Технологија инфрацрвеног снимања ради на принципу инфрацрвеног зрачења. Сваки објекат са температуром изнад апсолутне нуле зрачиће инфрацрвено светло. Ова технологија детектује ову инфрацрвену енергију и претвара је у видљиву слику, омогућавајући идентификацију и праћење циља. Као модерна високотехнолошка-технологија, широко се користио у оружју током протекле деценије, од копнених оклопних возила до ваздушних ловаца, од површинских бродова до подводних подморница. Његов пасивни рад (без активног преноса сигнала, што доводи до високог прикривања), јаке анти-сметње (на које не утичу електромагнетне сметње), робусно препознавање мете (способно да разликује суптилне температурне разлике између мете и позадине) и све-временске операције (на које не утичу дан, ноћ, магла, снег и друге временске прилике) су учинили да је модерна компонента у висока{7}}технологија конвенционално оружје. Он испуњава основне функционалне захтеве различитих типова опреме за војску, морнарицу и ваздухопловство, значајно побољшавајући борбену ефикасност и преживљавање система наоружања.
Војне примене технологије инфрацрвене слике
Системи земаљског оружја
Међу копненим оружјем, војна возила као што су тенкови и оклопна возила често су опремљена опремом за инфрацрвено снимање, која се првенствено користи за ноћне борбе, извиђање у сложеним окружењима на бојном пољу и контролу ватре. Активно -инфрацрвено снимање се ослања на спољне изворе светлости, што га чини подложним откривању непријатеља. Перформансе ноћног вида при слабом{3}}светлости-ограничене су при јаком сунцу или диму. Технологија инфрацрвеног снимања, међутим, ефикасно продире у дим и прашину тако што хвата температурну разлику између мете и околног окружења. Може ефикасно да идентификује мете чак иу потпуном мраку.
У практичним применама, инфрацрвени снимачи могу да се интегришу са ласерским даљиномерима, балистичким рачунарима и другом опремом да би се формирао интегрисани систем за контролу ватре. На пример, инфрацрвени уређај за снимање{1}}на тенк може да снима-инфрацрвене слике у реалном времену непријатељских оклопних возила, утврђења и других циљева. Ласерски даљиномер истовремено мери даљину мете, а балистички компјутер израчунава параметре гађања на основу кретања возила и врсте муниције. На крају, инфрацрвена слика, удаљеност мете, нишани и балистички подаци су интегрисани и приказани на контролној табли, помажући посади да се брзо закључа на мету и донесе одлуке о паљби, значајно скраћујући време одговора на ватру и побољшавајући прецизност удара.
Противтенковско лично преносиво оружје
У противтенковским личним преносивим системима наоружања, инфрацрвена технологија снимања је кључна за побољшање индивидуалних борбених способности, првенствено за потребе откривања циљева-далеког домета, идентификације мете у сложеној позадини и „аутономног рада након лансирања“. Традиционално противтенковско оружје се ослања на оптичко нишањење, на које значајно утиче амбијентално осветљење и захтева од стрелца да непрекидно циља све док мета не буде погођена, што може лако да открије њихов положај. Опрема опремљена инфрацрвеном технологијом снимања, међутим, користи високо осетљиве детекторе за хватање инфрацрвеног зрачења из врућих подручја као што су мотори резервоара и гусенице, омогућавајући прецизну локацију циља чак и у окружењима заклоњеним вегетацијом и сложеним тереном.
Нека напредна опрема интегрише инфрацрвене трагаче слике, омогућавајући могућности „испали-и-заборави: након што стрелац закључа и испали оружје, инфрацрвени трагач слике аутономно прати инфрацрвени потпис мете, на њега не утичу акције стрелца. Може чак и да поново изабере мете са вишим{3}}приоритетом током лета, омогућавајући више-избор циљева и избор тачака циљања (на пример, давање приоритета рањивим областима као што је моторни простор тенка). Штавише, инфрацрвени уређаји за снимање могу да се комбинују са афокалним телескопима, двоструким појачивачима слике и другим компонентама како би се додатно проширио домет детекције, задовољавајући потребе појединачних војника у борби средњег{6}} и-противтенковског -домета.
