A külföldi egyéni katonák hőkamerás berendezéseinek jelenlegi helyzete és fejlődési irányai

A modern hadviselés körülményei között a csúcstechnológiás hadviselésben az egyes katonák hadműveleti követelményeinek kielégítése érdekében az egyéni felszerelések technológiai fejlesztése elkerülhetetlen választássá vált. A katona "szemeként" univerzális vizuális képességekkel kell rendelkeznie nappali, éjszakai és rossz látási viszonyok között, ami a hőkamerákat az egyéni katonák által előnyben részesített csúcstechnológiás felszerelésekké tette.

Az egyedi katona hőkamerás berendezések használata viszonylag egyszerű platformokat jelent, a szükséges alkatrészek a nemzetközi piacról beszerezhetők. A fejlesztési küszöb viszonylag alacsony, ami sok ország számára lehetővé teszi az ilyen berendezések kutatását és gyártását. Azok az országok, amelyek képesek önállóan fejleszteni és gyártani az ilyen berendezésekhez szükséges alapvető alkatrészeket: az Egyesült Államok, az Egyesült Királyság, Franciaország, Németország, Izrael, Oroszország, Japán, Kanada, Svédország, Svájc, Hollandia, Spanyolország, Törökország, Lengyelország, Bulgária, Szingapúr, Dél-Korea és mások.

Jelenleg a gyalogsági harc a hagyományos modellekről, például a gyalogsági egységek és az egyéni katonák közötti együttműködésről, a gyalogság és a tüzérség, a gyalogság és a harckocsik egyszerű koordinációjáról, valamint a légi{0}}földi hadműveletekről, valamint az egyéni katonák önálló műveleteiből a különböző ágakat és szolgálatokat, köztük a légierőt, haditengerészetet, haditengerészetet és haditengerészetet érintő közös műveletekké fejlődött. A gyalogság is átalakult a közvetlen tűzerejű harci egységből információszerzésért és tűzerőműveletekért felelős egységgé. Ennek érdekében az olyan országok, mint az Egyesült Államok és Európa, fejlesztik és látják el az egyes katonákat hőképfeldolgozó berendezésekkel, amelyek több funkciót és fejlettebb képességeket kínálnak. A katonák nappali-és-éjszakai harci képességeinek javítása mellett ezek a rendszerek integrálódnak az egyéni katonainformációs rendszerekkel és taktikai internetes hálózatokkal, hogy lehetővé tegyék a közös műveleteket más ágakkal, szolgálatokkal és baráti erőkkel. A közös hadműveletek követelményeinek való megfelelés érdekében az egyéni katonák hőképező berendezései a pusztán megfigyelési, keresési és célzási funkciók ellátásáról átfogó optoelektronikai rendszerré váltak, amelyek olyan képességeket integrálnak, mint a látható fény, a gyenge fénylátás, a lézercsoport/fúzió, a távolságmeghatározás, a számítás, a vezeték nélküli átvitel és a tűzvezérlési számítások. Alkalmazási szinten az egyedi hőkamerás berendezések mikro/kisméretű multifunkcionális hőkamerákká és könnyűfegyverekkel integrált optoelektronikus tűzvezérlő rendszerekké fejlődnek. Rendszerszinten az egyes hőkamerás berendezéseket fokozatosan beépítik a különböző országok által aktívan kifejlesztett „Future Soldier” harcrendszerekbe.

1.Az infravörös/termikus képalkotó technológia szerepe

A katonai területen az infravörös/hő képalkotó technológia elsősorban a következő három funkciót látja el:

1)Lehetővé teszi a képalkotó megfigyelést, felderítést, megfigyelést, útmutatást és egyéb műveleteket éjszaka és rossz látási viszonyok között. Nagy hatásos hatótávolságot kínál, és áthatol a könnyű ködön és füstön is, így képes az "egyirányú átlátszóság" elérésére azáltal, hogy teljes sötétségben vagy rossz látási viszonyok között információs előnyre tesz szert.

1. ábra: Az infravörös/termikus képalkotó eszközök által kínált "egyirányú átlátszóság" előnyei teljes sötétségben végzett harci műveletekben

Amint az 1. ábrán látható, az infravörös/hőképalkotó eszközök az "egyirányú átlátszóság" előnyeit biztosítják teljes sötétségben végzett harci műveletekben. Korom-fekete éjszakai körülmények között a látható fény (Visible) nem képes képet alkotni a jelenetről (balra). Ugyanakkor ugyanabban az időben és helyen tiszta hőképek (Thermal) nyerhetők a hosszú{5}}hullámú infravörös spektrumban, amely lehetővé teszi a személyzet, a járművek, az utak és az erdők azonosítását.

2. ábra: Az infravörös/termikus képalkotó eszközök köd áthatolási képessége

A 2. ábrán látható módon az infravörös/termikus képalkotó eszközök képesek áthatolni a ködön. Párás körülmények között a 4,9 km-re lévő torony előtti és mögötti épületek (Torony 4,9 km) halványan látszanak a látható fényképen (balra). A 640 × 480-as indium-antimonid (InSb) hőkamerával ugyanabban az időben és helyen rögzített közép-infravörös képen (jobbra) azonban ezek az épületek egyértelműen kivehetők.

3. ábra: Az infravörös/termikus képalkotó eszközök sűrű füstön való áthatolási képessége

A 3. ábrán látható módon az infravörös/termikus képalkotó eszközök képesek áthatolni a sűrű füstön. Az ajtón kifelé gomolygó sűrű füsttel rendelkező szoba látható fényképen (balra) csak a sűrű füst és a házon kívül terjedő pára látszik. Az ugyanabban az időben és helyen rögzített hosszú-hullámú infravörös képen (jobbra) azonban jól láthatóvá válik a helyiségben tartózkodó személy, akit a látható fényképen a füst eltakart, valamint a ház bal oldalán lévő részletek. Ez azt mutatja, hogy a hosszú hullámú infravörös sugárzás áthatol a füstön, így az általa blokkolt jelenetek "átlátszónak" tűnnek.

