Технология наблюдательных приборов “день/ночь”..
ВОЛКОВ Виктор Генрихович,
кандидат технических наук, доцент
ТЕХНОЛОГИЯ НАБЛЮДАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ “ДЕНЬ/НОЧЬ” (Окончание. Начало в № 6, 2002)
На объектах бронетанковой техники (танки, боевые машины пехоты, боевые разведывательные машины и пр.) установлены перископические приборы наблюдения “день/ночь” командира. Они состоят из ночного канала на базе ЭОП и из дневного канала с разделенными окулярами. Такие приборы вместе с другими приборами наблюдения и прицеливания для бронетанковой техники заслуживают отдельного рассмотрения. Поэтому здесь ограничимся приведением лишь характерных примеров (табл. 1, № 6, 2002). На рис. 1 дана типичная оптическая схема прибора командира, где 1 объектив ночного канала, 2 – ЭОП, 3 – окуляр ночного канала, 4 – дневной канал. На фото 1а показан внешний вид прибора LRS-7 фирмы Delft Sensor Systems (Нидерланды), на фото 1б – прибора SS122 фирмы GEC Sensors (Великобритания).
Рис. 1. Оптическая схема прибора командира
Фото 1а) Прибор LRS-7;
Фото 1б) прибор SS 122
На фото 2 показан внешний вид комбинированного командирского прибора ТКН-3КМ [18]. Кроме пассивно-активных приборов такого типа, в ПО НПЗ создан активно-импульсный комбинированный командирский прибор ночь/день” ТКН-АИ (фото 3) [18, 19]. За счет высокой помехозащищенности его ночной канал может работать днем в активно-импульсном режиме, который допускает также в ночных условиях точное измерение дальности и функционирование при пониженной прозрачности атмосферы. Оба прибора выполнены на базе ЭОП поколения II+.
Фото 2. Прибор ТКН-3КМ
Фото 3. Прибор ТКН-АИ:
а) собственно прибор;
б) импульсный лазерный осветитель
В настоящее время существуют телевизионные (ТВ) системы, высокая чувствительность которых допускает их работу как днем, так и ночью [1]. Здесь следует упомянуть о некоторых ТВ-системах “день/ночь” фирмы Sanyo (Япония) (табл. 1). ТВ-камеры этой фирмы обеспечивают автоматическое переключение из дневного цветного режима в ночной черно-белый режим высокой чувствительности в зависимости от уровня внешней освещенности [2]. Внешний вид такой камеры дан на фото 4. На фото 5 показана ТВ-камера VCC-4312P с удаленной крышкой, где 1 – переключатель цветного и черно-белого режимов, 2 переключатель высокоскоростного электронного затвора, 3 – регулятор настройки красного и синего цвета, 4 – переключатель баланса белого, 5 переключатель электронного управления экспозицией и компенсацией засветки, 6 переключатель объектива с автоматической диафрагмой, 7 – регулятор диафрагмы, 8 – ручка настройки положения матрицы ПЗС [2]. Переключение от “цветного” к “высокочувствительному черно-белому” режиму происходит при освещенности от 1 до 3 лк, а наоборот – при освещенности около 10 лк. Когда ТВ-камера работает как цветная, верность цветопередачи обеспечивается автоматическим включением режекторного ИК-фильтра, который при переходе к черно-белому режиму также автоматически отключается. При использовании дополнительного ИК-осветителя ТВ-камера в этом режиме может работать и в полной темноте.