Системи наоружања авиона
Авионско оружје обухвата две главне категорије: авионе и ракете. Инфрацрвени системи за снимање обављају различите основне задатке у зависности од врсте опреме, обезбеђујући основну техничку подршку за извиђање из ваздуха, прецизне ударе и безбедну навигацију. У апликацијама у авионима, инфрацрвени системи за снимање су различито конфигурисани у зависности од функционалности модела авиона. Противподморнички патролни авиони су опремљени инфрацрвеним системима за снимање који могу да открију мете као што су површински бродови и подморнице за дисање ноћу (где постоји значајна температурна разлика у односу на морску воду). Такође се могу похвалити широким опсегом претраживања, омогућавајући брзу покривеност огромних океанских подручја. Борбени авиони су опремљени-инфрацрвеним системима који гледају у будућност (ФЛИР) за ноћну навигацију на малим{7}}висинама (препознавање препрека на терену) и напад на земљу (закључавање на возила и утврђења). Неки системи такође могу да буду повезани са ласерским означивачима за навођење ласерски-навођених бомби, постижући стратегију „пронађи и уништи“. Хеликоптерска{11}}опрема за инфрацрвено снимање првенствено се користи за{12}}извиђање на малим висинама, тражење и спасавање особља и ватрену подршку са земље. Конкретно, у урбаној борби, може да продре у рупе у зградама да ухвати инфрацрвене сигнале са циљева у затвореном простору, повећавајући оперативну флексибилност.
У области ракета, инфрацрвено навођење слике је кључни правац развоја у технологији прецизног навођења. У поређењу са традиционалним навођењем извора{1}}из инфрацрвених тачака (које детектује само једну тачку инфрацрвеног зрачења на мети), инфрацрвено навођење слике, стицањем инфрацрвене слике мете, може прецизније разликовати циљ и инфрацрвене мамце, значајно побољшавајући његове могућности против-ометања. Ова технологија је компатибилна са различитим типовима пројектила, укључујући ваздух---ваздух, површина-ваздух-и ваздух---земља. Ракете-ваздух--ваздух могу да користе инфрацрвене трагаче за слике за праћење издувних гасова авионских мотора и-области са високом температуром на трупу, омогућавајући-захватање у блиском домету и средње- и{16}}пресретање великог домета. Ракете{18}}земља-ваздух{19}}могу да идентификују ниско{20}}летеће крстареће ракете и борбене авионе, супротстављајући се претњама продора на ултра{21}}малим{22}}им висинама. Ракете-ваздух-{25}}земља могу да се закаче на циљеве као што су копнена оклопна возила и фиксна утврђења, постижући прецизне поготке чак и у-замраченом окружењу.
Системи поморских бродова
Бродски инфрацрвени системи за сликање дизајнирани су посебно за површинско ратовање, испуњавајући три основна захтева: ноћну идентификацију циљева, противракетну одбрану на малим{0}}оним висинама и перископско извиђање. Они служе као кључно помоћно оруђе за бродске-ваздушне одбране, против-пројектилне и против-операције. Што се тиче система ноћне идентификације, недостатак референтних тачака на површини мора отежава традиционалној оптичкој опреми да разликује удаљене бродове од острва и навигационе ознаке. Међутим, инфрацрвени системи за снимање могу брзо да идентификују типове циљева (нпр. цивилна пловила од војних бродова) коришћењем инфрацрвеног зрачења из области са високим{9}}температурама као што су систем за напајање брода и димњаци. На ове системе не утичу површинске рефлексије и магла, што побољшава могућности ноћног патролирања и надзора.
