типа АА Влагостойкий
Г
Авиационные очки ночного виде­ния уменьшенных габаритов и массы, адаптированные к осве­щению приборной панели	ЭОП III Питание два элемента типа А А: Возможно применение ряда новых и современных ЭОП Адаптированы к освещению приборной панели
Угловое поле 40° Спектральный диапазон до 0,9 мкм Увеличение Iх Регулировка наведения на резкость -6., .+2 дптр Регулировка базы глаз 51...72 мм Фокусное расстояние объектива и окуляра 27 мм Пределы фокусировки 41 СМ...ОО Диапазон рабочих температур 32.. .+52°С Масса не более 590 г Время непрерывной работы 30 ч
'С У: > < Г.
Угловое поле 40° Спектральный диапазон до 0,9 мкм Увеличение Iх Регулировка наведения на резкость 6...+2 дптр Регулировка базы глаз 52...72 мм Фокусное расстояние объектива и окуляра 27 мм Время непрерывной работы 24 ч Пределы фокусировки 41 СМ...оо Диапазон рабочих температур -32...+52°С Масса не более 550 г	ЭОП II Питание: два элемента типа АА: Возможно применение ряда новых и современных ЭОП Адаптированы к освещению приборной панели
Го же
> < Г

И)

Иг

Nq п/п	Внешний вид прибора
Тип	Назначение	Краткие технические характеристики	Особенности конструкции прибора
Спектральный диапазон 3...5 мкм Дальность распознавания: человека НТУ5 2,8 км; МТЛУв 1,5 км (при узком поле); транспортных средств (при широком поле) НТУ8 2,8 км; 1,2 км; (при узком поле! НШв 6,9 км; мта^ 4,2 км Масса (с батареями): 2,5 кг; М-Шв 2,3 кг Длительность работы 3,5 ч Диапазон рабочих температур: -37...+49СС
12	Прицел для стрелкового оружия широкого применения, включая М16, М249, М2400, М60, М2, МК19 и М82.2А2. Позволяет вес­ти стрельбу круглые сутки при любых погодных условиях	Охлаждаемая термоэлектрическая ^С<1Те сканирующая матрица форматом 40x16 Изменяющееся угловое поле (узкое и широкое) Электронное изменение масштаба изображения Программируемая сетка для различных видов оружия Интерфейс 115170 Водостойкие
Из Г Е Я П
13	Охлаждаемая термоэлектрическая Н^СсГГе сканирующая матрица форматом 40x16 Изменяющееся угловое поле (узкое и широкое) Электронное изменение масштаба изображения Программируемая сетка для различных видов оружия Интерфейс 1*8170 Водостойкие
СЛ 2 Z <
Спектральный диапазон 3,. .5 мкм Электронное изменение увеличения 2х, 4х Оптическое увеличение 1,7х Угловое поле 15.3x7,6° Время непрерывной работы 10 ч Масса с батареями <1,8 кг Габариты 355x114x114 мм
14	Прицел для индивидуального стрелкового оружия широкого применения. Позволяет вести стрельбу круглые сутки и при любых погодных условиях	Термостабилизированная матрица форматов 320x160 или 640x200 пикселов Термоэлектричсское охлаждение Питание 6...24 В Интерфейс RS170
СЛ £ Z <