2)Passzívan fogadja a különböző infravörös sávokon vagy hullámhosszakon a hőmérséklet-különbségek, az emissziós különbségek vagy a jelenetek (beleértve a célokat és a háttereket) reflexiós eltérései által generált infravörös sugárzási jeleket. Ez a képesség lehetővé teszi az álcázott célpontok azonosítását, a célállapot észlelését és a rejtett célpontok észlelését. Erős rejtettségével és alacsony interferencia-érzékenységével megkönnyíti a taktikai meglepetés elérését.

4. ábra: Az infravörös/hő képalkotó technológia képessége az álcázott célpontok azonosítására

A 4. ábrán látható módon az infravörös/hőképalkotási technológia képes azonosítani az álcázott célpontokat. Az alacsony-fényű képalkotás elve a látható fény visszaverődésén alapul a jelenetek és tárgyak felületéről a képalkotáshoz. Ha a jelenet és a tárgyak felszíni tükröződései hasonlóak, az azonosítás nehézkessé válik (balra). Ezzel szemben a hőképalkotás elve a jelenetek és a tárgyak által kibocsátott infravörös sugárzáson alapul. Mindaddig, amíg hőmérséklet- vagy felületi emissziós különbségek vannak a helyszín és a tárgyak között, az észlelés és azonosítás lehetséges. Az azonos idő és jelenet hosszú-hullámú infravörös képén jól beazonosítható az erdőben álcaruhát viselő személy (jobbra), mert az álcázó ruha nem képes megismételni a környező környezet hőmérsékletét és felületi emissziós képességét.

5. ábra: Az infravörös/hőképalkotási technológia képessége a célállapot észlelésére

Amint az 5. ábrán látható, az infravörös/hőképalkotási technológia képes érzékelni a cél állapotát. A látható fényképen egy kisteherautó látható (balra). Az egy időben és helyen (jobbra) rögzített hosszú-hullámú infravörös képen nemcsak a kisteherautó látható, hanem az is jól látható, hogy a motorja nagyon forró, míg a hátsó kerekek minimális hőt mutatnak. Ez azt jelzi, hogy a teherautó leparkolt, de a motorja alapjáraton járt, és a parkolás időtartama hozzávetőlegesen annyi, amennyi idő alatt a hátsó kerékfelületek termikus egyensúlyba kerülnek a talajjal.

6. ábra: Hosszú{1}}hullámú infravörös kép egy tárolótartályfarmról

Ahogy a 6. ábrán látható, ez egy hosszú{1}}hullámú infravörös kép egy tárolótartályfarmról. Az olajból származó hő felmelegíti a tartályok tetejét, így a tetők szürkeárnyalatai tükrözik a tartályok töltöttségi szintjét. A fehér tetejű tárolótartályok nagyobb mennyiségű olajat tartalmaznak, míg a fekete tetejűek kevesebb olajat, vagy akár üresek is.

3) Olyan előnyöket kínál, mint a nagy pontosság, a kompakt méret, a könnyű kialakítás és az alacsony energiafogyasztás, így könnyen integrálható különféle fegyverrendszerekbe és platformokba.

2. Egyéni katona harci műveletek forgatókönyvei

A modern lokalizált hadviselésben az egyes katonák hőkamerás berendezéseinek tipikus működési forgatókönyvei közé tartozik a megfigyelés és felderítés, a célpont kijelölése és a lézeres irányítás, a kézi lőfegyverek célzása, a mesterlövész műveletek előre-fix helyzetekből, a célpontok precíz bevetése akadályok mögött vagy holttérben kézi lőfegyverekkel, valamint a „Jövőbeni” harci rendszerekbe való integráció.

2.1 Harctéri megfigyelés és felderítés

Az egyes katonák hordozható hőkamerákat használnak megfigyelésre és felderítésre éjszakai és rossz látási viszonyok között{0}}, és álcázott célpontok észlelésére is használhatók. Valójában a hőkamerák ugyanolyan hatékonyak nappali műveletek során is. Ha egy hordozható hőkamerát viszonylag nehéz, akkor a stabil használat érdekében állványra szerelhető (a 7. ábrán látható módon).

7. ábra: Az orosz hadsereg által felszerelt "Sych-4" kézi lézeres távolságmérő-hőkamera

A 7. ábrán látható módon az Orosz Hadsereg által felszerelt "Sych-4" kézi lézeres távolságmérő-hőkamera olyan kialakítású, amely lehetővé teszi, hogy a hordozható rendszerekre jellemző állványra szerelhető.

2.2 Célpontok kijelölése és útmutatás a sztrájkhoz

A megfigyelésen és felderítésen túl a kézi hőkamerák (8. ábra) olyan alkatrészekkel is integrálhatók, mint a szögmérő eszközök, a műholdas helymeghatározó rendszerek, a lézeres távolságmérők és a lézeres célpont-jelölők (9. ábra). Ez a kombináció lehetővé teszi a célpont szögkoordinátáinak és távolságának meghatározását, lehetővé téve a félig{3}}aktív lézeres precíziós-vezérelt lőszerek irányítását a nagy-értékű célpontok pontos becsapásához.

 8. ábra Egy katona stabilan használhatja a kézi hőkamerát megfigyelésre és felderítésre, ha két kézzel fogja. A képen a francia "Sophie" kézi hőkamera látható.