Фото 4. ТВ-камера “день/ночь”
Фото 5. ТВ-камера VCC-4312P
Таблица 1. Основные параметры ТВ-камер “день/ночь” фирмы Sanyo формата 1/3 дюйм
| Модель | VCC-4592P | VCC-4594P | VCC-4372 | VCC-4374 | VCC-4312P | VCC-4324P |
| Количество пикселей (гор)х(верт) | 752×582 | 752×582 | 752×582 | 752×582 | 752×582 | 500×582 |
| Минимальная освещенность в режиме (О=1:1,2), лк: цветном/черно-белом | 0,6/0,03 | 0,6/0,03 | 1,4/0,07 | 1,4/0,07 | 1,0/0,05 | 1,0/0,05 |
| Разрешение по горизонту, ТВ-линии | 520 | 520 | 460 | 460 | 330 | 330 |
| Электронный затвор, с | 1/50-1/10000 | 1/50-1/10000 | 1/50-1/10000 | 1/50-1/10000 | 1/50-1/10000 | 1/50-1/10000 |
| Отношение сигнал/шум, дБ | >48 | >48 | >48 | >48 | >48 | >48 |
| Диапазон электронной регулировки экспозиции, лк | 1 – 50000 | 1 – 50000 | 1,4 – 70000 | 1,4 – 70000 | 1 – 50000 | 1 – 50000 |
| Электропитание, В | =12 | ~24, 50 Гц | =12 – 15 | ~24, 50 Гц | =12 – 15 | ~24, 50 Гц |
| Энергопотребление, Вт | 3,3 | 4,1 | 4,0 | 4,0 | 3,6 | 3,6 |
| Габариты, мм | 67х54х
126,5 |
67х54х
126,5 |
67х54х
126,5 |
67х54х
126,5 |
67х54х
126,5 |
67х54х
126,5 |
| Масса (без объектива), г | 450 | 450 | 450 | 450 | 450 | 450 |
| Диапазон рабочих температур, 0С | (-10)-(+50) | (-10)-(+50) | (-10)-(+50) | (-10)- (+50) | (-10)-(+50) | (-10)-(+50) |
Примечание.
При питании от сети ~220- 230 В 50 Гц используется сетевой адаптер с габаритами 68х62х100 мм, массой 680 г, энергопотреблением (вместе с подключенной камерой) 5,3-5,7 Вт.
Фирма Xybion (США) разработала ТВ-камеру ISS-255 круглосуточного действия на базе ЭОП, стыкованного с матрицей ПЗС (фото 6). Камера работает при освещенности от 106 до 10-3 лк при разрешающей способности 400 ТВ-линий [3].
Фото 6. ТВ-камера ISS-255
Следует также остановиться на ТВ-камерах “день/ночь” НПО “Геофизика-НВ” [4, 5] (фото 7). Система ГЕО-НТК4 предназначена для построения обзорных стабилизированных систем вертолетов. Она включает низкоуровневую ТВ-камеру (фото 7а) на базе ЭОП третьего поколения, стыкованного с матрицей ПЗС с числом пикселей 752х582 и дневную ТВ-камеру (фото 7б) (табл. 2). Та же фирма разработала вертолетную круглосуточную стабилизированную ТВ-систему ГЕО-НТК5 (фото 8) с тем же составом [5].
Фото 7. ТВ-камера ГЕО-НТК4
Фото 8. ТВ-система ГЕО-НТК5
Таблица 2. Высокочувствительные ТВ-камеры класса день/ночь” (по данным проспектов фирм)
Круглосуточную работу обеспечивают ТВ-камеры “Циклон-DN/CCD-1,2”, разработанные ОАО ЦНИИ “Циклон” [6] (табл. 2). В варианте “Циклон-DN/CCD-1” ночной канал оснащен ЭОП + матрица ПЗС, а в варианте “Циклон-DN/CCD-2 высокочувствительной ТВ-камерой без ЭОП. В приборах обеспечивается дискретное управление поворотным устройством и перемещением ТВ-камер, дистанционная передача изображения по радиоканалу, программное управление выравниванием яркости и контраста ТВ-изображения при значительных перепадах освещенности по полю кадра.
Режим “день/ночь обеспечивается и с помощью тепловизионных приборов. О них подробно говорилось в работе [7]. Здесь следует остановиться на некоторых характерных представителях этого направления. Прибор третьего поколения Matis фирмы Sagem (Франция) [8] может быть выполнен в носимом (hand-held) (фото 9а), переносном (стандартном) (фото 9б) и в возимом (фото 9в) исполнении. Параметры всех исполнений приборов приведены в табл. 3, а внешний вид типичного изображения – соответственно на фото 10а, б, в. Тепловизионный прибор LION в исполнении (hand-held) фирмы Signaal USFA (Нидерланды) (фото 11) может быть выполнен также в виде модуля, являющегося составной частью системы управления огнем, прибора ночного вождения автотранспорта, роботизированного устройства и пр. [9]. Портативный прибор Mikron фирмы Mikron Instrument Compani Inc (США) может быть выполнен в виде двух моделей: Model 7200 на базе матрицы микроболометров с числом элементов 320х240 и Model 5104 на базе матрицы HgCdTe с числом элементов 255х233 [10] (фото 12) (табл. 3).
