DISPOSITIVOS DE VISIÓN NOCTURNA PARA ENVÍOS (Parte 1)
VOLKOV Viktor Genrikhovich, candidato de ciencias técnicas, profesor asociado
Los dispositivos de visión nocturna (NVD) se utilizan ampliamente para observar y apuntar a al anochecer y por la noche .
Las características de los dispositivos de visión nocturna a bordo son: una función adicional en relación con las estaciones de radar (radares) a bordo en los casos en que los radares son ineficaces (en presencia de contramedidas electrónicas , la necesidad de detectar objetivos voladores de alta velocidad a corta distancia, permitiendo la navegación en estrechos estrechos o para observar la costa durante los aterrizajes); requisitos menos estrictos en cuanto a peso y dimensiones en comparación con los requisitos de los NVG para vehículos blindados o los NVG de aviación.
Los dispositivos de visión nocturna a bordo se pueden instalar en barcos de superficie y submarinos.
Se pueden fabricar en forma de sistemas de televisión de bajo nivel (LTVS) [ 1], dispositivos de visión nocturna de pulso activo (dispositivos de visión nocturna AI) [2, 3], dispositivos de imágenes térmicas (TVD) [4], así como en forma de sistemas multicanal [3], incluidos todos los anteriores dispositivos en varias combinaciones.
Los sistemas multicanal pueden incluir cámaras de televisión en color diurnas [5], telémetros láser [6] y radares de seguimiento de objetivos [7].
Todos los dispositivos están instalados en plataformas giroestabilizadas, que están montadas en columnas de soporte (para barcos de superficie) y en mástiles de elevación de periscopio (para submarinos). En la sala de control del barco hay una pantalla para controlar dispositivos de visión nocturna o un sistema multicanal.
Es posible ver el espacio horizontal y verticalmente a cierta velocidad. Echemos ahora un vistazo más de cerca a todos los tipos indicados de dispositivos de visión nocturna a bordo de barcos y sistemas multicanal basados en ellos.
NTVS “NVG-500” “Chibis” [8 ], diseñado para su instalación en barcos de todas las clases y propósitos, es un medio autónomo de observación cuando un barco se mueve en áreas de navegación intensa con visibilidad limitada, para asegurar maniobras en áreas estrechas de aguas portuarias y radas, orientación en la zona costera y lechos de ríos.
NTVS es especialmente conveniente para conducir hidroalas de alta velocidad, realizar operaciones de rescate y búsqueda en el mar y resolver problemas de servicios de seguridad y vigilancia.
El complejo NTVS consta de una cámara de televisión instalado en un dispositivo de soporte giratorio, un giroestabilizador con corrección horizontal, un panel de control con un monitor de TV incorporado que permite una rotación suave y discreta de la cámara de TV a lo largo del rumbo del barco, un monitor de TV externo, una fuente de alimentación con información de video unidad de generación, tres iluminadores IR.
La vigilancia se realiza desde dos monitores de TV.
La orientación de la embarcación se realiza mediante marcadores luminosos en la pantalla del monitor de TV.
Detección El alcance a nivel natural de iluminación nocturna (ENO) 3×10-3 lux es: cabezas de nadador, troncos — 0,3 km, barcos — 0,9 km, costas — 1 km, barcos — 5 km.
El ángulo del campo de visión puede ser opcionalmente 10×70, 12×90, 15×110.
El rango de iluminación de funcionamiento es 10 -4 — 104 litros.
El sector de visualización y la velocidad de rotación de la cámara de televisión son respectivamente ±1800 y 0 – 8 grados/s en sentido horizontal, y +50 a –150 y 0 – 1,5 grados/s en sentido vertical
La precisión de la estabilización del campo de visión vertical es de 30′, la resolución es de al menos 300 líneas de TV, el peso (según la configuración) es de 70 a 100 kg, el consumo de energía es 50 W (sin focos), tensión de alimentación 27 V.
El brillo de la pantalla del monitor de TV se puede ajustar automáticamente dependiendo de los cambios en la iluminación ambiental dentro del rango de 10-4 — 102 lux.
La foto 1a muestra una muestra de un NTTV típico [ 9], y foto 1b, carácter típico de la imagen en NTVS.
a — una vista típica del NTV de un barco;
b – naturaleza típica de la imagen observada en el NTVS en comparación con la imagen observada en una cámara de televisión en color durante el día;
en – imagen observada en una cámara de televisión en color durante el día
Foto 1.
Bell Aerospace y Technologies Corp. ALLMTV (All – Light Level Marine Television Camera) [10] desarrolló un NTTV basado en un intensificador de imagen de tercera generación acoplado a una matriz CCD.