9. ábra A "Sophie" kézi hőkamera

A 9. ábrán látható módon a "Sophie" kézi hőkamerát (jobbra) olyan eszközökkel lehet integrálni, mint a szögmérő műszer, a műholdas helymeghatározó rendszer, a lézeres távolságmérő és a lézeres célpont-jelölő. Ez a kombináció lehetővé teszi a frontvonalon lévő katonák számára, hogy felderítést végezzenek, meghatározzák a célpontok helyzetét, és fél-aktív lézeres precíziós-vezérelt lőszereket irányítsanak a nagy-értékű "pontos célpontok" lecsapására.

2.3 Különleges műveletek és éjszakai harc

A sisakra szerelt hőkamerák nem csak a katonák megfigyelési és felderítési igényeit elégítik ki éjszaka (valamint nappali) és rossz látási viszonyok között, hanem felszabadítják kezüket fegyverek és felszerelések kezeléséhez, például kézi lőfegyverek célzásához és kilövéséhez vagy járművek vezetéséhez. A katonák lövési pontosságának fokozása érdekében közeli infravörös lézerfényt (pl. 808 nm hullámhosszú) kibocsátó lézerindikátor{3}}szerelhető a lőfegyverre. Ezzel egyidejűleg a sisakra{8}}szerelt hőkamerában egy gyenge-fényű éjjellátó modul is van (10. ábra). Ez lehetővé teszi a katonák számára, hogy lássák a lőfegyver lézerjelzője által a célpontra vetített közeli-infravörös pontot az éjszakai látó modul képén keresztül, ami hatékonyan célozza meg a célpontot, és lehetővé teszi számukra a tüzelést. Ezt a célzási módszert közvetett célzásnak nevezik.

10. ábra Az Egyesült Államok monokuláris AN/PVS-20 továbbfejlesztett, sisakra szerelhető éjjellátó eszköze

Ahogy a 10. ábrán látható, ez egy amerikai monokuláris AN/PVS-20 továbbfejlesztett sisak-szerelt éjjellátó eszköz. Két modult integrál egyetlen házban: egy alacsony-fényű éjjellátó modult (fent) és egy hűtetlen, hosszú{10}}hullámú infravörös hőkamerát (alul). Ha nincs használatban, az egész egység felfelé fordítható. Ez a kialakítás megfelel a katona kezek kiszabadításának szükségességének, és lehetővé teszi a megfigyelést éjszakai és rossz látási viszonyok között. A katona fegyvere integrált lézeres indikátorral van felszerelve, amely a gyenge megvilágítású éjjellátó modullal kombinálva megkönnyíti a közvetett célzást és a precíziós lövést.

2.4 Célzás és lövés kézi lőfegyverekkel

Két fő tényező járul hozzá az optikai irányzékkal ellátott kézi lőfegyverek pontosságának javításához:

Fokozott láthatóság-Az optikai irányzék objektívlencséjének rekesznyílása nagyjából egy nagyságrenddel nagyobb, mint az emberi szemé, így több fotonenergiát gyűjthet össze, és világosabb képet hoz létre.

Jobb áttekinthetőség és távolságmérés-Az optikai irányzékok nagyítást tesznek lehetővé (általában körülbelül 8-szoros), és mil-pontos irányzékkal vannak felszerelve a célpont távolságának mérésére, lehetővé téve a ballisztikai táblázatok alapján történő korrekciót.

A hőtávcsövek (11. és 12. ábra) amellett, hogy az optikai irányzékok funkcionalitását kínálják, a megfigyelés, a célzás és a precíziós fényképezés kihívásaira is választ adnak éjszakai (valamint nappali) és alacsony látási viszonyok között.

11. ábra Egy MP7-es géppisztoly, amely csak hőirányzékkal van felszerelve, és lehetővé teszi a katona számára, hogy nappal és éjszaka is precíziós lövést végezzen a célokra.

12. ábra Optikai irányzékkal kombinált hőirányzék, amely lehetővé teszi a katona számára, hogy nappal és éjszaka is precíziós lövést végezzen a célpontokra.

Éjszakai vagy rossz látási viszonyok között (például füst, por, köd, pára stb.) az emberi szem nem látja a célpontokat, így az egyes katonák nem használhatják a kézi lőfegyverekre szerelt optikai irányzékokat keresésre, célzásra és tüzelésre. Ezért, ha rendelkezésre áll a képesség a célpontok megfigyelésére és keresésére nappal és éjszaka, valamint rossz látási viszonyok között is, az egyes katonák harci hatékonysága fokozható.

Az egyéni katonák által felszerelt kézi lőfegyverek közé tartoznak a rohampuskák, géppisztolyok, könnyű géppuskák, mesterlövész puskák (13. ábra), rakétavető, visszarúgás nélküli puskák (14., 15. ábra), hordozható páncéltörő rakétarendszerek (16. ábra) és légijármű-elhárító rakétarendszerek (16. ábra). Mivel ezeknek a különböző kézi lőfegyvereknek a működési céljai és hatótávolsága eltérő, a könnyű, közepes és nehézfegyverek hőirányzékait úgy fejlesztették ki, hogy kompatibilisek legyenek velük.

13. ábra A francia hadsereg három-személyes harci csapata

Ahogy a 13. ábrán látható, ez a kép a francia hadsereg három-fős harci csapatát ábrázolja. Az egyik katona egy FR-F2 7.62 mm-es kaliberű mesterlövész puskával van felszerelve, amely egy „Kard” megfigyelő-tűzvezető mesterlövész puska távcsövével van felszerelve, amely 800 méteren belüli célpontokkal szemben precíz ponthalálozásra képes. Egy másik katona egy "Minimi" könnyű géppuskával van felfegyverkezve, amely hőirányzóval van felszerelve, amely területelnyomást biztosít az 1000 méteren belüli célpontok ellen. A harmadik katona egy "FAMAS" gépkarabélyt hord magánál, feladata a mesterlövész és a géppuskás fedezete.