N2 п/п
Внешний вид прибора	Тип
Назначение	Краткие технические характеристики	Особенности конструкции прибора
Прицел ночного видения широко­го назначения, использующийся на вооружении М14, М16, М60, М72АI и М203
15	ЭОП ІГс фотокатодом диаметром 25 мм Питание: два элемента типа А А
Угловое поле 14,5° Увеличение 3,7х Фокусное расстояние объектива 95 мм Прицельная дальность: при лунном свете 600 м, при звездах 400 м Время непрерывной работы 60 ч при 20°С Габариты 240х 120х 120 Масса 1,72 кг
> С. Г
Прицел ночного видения широко­го назначения для работы в усло­виях слабых освещенности. Мо­жет погружаться под воду до 20 м	Угловое поле 8,3е Увеличение 4х Фокусное расстояние объектива 120 мм Пределы фокусировки 25 м...«» Регулировка наведения на резкость -5., .+2 дптр Габариты 235x87x83 мм Масса 1,2 кг Время непрерывной работы 40 ч при 20°С	ЭОП II с фотокатодом диаметром 18 мм Питание: два элемента типа АА Подсветка перекрестия красная
16
Г <
Прицел ночного видения даль него боя для автоматического оружия широкого назначения, включая такие, как МК16	Данные для модели 790: угловое поле 9° увеличение 6,2х Дальность обнаружения ростовой фигуры человека на зеленой траве: при четверти луны (10-2 лк) 1930 м; при звездном небе (10-3 лк) 1370 м; при облачности (Ю-’лк) 700 м Г абариты 310x160х 170 мм Масса 3 кг	ЭОП III Питание: два элемента типа АА Зеркально-линзовый объектив
17
> Н Г

Малогабаритный прицел ночного видения. Может погружаться в воду до 20 м (наземное примене­ние)

Угловое поле 20x17°

Фокусное расстояние 54 мм Увеличение 2,25 х

Регулировка наведения на резкость -5.. +2дптр

Диапазон рабочих температур -40...+52°С Срок службы на глубине 20 м 2 ч Масса 1 кг

ЭОП II или III

Питание: один элемент типа АА Время непрерывной работы 23 ч при

23°С

Красная подсветка прицельной сетки (5 уровней)

Водостойкие

К простейшим ИКС первого типа относятся давно известные инфракрасные моноку­ляры и ручные бинокли. Бинокли на базе ЭОП - первые образцы таких приборов — мно­гие отечественные предприятия (ЛОМО, НПЗ, ЗОМЗ, Красногорский завод им. С. А. Зве­рева и др.) выпускают и в настоящее время. Так, ГУЛ «Альфа» производит бинокль ночного видения «Альфа-3122» (табл. 14.4) псевдобинокулярной конструкции со встро­енным ИК-прожектором. Бинокль снабжен дополнительным съемным ИК-прожектором «-Альфа-8011» с мощностью излучения 5 или 20 мВт на длине волны 0,8 мкм.

Ночной псевдобинокуляр «Байгыш 25», выпускаемый Казанским оптико­механическим заводом (КОМЗ), имеет увеличение 4,5 крат, угловое поле 8°, диоптрий­ную установку ±4 дптр. Его масса - 1,1 кг, а габариты - 300х 130x90 мм. В приборе ис­пользуется ЭОП 11^, два элемента питания типа А-316 обеспечивают его непрерывную работу в течение 15 ч. Псевдобинокуляр позволяет обнаружить человека в безлунную звездную ночь на расстоянии до 450 м. При тех же условиях малогабаритный (165x125x50 мм) ночной бинокль «Байгыш 9М2» на базе ЭОП I, имеющий увеличение 2,2 крат и угловое поле 10°, обеспечивает дальность обнаружения человека до 170 м.

В последние годы появились бинокли на базе МПИ, работающие в средне - и длин­новолновом ИК-диапазонах спектра. Например, уже упоминавшиеся разработки мик - роболометрических модулей фирмы «Lockheed-Martin IRIS» были успешно применены в ручных ИК-биноклях. В табл. 14.5 приведены технические характеристики ручного бинокулярного (псевдобинокулярного) бинокля SAGEM LUTIS, построенного на базе модуля SIM 150 [88].

В [160] указывается, что последние модификации ИКС SAGEM LUTIS имеют массу около 1,1 кг и снабжены дисплеем формата 640x480.

Конструкции ИК-биноклей на базе МПИ непрерывно совершенствуют, в частности состыковывают с лазерными целеуказателями и дальномерами. В электронный тракт биноклей вводятся блоки автоматической обработки изображений, включая оптимиза­цию яркости и контраста (бинокль круглосуточного действия LION фирмы «Delft Sen­sor Systems» (Нидерланды), построенный на базе диэлектрического микроболометра формата 256x128 с АГп = 150 мК и имеющий угловое поле 10x5° при габаритах
100x200x240 мм, массе менее 2 кг и энергопотреблении 7 Вт). Время выхода на рабо­чий режим у современных биноклей с микроболометрическими матрицами составляет порядка 10 с, а время непрерывной работы - около 10 ч.