La exploración del intensificador de imagen permite atenúa la luz 3×104 veces y proporciona observación tanto de noche como en un día soleado.
NTVS tiene un ángulo de campo de visión diagonal que se puede cambiar usando una lente de zoom dentro del rango de 2,5 — 250.
El rango operativo espectral de NTTV es de 0,55 a 0,95 micrones, la resolución en dirección horizontal es de más de 500 líneas de TV con una resolución de 1032 píxeles por línea y la relación señal-ruido es de 40 dB. NTTV tiene una masa de 21,4 kg, dimensiones O203x483 mm, consumo de energía 30 W, tensión de alimentación 20 V, rango de temperatura de funcionamiento de –20 a +600 C.
Bajos contrastes de observación típica Los objetos en la superficie del agua hacen que el uso de AI NVG como equipo de vigilancia a bordo de barcos sea especialmente efectivo [11].
Además, los AI NVD brindan la capacidad de observar de noche con una transparencia atmosférica reducida (neblina, lluvia, niebla, nevadas, etc.), así como cuando se exponen a potentes interferencias lumínicas [2, 3]. El AI TV NVD descrito en [11] se creó sobre la base de un intensificador de imagen de segunda generación junto con una cámara de TV PTU-64 basada en el supersilicio LI-702-4.
El aumento del dispositivo de observación fue de 15,x, el ángulo del campo de visión en el modo pasivo fue de 1,5×1.170 y en el modo de pulso activo (AP) fue de 42×21′. El mismo ángulo de iluminación tenía un iluminador láser pulsado, fabricado sobre la base de un emisor semiconductor láser pulsado con una potencia de radiación promedio de 0,2 W, una longitud de onda de 0,85 μm, una frecuencia de 5,2 kHz y una duración del pulso de radiación de 100 ns.
Cuando el dispositivo funcionaba en modo pasivo y AI en condiciones de transparencia atmosférica normal, nivel ENO = (3 – 5)10-3 lux y rugosidad de la superficie del mar de hasta 1 punto, el rango de reconocimiento de la cabeza del buzo era de 0,25 y 0,9 km. , respectivamente, embarcaciones (a bordo) de 0,65 y 2 km, embarcaciones pequeñas de 0,8 y 3,2 km, embarcaciones grandes de 3,2 y 5 km, pequeños remolcadores de 5 y 8 km. La ventaja del modo AI aquí es obvia.
AI TV NVD “Tuman-07” [12], diseñado para proporcionar navegación nocturna a embarcaciones de todas las clases, tiene un alcance de reconocimiento de embarcaciones de 1 km, altura del cuerpo humano de hasta 0,4 km.
El alcance de reconocimiento en niebla con un alcance visual meteorológico (MVR) de 200 m es de 0,6 km, y con un VLR igual a 50 m – 150 m.
La precisión de la medición del alcance es ± 10 m, el ángulo del campo de visión en modo pasivo es 110, el modo AI es 3°60, el consumo de energía es inferior a 6 W, el peso (sin monitor de TV) 1,1 kg, las dimensiones 300x150x70 mm.
AI TV NVD Sea Lynx [13] (foto 2), diseñado para monitorear y navegar embarcaciones en mares y ríos y utilizado en combinación con otros sistemas de navegación, tiene un rango de detección de embarcaciones en modo pasivo de 0,5 km, en modo activo-continuo 0,7 km, modo AI 1 km.
El alcance de reconocimiento es respectivamente de 0,15 km, 0,3 km y 0,6 km. La profundidad del espacio visto cuando se trabaja en modo AI es de 50 a 350 m, el ángulo del campo de visión es de 6×4,80 (9×60), resolución de 450 líneas de TV, consumo de energía de 60 W cuando se alimenta con 24 V o de la red ~220 V (50 o 60 Hz).
Las dimensiones y el peso son respectivamente para la unidad óptico-electrónica 190x430x370 mm y 15 kg, para un monitor de TV con una diagonal de pantalla de 9 pulgadas 230x250x220 mm y 6 kg, unidad de control 95x350x305 mm y 10 kg. La naturaleza de la imagen observada en AI TV NVD se muestra en la foto 3.
Foto 2. AI TV NVD Sea Lynx
a – bote con remeros (vista lateral);
b – lo mismo, vista desde la popa;
c – cabeza de buzo;
g – remero en un bote y figura de un buceador
Foto 3. La naturaleza de la imagen observada en AI TV NVD:
Todos los NVD de IA considerados utilizaban iluminadores láser pulsados basados en emisores semiconductores láser pulsados por inyección.
Tienen alta eficiencia, peso, dimensiones y consumo de energía mínimos y características de alto rendimiento.