14. ábra A "Carl Gustav" visszacsapó puska

Ahogy a 14. ábrán is látható, a bal oldali kép a "Carl Gustav" visszacsapó puska M3-as változatát ábrázolja, amely a francia "Kard" nappali{2}}és-éjszakai hőképes irányzékkal van felszerelve. Ez a konfiguráció lehetővé teszi a célzást és a tüzelést nappali és éjszakai körülmények között, valamint rossz látási viszonyok között{5}}.

15. ábra Optikai irányzékkal felszerelt M3 "Carl Gustav" visszacsapó puska.

16. ábra FGM-148 "Javelin" hordozható páncéltörő rakétarendszer

A 16. ábrán látható módon az FGM-148 "Javelin" hordozható páncéltörő rakétafegyverrendszer tűzvezérlő rendszere (Command Launch Unit) hosszú-hullámú infravörös hőirányítót alkalmaz pásztázó képalkotási technológiával. Ez lehetővé teszi a cél megszerzését nappali és éjszakai körülmények között, valamint rossz látási viszonyok között, megkönnyítve a rakéta kilövési paramétereinek kiszámítását és programozását.

17. ábra FIM-92 "Stinger" hordozható légvédelmi rakétarendszer

A 17. ábrán látható módon a FIM-92 "Stinger" hordozható légvédelmi rakétafegyverrendszer AN/PAS-18 hőirányzóval van felszerelve, amely lehetővé teszi a rakéta infravörös keresője számára, hogy célokat érjen el kilövés előtt nappali és éjszakai körülmények között, valamint rossz látási viszonyok között.

A hőirányzékok hatékonyságának maximalizálása érdekében működési hatótávjuknak meg kell haladnia a párosított kézi lőfegyverek lőtávolságát, vagy legalább meg kell egyeznie. Következésképpen a hőirányzékokat jellemzően három típusba sorolják működési tartományuk alapján: könnyű fegyverzetű hőirányzékok (LWTS), közepes fegyverzetű hőirányzékok (MWTS) és nehézfegyverzetű hőirányzékok (HWTS). Példa erre az egyesült államokbeli Raytheon által gyártott AN/PAS-13E hőirányzék-sorozat (18. ábra).

18. ábra AN/PAS-13E sorozatú hűtetlen hőirányzékok, az Egyesült Államok Raytheon gyártója

A 18. ábrán látható módon a Raytheon által az Egyesült Államokban gyártott AN/PAS-13E sorozatú hűtetlen hőirányzékok könnyű (LWTS), közepes (MWTS) és nehéz (HWTS) hűtetlen hőirányzékokat alkotnak különböző infravörös optikai lencsék és hűtetlen infravörös fókuszsík detektorok beépítésével. Ezek az irányzékok kettős látómezővel és 3-szoros elektronikus zoom funkcióval rendelkeznek, így alkalmasak különféle kézi lőfegyverekhez, különböző hatástávolsággal. Amellett, hogy hőirányzékként szolgálnak, önállóan is használhatók kézi hőkamerákként.

2.5 Sniper műveletek

A mesterlövész műveletek olyan harci módszerre utalnak, amelyben a gyalogság mesterlövész puskákat használ, hogy precíz csapásokat mérjen a látószögükön belüli célokra, jellemzően 1000 méter körüli távolságból. Például 2012. november 11-én, a nappali órákban a brit hadsereg egyik mesterlövésze sikeresen megsemmisített két tálib katonát a GPS{5}}2475 méteres távolságban egy L115A3 mesterlövész puskával. Azonban a mesterlövész műveletek elvégzéséhez nappali, éjszakai vagy rossz látási viszonyok között hőirányzó használata szükséges (19. ábra). Egyedül a mesterlövész puska hőirányzóval történő célszerzés hatékonysága korlátozott. Ezért a mesterlövészek gyakran egy kézi hőkamerára támaszkodnak a célpontok kereséséhez, az irányjelzések biztosításához és a távolságok méréséhez.

19. ábra: Egy kétfős csapat forgatókönyve mesterlövész hadműveletet hajt végre

Ahogy a 19. ábra mutatja, egy két-személyes mesterlövész csapat forgatókönyvében a mesterlövész (balra) egyNagy{0}}teljesítményű koaxiális mesterlövész puska hőirányzék (HISS-XLR), amely korlátozott hatékonysággal rendelkezik a célkeresésben. Ezért a megfigyelő (jobbra) aRecon V kézi hőkameracélpontok kereséséhez, iránymutatás biztosításához és távolságméréshez.

2.6 Optoelektronikus célzás – lézeres távolságmérő – tűzvezérlő rendszer kézi lőfegyverekhez

Jelenleg is van igény a kézi lőfegyverek egyoptoelektronikus célzó-lézeres távolságmérő-tűzvezérlő rendszer. Ennek fő oka, hogy a bevetési távolságok növekedésével (pl. 2000 méteren túl) jelentősen csökken a kizárólag emberi megfigyelésre és célzásra támaszkodó harci hatékonyság. A kézifegyverekoptoelektronikus célzó-lézeres távolságmérő-tűzvezérlő rendszer(20., 21. ábra) nem csak a katonák megfigyelési és pontos távolságtartási igényeit szolgálja ki éjszakai (valamint nappali) és kedvezőtlen időjárási/rossz{2}}látási viszonyok között, hanem megoldja a tüzelési paraméterek kiszámítását és megjelenítését is. Ez lehetővé teszi az egyszerű katonák számára is, hogy precíziós lövöldözést végezzenek kézi lőfegyverrel, így ez az egyéni katonarendszer kulcsfontosságú eleme.