Ручные ИКС обычно используются в пехотных подразделениях, в подразделениях специального назначения, в пограничных войсках и т. п. для наблюдения и разведки на небольших дальностях (обычно до 1 ...5 км). Для этих систем наряду с хорошим разре­шением очень важны размеры, масса, энергопотребление, длительность автономной работы (срок службы источников питания), ряд эргономических показателей. Напри­мер, ограничения размеров и массы ведут к снижению диаметра входного зрачка объ­ектива, а это, в свою очередь, ограничивает дальность работы ИКС и ее энергетическое разрешение.

Такие наблюдательные ИКС массой не более 3,5 кг обычно основаны на неохлаж - даемых МПИ: приборы VIPER фирмы «NVT» (на рис. 14.1 на вклейке); LION, LTC500 и STAIRS фирмы «ВАЕ Systems»; DI-9800 компании «Digital Imaging Infrared»; ТН7102МХ и TH7102WX компании «NEC San-ei Instruments»; серии Thermo Vision, MIRV Miniature и FTI компании «FLIR Systems»; монокуляр HH750 Thermal Camera фирмы «DIOP» (рис. 14.2 на вклейке) и др. Практически все они собираются из унифи­цированных модулей и могут быть использованы и для других целей (разведка, охрана, вождение транспорта и мн. др.). В этих приборах ДГП = 50... 150 мК; угловые поля из­меняются от 2,5 до 10.. .12°.

Типичным примером малогабаритной носимой наблюдателем ИКС служит UM - FLIR (Uncooled Manportable Forward Looking Infrared) компании «Boeing» (см. №21 в табл. 14.1, 14.2). Неохлаждаемое ФПУ на резистивном микроболометре в совокупности с другими, достаточно унифицированными блоками позволяет эффективно использовать ка­меру UMFLIR в качестве прибора наблюдения в сухопутных войсках, включая автоброне-
танковую технику, а также в авиации на борту самолетов. Габариты камеры составляют 114x153*300 мм, масса — менее 3 кг. Объектив с/' = 75 мм обеспечивает угловое поле 12,4x9,5°. Прибор работает в диапазоне температур окружающей среды от -30 до +53°С.

Некоторые из подобных ИКС легко состыковываются с лазерными целеуказателя - ми, системами подсветки и дальномерами. Например, камера LION на базе неохлаж - даемого микроболометра 256x128 с микросканированием масштаба 2:1 может разме­щаться на одном основании (треноге) с лазерным целеуказателем, устанавливаемом на автомобиле или на другом транспортном средстве. Эта камера способна обнаруживать человека на дальности до 1500 м, а распознавать его на дальности до 1000 м.

Фирмой «Cincinatti Electronics Corp.» разработана малогабаритная, потребляющая малую мощность, облегченная наблюдательная ИКС Night Conqueror 256 для ручного использования (см. №51 в табл. 14.1, 14.2). Фотоприемное устройство на базе InSb формата 256x256 или 320x240 объединено с микрохолодильником. В приборе преду­смотрена автоматическая установка уровня сигнала, контроль усиления, быстрая внут­ренняя двухточечная коррекция неоднородности, мобильный курсор, система дистан­ционного управления и изменение углового поля. Объектив с диафрагменным числом К = 4 и фокусным расстоянием 500 мм обеспечивает высокое качество изображения с достаточным увеличением. Прибор с встроенным ЖКД имеет также выход на внешний стандартный видеомонитор и другие выходы для связи с внешним интерфейсом. Для калибровки в полевых условиях и коррекции неоднородностей встраивается термоэлек­трический эталон, температура которого контролируется. Дальности действия системы Night Conqueror 256 по объектам типа «танк» и «человек» приведены в табл. 14.6. Ве­роятности указанных в таблице операций принимались равными 50% при следующих различимых градациях на объекте (числа Джонсона): при обнаружении - 0,75 перио­дов, при распознавании - 3 периода, при идентификации - 6 периодов (см. §4.3).