Pero existen iluminadores pulsados basados en láseres semiconductores con bombeo de electrones (PLEN) [14].
Si bien son inferiores a los emisores semiconductores láser de inyección en términos de eficiencia, tienen una ventaja importante: generan pulsos de radiación cortos (hasta 5 ns) y potentes (hasta 15 MW) a una frecuencia inferior a 15 Hz.
Esto crea condiciones favorables para suprimir la radiación retrodispersada en la atmósfera y la radiación de interferencia luminosa.
La masa de dicho iluminador no supera los 22 kg, dimensiones 310x310x150 m, consumo de energía 30 W [14].
Para los barcos donde las restricciones en estos indicadores no juegan un papel importante, un AI TV NVD con dicho iluminador se puede usar de manera efectiva para observar varios objetos en la superficie del agua.
AI TV NVD con un iluminador basado en PLEN proporciona al nadador un rango de visión nocturna de hasta 1 km cuando se ajusta la profundidad de visibilidad entre 3 y 30 m, tiene un ángulo de campo de visión ajustable entre 1,5 y 150 y una resolución de 300 líneas de TV [ 14].
Si hay contrastes de temperatura suficientemente altos de los objetos de observación en la superficie del agua, se pueden utilizar observaciones TVP.
Los principales parámetros de dichos dispositivos se dan en la tabla. 1, su apariencia en foto 4, 5, vista del panel de control en la foto 6.
Tabla 1. Parámetros principales de dispositivos termográficos a bordo (según los folletos de la empresa)
a – TVP V3800 (TVP TICM II) en combinación con un radar; Imagen del barco observada desde el monitor de TV de este dispositivo:
b – contraste negativo,
c – contraste positivo; módulos generales del dispositivo:
g – dispositivo fotodetector y unidades de escaneo de imágenes óptico-mecánicas unidad,
d – unidades electrónicas.
Foto 4.
a – Ofelios;
b – ÁTICA;
en – HDIR;
g – VAMPIR.
Foto 5. TVP:
Foto 6. a, b – unidades típicas de seguimiento y control para dispositivos de visión nocturna a bordo de barcos
En TVP, la imagen se puede observar a discreción del operador en contraste negativo (foto 4b) o positivo (foto 4c).
Sin embargo, en contrastes de baja temperatura, el rango de reconocimiento en TVP cae bruscamente.
Además, el fondo que rodea el objetivo, la superficie del mar y la línea del horizonte son poco visibles en el TVP. En este sentido, los sistemas de barcos multicanal se utilizan ampliamente.
Literatura.
1. Volkov V.G. Sistemas de televisión de ultra alta sensibilidad./Equipos especiales, 2002, 4, p. 2 – 11.
2. Volkov V.G. Dispositivos de visión nocturna de pulso activo./Equipos especiales, 2002, núm. 3, p. 2 – 11.
3. Geykhman I.L., Volkov V.G. Conceptos básicos para mejorar la visibilidad en condiciones difíciles. M., Nedra-Business Center”, 1999, 286 págs.
4. Volkov V.G., Kovalev A.P., Fedchishin V.G. Dispositivos termográficos de nueva generación./Equipos especiales, 2001, núm. 6, p. 16 – 21, 2002, N° 1, pág. 18 – 24, 26.
5. Volkov. V.G. Sistemas de televisión de pequeño tamaño. Revista nº 5591, M., STC Informtekhnika, 2000, 157 págs.
6. Volkov V.G. Telémetros láser portátiles./Equipos especiales, 2001, nº 6, p. 2 – 13.
7. Jane's Weapon Systems, EE.UU., 2004.
8. Dispositivo de visión nocturna PNV-500 “Chibis”. Prospect PA KOMZ, RF, Tartaristán, Kazán, 1990.
9. Garantizamos una visión clara. Óptica y Optrónica para la marina. Prospecto de Zeiss Optronic GmbH, Alemania, 2004.
10. Jane's Ship Weapon Control Systems, EE.UU., 2003, p. 64.
11. Volkov V.G. Aplicación de dispositivos de vigilancia por impulsos activos para la visión de objetos marinos./Problemas de tecnología de defensa, ser. 11, 1995, número. 1 – 2 (144 – 145), pág. 8 – 11.
12. Sistema de vigilancia de visión nocturna activa antivaho “Foman-07”. Prospect NPP Senet, RF, M., 1992.
13. Sea Lynx. Localizador láser de visión nocturna. Folleto de TURN Ltd. RF, M., 2000.
14. Golchenko A.N., Olikhov I.M. Láser semiconductor con bombeo de electrones: una nueva fuente de radiación de pulso corto/Electronics Industry, 1996, No. 3, p. 65 72.