20. ábra Amerikai hadsereg MK-47 "Striker" 40 mm-es automata gránátvető

Ahogy a 20. ábrán látható, az Egyesült Államok hadseregének MK{5}}47 "Striker" 40 mm-es automata gránátvetője egy terület-elnyomó fegyver, 2200 méteres hatótávolsággal. Fel van szerelve az AN/PWG-1 Lightweight Video Sight-val, amely egy televíziós kamerát, egy harmadik -generációs alacsony-fényű éjszakai látót, egy lézeres távolságmérőt, egy ballisztikus számítógépet és egy kijelzőt tartalmaz. Az AN/PAS-13 Heavy Thermal Weapon Sight-val (bal fent) együtt egy teljes elosztott optoelektronikus célzó-lézeres távolságmérő-tűzvezérlő rendszert alkot.

21. ábra XM25 gránátvető

A 21. ábrán látható módon az XM25 gránátvető integrált optoelektronikus célzást, lézeres távolságmérőt és tűzvezérlő rendszert alkalmaz. Ez a rendszer a tüzelési paraméterek kiszámításával és megjelenítésével foglalkozik, lehetővé téve a közönséges katonák számára, hogy nagy-pontosságú lövöldözést végezzenek kézi lőfegyverrel éjszakai (valamint nappali) és rossz látási viszonyok között.

Ha egy kézi lőfegyverek tűzvezérlő rendszere „három{0}}optikából” áll, a lövész látható és infravörös csatornákon keresztül észlelheti és azonosíthatja a célokat, lézeres távolságmérővel mérheti a távolságot, és az adatokat ballisztikus számítógéppel feldolgozhatja a tüzelési paraméterek generálásához. A célzási pont ezután közvetlenül megjelenik a képernyőn, így még a hétköznapi katonák is nagy-pontosságú lövéseket érhetnek el, amelyek hasonlóak a hivatásos mesterlövészekéhez.

2014-ben az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma (DARPA) elindította a Computational Weapon Optic (CWO) programot a „Super Smart Scope” (3S) kifejlesztésére. Ez a távcső fejlett hőképalkotási és éjszakai látási képességekkel van felszerelve a helyzetfelismerés és a célzás pontosságának fokozása érdekében (22. ábra). Többek között ballisztikai számítógépet, Applied Ballistics szoftvert és rádiós szinkronizálási funkciókat is integrál.

22. ábra Az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma a "Szuper Smart Scope" fejlesztése a Computational Weapon Optic (CWO) program keretében

Amint a 22. ábrán látható, az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma a Computational Weapon Optic (CWO) program keretében fejleszti a „Super Smart Scope”-t. Ez a távcső több funkciót is magában foglal, beleértve a látható fényt, a gyenge{4}}fénylátást, a hőképalkotást, a lézeres távolságmérőt, a ballisztikus számítógépet Applied Ballistics szoftverrel és a rádiós szinkronizálást. Ez lehetővé teszi, hogy még a közönséges katonák is végezzenek nagy pontosságú-lövést, hasonlóan a hivatásos mesterlövészekéhez.

A látótávolságon belüli vagy akadályok mögötti célpontok kézi lőfegyverrel történő pontos lövéséhez elengedhetetlen a célponttól való pontos távolságmérés. Ezért a lézeres távolságmérő beépítése a hőirányzékba az optimális választás lesz. A célpont távolságának mérése után a tüzelési paraméterek kiszámíthatók, lehetővé téve, hogy a hőirányzék természetes módon kézi lőfegyverek elektro-optikai tűzvezérlő rendszerévé fejlődjön. A kézi lőfegyverek ilyen integrált elektro-optikai tűzvezérlő rendszerével a közönséges katonák precíz lövéseket végezhetnek mind a látótávolságon-, mind a látótávolságon túli-látható Ebből a célból az Egyesült Államok kifejlesztette a „Target Acquisition Day/Night Fire{10}}Control system” (TA D/N FCS) rendszert az XM25 gránátvetőhöz. Prototípusát eredetileg a mára-elhagyott XM29 „Objective Individual Combat Weapon System” (OICW) számára fejlesztették ki, amint az a 23. ábrán látható.

23. ábra Az XM29 "Objective Individual Combat Weapon System" (OICW), úttörő a globális egyéni katonafegyverfejlesztésben

Ahogy a 23. ábrán is látható, az XM29 „Objective Individual Combat Weapon System” (OICW), amely az egyéni katonafegyverek fejlesztésének globális trendjeihez vezetett, elsősorban három fő alkatrészből áll: egy 5,56 mm-es kis-kaliberű géppuskából (alsó), egy 20 mm-es automatikus gránátvetőből és egy}elektromos{5}vezérlőrendszerből (középső tűz).

A "Célpont-gyűjtő nappali/éjszakai tűz{0}}vezérlőrendszer" (TA D/N FCS) egy látható fényű irányzékot, egy hűtetlen hőleképező modult, egy lézeres távolságmérőt/lézeres pontjelölőt, hőmérséklet- és nyomásérzékelőket, egy ballisztikus számítógépet és egy biztosíték{1}beállító eszközt tartalmaz. A hőképes videót tükör segítségével vetítik a látható fényre, míg az olyan adatok, mint a lézeres távolságmérés, a szálkereszt és a célzási korrekciós pontok a hőkamera modul mikro-kijelzőjén jelennek meg a katona megfigyelése céljából. Ez a kialakítás megfelel a nappali és éjszakai harci műveletek követelményeinek, amint azt a 24. ábra szemlélteti.