В [160] появилось сообщение о разработке ИКС NightConqueror 640, в котором при­менен 1пБЬ-МПИ формата 640x512 с АТп = 20 мК.

В ручных и переносимых ИКС для наблюдения и разведки используются и охлаж­даемые ФПУ на KPT-матрицах форматов 256*256 и 320x240, работающие в диапазоне

3.8.. .4.8 и 3,2...4,7 мкм с АТп = 20...30 мК (портативные FIJR фирмы Boeing); на мат­рицах из InSb форматов 320x240 и 256^256 с микросканированием, работающих в спектральном диапазоне 3...5 мкм и в двух угловых полях - узком 1,9x1,4° и широком 9,5x7,2° и имеющих АТп < 25 мК (MAG 2400 и Radiance компании «Raytheon»); на ФКЯ-матрицах формата 320x240 с А7’п= 25 мК, работающих в спектральном диапазоне

8.. .9 мкм, или на матрицах из InSb формата 320х240 с Д7’п= 25 мК при диафрагменном числе объектива К = 4 (MilCAM и MilCAM Recon-QWIP компании «FLIR Systems») и др. Температуры охлаждения ФПУ в этих системах обычно обеспечиваются микрохо­лодильниками, работающими по циклу Стирлинга с временем выхода на режим (от 300 до 77...95 К) 7... 10 мин.

С начала 90-х годов исследуется возможность использовать ИКС для решения акту­альнейшей задачи - обнаружения и распознавания мин. Такие системы предполагается обязательно включить в программу Армии США «Боец-пехотинец XXI века» (21st Century Land Warrior). Первые исследования, во время которых использовались ком­мерческие варианты датчиков FLIR для спектральных диапазонов 3...5 мкм (модель Inrfacam) и 8... 12 мкм (модель Inframetric 445L с угловым полем 28x21°) и системы распознавания на базе нейронных сетей, дали обнадеживающие результаты. При ис­пользовании Inframetric 445L в режиме реального времени вероятность обнаружения мин составляла от 0,7 до 1,0.

В [279] приводятся результаты полевых испытаний двухдиапазонной ИКС при об­наружении противотанковых мин. Установка таких мин сопровождается взрыхлением укрывающей их почвы, благодаря чему появляется различие в излучении, создаваемом участками установки мин и окружающей их однотипной, но нетронутой почвой. Слой почвы, укрывающий мины, довольно тонкий, а связь его с окружающей почвой нару­шена. При солнечном освещении этот слой быстрее прогревается и приобретает боль­шую температуру, нежели смежные с ним зоны нетронутой почвы. При исчезновении Солнца он быстрее охлаждается и излучает меньшие потоки, чем его окружение. Эти факторы достаточно отчетливо наблюдаются в двух относительно узких спектральных диапазонах - между 8,5 и 9,5 мкм и между 10 и 11 мкм.

Малогабаритная система на основе описанного в §7.6 двухдиапазонного ФКЯ-МПИ формата 256x256 компании «ВАЕ Systems», имевшая замкнутую систему охлаждения (до 60 К), объектив/' = 50 мм и угловое поле 11,7° и располагавшаяся на высоте около 6 м над землей, обеспечила достаточно уверенное обнаружение противотанковых мин и минных полей, установленных как недавно (за сутки до их обнаружения), так и не­сколькими днями раньше (до недели).

Нашлемный прибор Helmetcam для поиска мин, созданный фирмой «FLIR Systems Inc.» (США) и на основе микроболометрической матрицы формата 320x240, работает в спектральном диапазоне 7... 14 мкм. Угловое поле системы — 30х22,5°, геометрическое разрешение 1,64 мрад, масса 2 кг, энергопотребление менее 10 Вт, ресурс работы свы­ше 13 тыс. ч, АТп — 50... 100 мК.