Фото 9а. Тепловизионный прибор Matis в носимом исполнении
Фото 9б. Тепловизионный прибор Matis переносном исполнении
Фото 9в. Тепловизионный прибор Matis возимом исполнении
Фото 10а. Внешний вид изображения, наблюдаемого
в тепловизионнй прибор Мatis в носимом исполнении
Фото 10б. Внешний вид изображения, наблюдаемого
в тепловизионнй прибор Мatis переносном исполнении
Фото 10в. Внешний вид изображения, наблюдаемого
в тепловизионнй прибор Мatis исполнении
Фото 11. Тепловизионный прибор LION
Фото 12. Тепловизионный прибор Mikron
Таблица 3. Основные параметры типичных малогабаритных тепловизионных приборов (по данным проспектов фирм)
Устройства “день/ночь обладают наибольшей эффективностью в случае объединения в единый прибор нескольких каналов. На фото 13 дан внешний вид такой системы AN/VAS-11A NODLR фирмы Kollsman (США). Она включает ПНВ на базе ЭОП, тепловизионный прибор AN/TVS-6A и лазерный дальномер AN/GVS-5 [11]. О таких многоканальных системах уже говорилось в работе [12]. Ниже рассмотрим некоторые новые их модели (табл. 4).
Фото 13. Комбинированный прибор
AN/VAS-11A NODLR фирмы Kollsman (США)
Таблица 4. Основные параметры типичных многоканальных наблюдательных приборов “день/ночь” (по данным проспектов фирм)
На фото 14 показан комбинированный прибор ТК-2 с видеозаписью изображения (ОАО ЗОМЗ) [13]. Формат видеозаписи VHS, тип регистрирующего устройства Panasonic RX-30. Наблюдение объектов производится со встроенного ЖК-экрана.
Фото 14. Прибор ТКН-2
Переносной многоканальный наблюдательный прибор ТК-3 разработки ОАО ЗОМЗ [13] состоит из высокочувствительного ТВ- и тепловизионного каналов, выполнен на базе ЭОП поколения II+, обеспечивает обнаружение и распознавание как открыто расположенных, так и замаскированных объектов.
Обзорная переносная система день/ночь” “Циклон-DN/TV/TS” [14] состоит из модулей тепловизионного канала на базе матрицы микроболометров, ночного ТВ- и дневного ТВ-каналов. Модульный принцип построения допускает возможность дополнения комплекса радиолокационным (РЛ) каналом, лазерным дальномером, GPS-приемником и пр. [14]. Возможны модификации с дистанционным управлением опорно-поворотным устройством, фокусировкой и диафрагмированием объективов, передачей изображения по радиоканалу, оцифровкой изображения и вводом его в компьютер, угловым сканированием по заданной траектории.
Комбинированный прибор Топаз” разработки ГУДП СКБ ТНВ [15] содержит ночной канал, выполненный на базе ЭОП второго поколения, и тепловизионный канал на базе фотоприемника PbSe с числом элементов 2х32. Изображение в каждом канале наблюдается поочередно.
О возможности введения канала РЛ уже говорилось в работе [12]. Канал РЛ существенно расширяет возможность обнаружения объектов наблюдения как днем, так и ночью. При этом особенно велико его значение при пониженной прозрачности атмосферы (туман, дождь и пр.) за счет лучшего прохождения радиоволнового излучения в атмосфере при ее пониженной прозрачности по сравнению с ИК и видимой областью спектра (рис. 2) [16]. Канал РЛ обеспечивает измерение дальности до объекта и его координат. С учетом этого был создан прибор “день/ночь” RAPTOR, сочетающий РЛ- и тепловизионный каналы [17]. Прибор RAPTOR (Radar Plus Thermal Observation and Recognition) фирмы Thomson-CSF (Франция) разработан в переносном (фото 15) и возимом (рис. 3) исполнении. Он может обеспечивать автоматическое обнаружение и распознавание целей, измерение их координат и дальности до них с точностью 20 м. Обработка изображений в реальном масштабе времени и ввод их в цифровом виде в персональный компьютер обеспечивает высокое качество изображения. В возимом варианте прибора используется тепловизионная система FLIR в сочетании с цветной дневной ТВ-камерой. Эти устройства установлены совместно на гиростабилизированной платформе с массой до 34 кг и с габаритами Ж408,4х508 мм. РЛ-канал с углом обзора по азимуту 3600 и с дальностью действия от 0,1 до 40 км вместе с тепловизионным каналом установлены на подъемной телескопической мачте, которая смонтирована на автомашине.