24. ábra Az Egyesült Államok hadserege az afganisztáni hadszíntéren üzembe helyezte az XM25 gránátvetőt, amely a „Célmegszerzés nappali/éjszakai tűz-vezérlőrendszerével” (TA D/N FCS) van felszerelve az afganisztáni hadszíntéren a műveletek ellenőrzésére.

Az Egyesült Államok hadserege integrálta a "Célmegszerzés nappali/éjszakai tűz-vezérlőrendszerét" (TA D/N FCS) az XM25 gránátvetőbe. A katona működés közben a célkereszt középpontját a célpont célpontjához igazítja, lézeres távolságot hajt végre, kiválasztja a célhoz képest a kívánt robbanási távolságot, és a rendszer a kilövés előtt automatikusan programozza a gránát biztosítékát a számított tüzelési paraméterekkel. Egy külső GPS-vevőhöz csatlakoztatva a célkoordináták megszerzéséhez a rendszer pontos csapásokat tesz lehetővé az akadályok mögötti célpontok ellen.

Ha a „hármas{0}}optika” irányzékot elektromosan vezérelt tartóval és vezérlőkarral kombinálják, akkor egy távoli-vezérelt mesterlövész fegyver állomást alkothat. Ez kiküszöböli annak szükségességét, hogy a katonák hosszabb ideig rejtve maradjanak előre beállított pozíciókban, így biztonságos helyről hajthatnak végre mesterlövész hadműveleteket, amint az a 25. ábrán látható. A „hármas-optikai” irányzék a jövőbeni egyéni katonafegyver-rendszerek kulcsfontosságú eleme, amely lehetővé teszi mind a közvetlen célzást, mind a lövést a hőkijelzőn keresztül.

25. ábra: A „hármas-optika” irányzék elektromosan vezérelt tartóval és vezérlőcsatlakozóval egy távoli-vezérelt mesterlövész fegyverállomás kialakításához

A 25. ábrán látható módon a „hármas-optika” irányzék elektromosan vezérelt tartóval és vezérlőkapcsokkal való integrálása lehetővé teszi egy távoli-vezérelt mesterlövész fegyverállomás létrehozását. Ez kiküszöböli annak szükségességét, hogy a katonák hosszabb ideig rejtőzködjenek az előre beállított pozíciókban, így biztonságos helyről hajthatnak végre mesterlövész hadműveleteket. Az ábrázolt rendszerben a távoli-vezérelt nagy-kaliberű mesterlövész puska fegyverállomás elosztott architektúrát alkalmaz hármas-optikai célzójához.

2.7 „Jövő katona” harci rendszer

A „Future Soldier” harcrendszer az egyes katonák integrált informatizált felszerelési rendszere. A taktikai internethez kapcsolódva a katonát információs és harci csomóponttá alakítja a szélesebb hadműveleti hálózaton belül. Ez a rendszer olyan kihívásokkal foglalkozik, mint a harctéri helyzetfelismerés, műveleti tervezés, összehangolt/közös harcvégrehajtás és logisztikai támogatás, miközben maximalizálja az egyes katonafegyverek harci hatékonyságát. A német „GLADIUS” New Future Soldier Programban a rendszer nyolcféle hőkamerát tartalmaz (26. ábra).

26. ábra Németország "GLADUS" új jövő katonái programja

Amint a 26. ábrán látható, a német GLADIUS New Future Soldier Program rendszerösszeállítása tartalmaz egy alaprendszert, amely magában foglalja az "Éjjellátó szemüveget IR modullal", a háromféle hőkamerát tartalmazó felderítő berendezést és a hatféle kézi lőfegyverhez konfigurált hét modellből álló fegyvertartozékokat (termikus irányzékokat).

Franciaország „Jövő Katona” harcrendszere a"Integrált gyalogsági felszerelés és kommunikációs rendszer (FELIN)",amely több hőképalkotó berendezés modellt is magában foglal. Ez a rendszer mindkettőre vonatkozikaz egyes katonák közötti koordináció és közös műveletek(27–29. ábra) ésaz egyes katonák és más katonai ágak közös műveletei. A példák közé tartozik a harctéri célpontok kijelölése, valamint a légi tűzerő vagy tüzérségi csapások irányítása a célpontok precíz bevetése érdekében.

27. ábra Franciaország FELIN egyéni katona fegyverrendszere

Ahogy a 27. ábrán látható, a „hármas-optikai” irányzék a jövőbeni egyéni katonafegyverrendszerek kritikus eleme. A kép a francia FELIN egyéni katona fegyverrendszert ábrázolja, ahol a katona a gépkarabély elülső markolatán elhelyezett gombokkal irányíthatja a hőirányítót célzás közben.

28. ábra A francia FELIN egyéni katonarendszer hőirányítója

Amint a 28. ábrán látható, a francia FELIN egyéni katonarendszer hőirányítójának hőképe továbbítható a sisakra-szerelt kijelzőre, lehetővé téve a katonák számára, hogy közvetett célzást és tüzelést hajtsanak végre a FAMAS géppuskával.

29. ábra Francia „Jövő katona” harcrendszere

Ahogy a 29. ábrán látható, ez a francia „Jövő Katona” harci rendszer{1}}az „Integrated Infantry Equipment and Communications” (FELIN) rendszerének működési forgatókönyve. Egy földön fekvő katona egy "JIM MR" kézi hőkamerát használ megfigyelésre, és egy másik katonát, aki fedezékül egy fa mögött áll, egy "Kard" nappali-és-éjszakai irányzékkal felszerelt "FAMAS" géppuskával irányítja a célpontokat.

A „Future Soldier” harci rendszer egyszerűsített változata lehetővé teszi a „nézd meg, lőd le” koncepcióját azáltal, hogy a hőirányzékokat sisakra{0}}szerelt kijelzőkkel integrálja. Ez lehetővé teszi a katonáknak, hogy célpontokba ütközzenek anélkül, hogy fel kellene emelniük és célozniuk kellene a puskájukat (30. és 31. ábra). Városi vagy dzsungel környezetben, ahol gyakran rossz a látási viszonyok vagy korlátozottak a rálátás, a célpontok közelről jelenhetnek meg, így kevés idő marad a hagyományos célzásra. Ezzel a rendszerrel a katonák azonnal lőhetnek, amint látják, hogy a cél{6}}valóban eléri a „látni, lőni”.

 30. ábra: hőirányítók integrálása sisakkal-szerelt kijelzők a „Lásd, lődd” eléréséhez

31. ábra A hőirányzékok integrálása sisakra-szerelt kijelzőkkel lehetővé teszi a "nézd meg, lődd le" képességet nehéz géppuskalövésekhez.

Egyedi hőképalkotó berendezések az Egyesült Államokban

Az amerikai hadsereg nagy hangsúlyt fektet az egyes katonák hadműveleti képességeinek fejlesztésére. Ez nemcsak a különféle célokra szabott kézi lőfegyverek sokféle kifejlesztésében és gyártásában mutatkozik meg, hanem az egyes katonák számára készült hőkamerás berendezések széles skálájában is. Ide tartoznak többek között a hordozható hőkamerák, a kézi hőkamerák, a kézi lőfegyverekhez való hőfegyver-irányzékok, a csíptetős-hőirányzók, a hőkamerás monokulárok, a hőkamerás távcsövek, a hőkamerákon lévő klip-és a sisakra-szerelt hőkamerák.

A második -generációs hőképalkotási technológia fejlődése az Egyesült Államokban felülmúlta az első-generációs hőképalkotási technológia méretéből, súlyából, költségéből és megbízhatóságából adódó korlátokat. Ennek eredményeként az egyesült államokbeli egyedi hőképalkotó berendezések világelső{5}}szintet értek el minden tekintetben, beleértve a szerkezeti sokféleséget, a modellválasztékot, a funkcionális teljesítményt, a telepítési léptéket és a gyakorlati felhasználást. Ennek a vezetésnek a legfontosabb megnyilvánulásai a következők:

1) Három atmoszférikus sebességváltó ablak lefedettsége
Az amerikai hadsereg egyedi hőkamerákat fejlesztett ki és telepített, amelyek spektrális választartománya lefedi mindhárom légköri átviteli ablakot: rövid-hullámú infravörös (1 μm–2,5 μm), közép-hullámú infravörös (3 μm–5 μm) és hosszú-hullámú infravörös (8 μm).

2) Több technológiai út párhuzamos fejlesztése
A második -generációs egyéni hőkamerás program sikerének biztosítása érdekében az Egyesült Államok több technológiai út párhuzamos fejlesztésének stratégiáját követte. A képalkotó módszerek tekintetében a megközelítések közé tartozik az optomechanikus pásztázó képalkotás, az elektronikus pásztázó képalkotás és a bámulatos képalkotás. Az infravörös fókuszsík detektorok tekintetében mind a hűtött, mind a hűtetlen típusokat továbbfejlesztették. A detektoranyagok szempontjából kvantum- típusú anyagok, például higany-kadmium-tellurid (HgCdTe), indium-antimonid (InSb), platina-szilicid (Pt:Si), ólom-szelenid (PbSe) és indium-gallium-arzenid/gallium-arzenid (In1₋ₓAsGa)/Ga/Ga mellett termikus- típusú anyagok, például bárium-stroncium-titanát (BST), ólom-cirkonát-titanát (PZT) kerámiák, vanádium-oxid (VOₓ) és amorf szilícium (-Si) vékonyrétegek. Történelmileg a legfejlettebb technológiát-a 6-fokozatú termoelektromos hűtő-hűtött, 40×16-elemes HgCdTe TDI fókuszsík detektor optomechanikai letapogatással- fejlesztették ki először, és nagyszabású gyártást és bevezetést jelentett. A hűtetlen fókuszsík detektortechnológiát, amely bizonyos műszaki kockázatokat hordozott magában, csak az érettség elérése után alkalmazták nagyüzemi gyártásra és telepítésre.

3) A hűtetlen hosszú{1}}hullámú infravörös fókuszsík tömbök két technológiai megközelítése

A hőképalkotási technológia globális vezető szerepének megőrzése érdekében az Egyesült Államok az 1980-as évek végén minősített kutatást és fejlesztést kezdeményezett a hűtetlen hosszú{0}}hullámú infravörös fókuszsík tömb (FPA) technológiával kapcsolatban. E technológia sikerének biztosítása érdekében az Egyesült Államok két párhuzamos technológiai megközelítést alkalmazott: a hibrid ferroelektromos FPA technológiát és az integrált mikrobolométer -típusú vanádium-oxid (VOx) FPA technológiát. Az 1990-es évek elejére, amikor ezt a kutatást feloldották, áttörést értek el mind a hűtetlen FPA-technológiákban,{8}}a bárium-stroncium-titanát (BST) kerámiaanyagokat használó ferroelektromos típusban, mind a vanádium-oxid (VOx) vékonyrétegeket használó mikrobolométeres típusban. A kétféle hűtetlen FPA-t használó hőkamerákat sikeresen kifejlesztették,{10}}tömegesen gyártották és bevezették, így az Egyesült Államok körülbelül 15 évre vezet a hűtetlen hőképalkotási technológia területén. Ezt követően az amorf szilícium (-Si) vékony{15}}anyagon alapuló, hűtetlen hosszú{13}}hullámú infravörös FPA technológiát is sikeresen fejlesztették ki, és a megfelelő hőkamerákat tömeggyártásba és bevezetésbe kezdték. Ma a ferroelektromos, a vanádium-oxid és az amorf szilícium hűtetlen FPA-technológiák jelentik a három fő megközelítést.