Рис. 2. Прозрачность атмосферы для различных областей спектра: 1 – моросящий дождь (интенсивность 0,25 мм/час), 2 – сильный дождь (интенсивность 25 мм/час), 3 – туман (видимость 50 м)
Фото 15. Прибор RAPTOR в переносном исполнении
Рис. 3. Прибор RAPTOR в возимом исполнении
Таким образом, приборы день/ночь” достаточно многообразны и обладают широкими, многофункциональными возможностями.
Литература
1. Волков В.Г. Сверхвысокочувствительные телевизионные системы.//Специальная техника, 2002, №4, с. 2-11.
2. Системы видеонаблюдения. Официальный каталог 2002 – 2003 фирмы Sanyo Electric Co., Япония, 2002.
3. The smallest Intensified CCD Camera Aviable Anywhere. Реклама фирмы Xybion Electronic Systems, США, 1997.
4. Круглосуточная телевизионная камера для обзорных стабилизированных систем вертолетов ГЕО-НТК4. Проспект ФНПЦ “НПО Геофизика-НВ”, РФ, М., 2002.
5. Круглосуточная стабилизированная система для вертолетов ГЕО-НТК5. Проспект ФНПЦ НПО Геофизика-НВ”, РФ, М., 2002.
6. Низкоуровневые телевизионные видеокамеры “Циклон-DN/CCD-1,2”. Проспект фирмы ОАО ЦНИИ “Циклон”, РФ, М., 2001.
7. Волков В.Г., Ковалев А.П., Федчишин В.Г. Тепловизионные приборы нового поколения.//Специальная техника. 2001, №6, с. 16 – 21; 2002, №1, с. 18 – 26.
8. Matis. 3rd generation thermal imager. Проспект фирмы Sagem, Франция, 2001.
9. LION. Lightweight infrared observation night sight. Проспект фирмы Signaal USFA, Нидерланды, 2001.
10. Mikron. Проспект фирмы Mikron Instrument Company Inc., США, 2001.
11. FLIR system. Проспект фирмы Kollsman, США, 1999.
12. Волков В.Г. Многоканальные приборы ночного видения наземного применения.//Специальная техника. 2001, 2, с.13 – 20.
13. Ночные приборы ТК-2, ТК-3. Каталог ОАО ЗОМЗ”, РФ, Сергиев Посад, 2000.
14. Обзорная система наблюдения Циклон-DN/TV/TS”. Проспект ОАО “Циклон”, РФ, М., 2000.
15. Комбинированный прибор наблюдения Топаз”. Проспект ГУП СКБ ТНВ, РФ, М., 2002.
16. Applely R., Gleed D.G., Anderton R.N. High-performance passive millimeter-wave imaging. Optical Enfineering, 1993, Vol.32, No.6, pp.1370 – 1373.
17. RAPTOR (Radar Plus Thermal Observation and Recognition). Проспект фирмы Thomson-CSF, Франция, 1999.
18. Модернизация приборов для командиров БТТ. Проспект ГУП ПО “НПЗ”, 2001.
19. Волков В.Г. Активно-импульсные приборы ночного видения.//Специальная техника, 2002, №3, с. 2 – 11.
Статьи по теме:
Видеонаблюдение
Советы домовладельцам по обеспечению безопасности
Три критических вопроса при выборе видеоаналитики для видеонаблюдения
FCC запрещает авторизацию оборудования для китайских телекоммуникаций и оборудования для видеонаблюдения, которое считается угрозой национальной безопасности
Перенос локального видеонаблюдения в облако
Hanwha Techwin переименовывается в Hanwha Vision
Перспективы использования цифровых систем передачи изображения по радиоканалу
Датчики нейроморфного зрения в смартфонах
Ambarella добавляет новую SoC с поддержкой искусственного интеллекта для камер безопасности