4) Öt generációs hűtetlen fókuszsík tömb kifejlesztése

Annak érdekében, hogy megőrizze vezető szerepét az egyéni katonák hőképalkotási technológiájában, az Egyesült Államok folyamatosan haladt a hűtetlen FPA technológia öt generációján keresztül (lásd az 1. ábrát), amelyet a detektorformátum és a pixelosztás jellemez:

Első generáció: 51 μm × 51 μm pixelosztás, például 320 × 240 formátumban.

Második generáció: A pixelosztás 25 μm és 35 μm között, 320 × 240, 160 × 120 és 640 × 480/512 formátumokkal.

Harmadik generáció: 17 μm × 17 μm pixelosztás, olyan formátumokkal, mint a 320 × 240, 640 × 480/512 és 1024 × 768.

Negyedik generáció: 12 μm × 12 μm pixelosztás, a következő formátumokkal: 206 × 156, 320 × 240, 640 × 480/512 és 1024 × 768.

Ötödik generáció: 5 μm × 5 μm pixelosztás, például 1280 × 720 formátumokkal.

Ezekben a generációkban a hűtetlen FPA-k zajegyenérték-hőmérséklet-különbsége (NETD) az első generációs körülbelül 100 mK-ról a legújabb generációban már 10 mK-ra javult (a relatív f/1 körüli rekesznyílás mellett).

Az Egyesült Államok a fókuszsík tömb (FPA) specifikációinak átfogó skáláját fejlesztette ki, beleértve:

160 × 120 (negyed VGA)

320 × 240/256 (Fél TV formátum vagy Fél VGA)

640 × 480 (teljes TV formátum vagy VGA)

1024 × 768 (Quasi-High Definition TV formátum vagy QXGA)

1920 × 1080 (High Definition TV formátum vagy HDTV).

1. ábra: A hűtetlen fókuszsík-technológia öt generációjának folyamatos fejlesztése az Egyesült Államokban

Amint az 1. ábrán látható, az egyes katonák hőképalkotási technológiájában való vezető szerep biztosítása érdekében az Egyesült Államok folyamatosan haladt a hűtetlen fókuszsík-technológia (FPA) öt generációján keresztül. Az ábra szemlélteti a technológiai fejlődést 1996 és 2012 között.

5) Közös komponensek, modulok és komplett rendszerek fejlesztése az egyéni katona hőképalkotáshoz

Az Egyesült Államok egyidejűleg közös komponenseket, közös modulokat és komplett közös rendszereket fejlesztett ki az egyes katonák hőképalkotásához. A képfeldolgozó szoftvert úgy tervezték, hogy a felhasználó-konfigurálható és személyre szabható legyen, jelentősen csökkentve a méretet, a súlyt és az energiafogyasztást. Ez a megközelítés hatékonyan teljesíti az egyes katona hőkamerák "méret, súly és teljesítmény" (SWaP) korlátait.

6)Az egyéni hőkamerák változatos formái
A hűtetlen hőleképező közös alkatrészek és modulok fejlesztése csökkentette az egyedi hőkamerák kutatásának, fejlesztésének és gyártásának műszaki akadályait. Ez lehetővé teszi a kis- és közepes méretű{1}}vállalatok számára, hogy eszközök széles skáláját tervezzék és gyártsák, beleértve a hordozható hőkamerákat, kézi hőkamerákat, monokuláris hőtávcsöveket, binokuláris hőtávcsöveket, hőfegyver-irányzékokat és sisakra{2}}szerelt hőkamerákat. A rendelkezésre álló modellek száma meghaladja a 100-at, ugyanakkor növeli e rendszerek megbízhatóságát, élettartamát és taktikai használhatóságát.

7)Sokoldalú alkalmazási szoftver fejlesztése egyéni hőkamerák számára
Fejlett és funkciókban{0}}gazdag alkalmazásszoftvert fejlesztettek ki és vezettek be az egyes hőkamerák számára. Ezek közé tartozik a nem-egyenetlenség-korrekció különféle módjai, többféle irányzék/szálkereszt opció, hőkép-távolság-meghatározási képességek, különféle képfeldolgozási módok, pszeudoszín és "intelligens színezés", radiometrikus hőmérsékletmérés, hőképek egyesítése látható/alacsony fényű képekkel, valamint hővideó és keretes{4}}képek tárolása. Ezek a fejlesztések jelentősen javítják a képminőséget, miközben bővítik és finomítják a funkcionális képességeket.

8)Több érzékelő integrálása hőkamerákkal
Az egyedi hőkamerák ma már különféle érzékelőket integrálnak, például látható{0}}fénykamerákat, lézeres távolságmérőket, lézeres kijelölőket, GPS-vevőket, mikro-giroszkópokat, barometrikus magasságmérőket és dőlésmérőket, ezáltal bővítve funkcióikat.

9)Beépített{0}}tárhely beépítése
Az egyes hőkamerákhoz beépített-tárhely került, amely lehetővé teszi a videók és képek rögzítését, valamint a küldetés-utáni lejátszást.

10)Bluetooth vagy Wi{0}}Fi hozzáadása
A Bluetooth vagy a Wi{0}Fi integrálása az egyes hőkamerákba lehetővé teszi a vezeték nélküli távvezérlést, a rögzített videók vagy képek hálózaton keresztüli megosztását, valamint a hálózaton{1}}kompatibilis eszközökön, például okostelefonokon, táblagépeken és televíziókon való lejátszást.