Што се тиче система за контролу ватре, бродски инфрацрвени системи за снимање често формирају композитни систем за детекцију са радарским и ласерским системима, првенствено усмерен на сузбијање ракетних претњи на малим{0}}висинама. Када ракете лете на малим висинама, трење ваздуха загрева бојеву главу и издувни облак мотора, стварајући интензивно инфрацрвено зрачење (таласна дужина зрачења бојеве главе је типично 8-14μм, док је таласна дужина издувног облака типично 3-5μм). Инфрацрвени системи за снимање могу посебно да ухвате ове карактеристике, аутоматски вршећи претрагу, аквизицију и праћење циља. Они преносе азимут, елевацију и друге податке у командни центар брода у реалном времену, помажући ракетама противваздушне одбране и блиско{9}}оружаним системима у прилагођавању параметара пресретања. Они могу прецизно разликовати мете пројектила од сложене позадине као што су морска површина и острва, на тај начин адресирајући мртве тачке радара у детекцији на ултра-ниским висинама. Поред тога, инфрацрвена технологија снимања се широко користи на бродским оптичким јарболима и перископима. Опрема за инфрацрвено снимање постављена на оптичке јарболе омогућава тајно извиђање површинских и ваздушних циљева без излагања брода радарским сигналима. Инфрацрвени системи за снимање интегрисани у перископе омогућавају подморницама да брзо добију информације о површинским циљевима док проширују своје перископе под водом, смањујући време експозиције и побољшавајући прикривеност и преживљавање подморнице.
Тренутни статус технологије инфрацрвене слике
Технологија инфрацрвеног снимања се брзо развијала од 1970-их, првенствено вођена технолошким напретком у инфрацрвеним детекторима. Производи за термичко снимање су еволуирали од једноставних система за почетну детекцију до производа треће{2}}генерације са високом резолуцијом и високом осетљивошћу. Свака генерација је постигла напредак у структури детектора, перформансама и интеграцији система.
Прва-генерација термовизијских система: од 1970-их до раних 1990-их, они су првенствено радили у дугим- и средњим-инфрацрвеним опсезима и користили су више-детекторе линеарног низа (као што су детектори живиног кадмијум телурида). Овај систем захтева хладњак (за одржавање ниске радне температуре детектора и побољшање осетљивости) и оптомеханички скенер (који користи механичко кретање за скенирање и снимање циљне области). Иако је његова резолуција слике релативно ниска (мање линија слике), његов стандардизовани и модуларни дизајн омогућава да се прилагоди различитим платформама оружја, као што су тенкови, оклопна возила и авиони, испуњавајући основне захтеве раних војних примена. Током овог периода, Сједињене Државе, Уједињено Краљевство, Француска и друге земље развиле су производе прве-генерације, а Кина је такође постигла технолошка открића током ове фазе, постављајући темеље за каснији развој.
Друга{0}}генерација система за термичко снимање: Почевши од 1990-их, технологија низа фокалне равни постала је кључно откриће, замењујући традиционалне линеарне детекторе и оптомеханичке структуре за скенирање, значајно побољшавајући ефикасност и резолуцију слике. Ова технологија је доступна у две конфигурације: 4Н низ за скенирање (који постиже слику широког-поља скенирањем са ограниченим бројем пиксела) и Н×М низ за гледање (где пиксели директно покривају видно поље, елиминишући потребу за механичким скенирањем и резултирајући бржим сликањем). Материјали детектора су првенствено хлађени живин кадмијум телурид (ХгЦдТе) и индијум антимонид (ИнСб), а технологија је зрела у средњем - и краткоталасном инфрацрвеном (МВИР) опсегу. У поређењу са првом генерацијом, систем друге-генерације има већу резолуцију, мању величину, мању потрошњу енергије и побољшане могућности препознавања циљева. Постепено је постао главна карактеристика у оружју у свим гранама војске, и широко се користи на платформама као што су борбени авиони, пројектили и бродови.
Трећа{0}}генерација термовизијских система: Од почетка 21. века, инфрацрвена технологија снимања је ушла у своју трећу генерацију. Овај систем као своју основну карактеристику има матрицу велике{3}}жарне површине (ЛАФА). Иако је и даље првенствено заснован на хлађеним детекторима, постигао је свеобухватне надоградње перформанси. Ова генерација система користи ЛФАФА детектор са значајно повећаним бројем пиксела, омогућавајући инфрацрвене слике веће{6}}резолуције. Оптимизација материјала и структуре детектора значајно побољшава квантну ефикасност (однос инфрацрвених фотона конвертованих у електричне сигнале), проширује опсег радне температуре (неки детектори могу да раде између 120 и 180 К, смањујући сложеност система за хлађење), смањује температурну разлику еквивалента буке (НЕТД) на 1 до 5 мК), значајно побољшава детекцију мањих температурних разлика (омогућава уједначену детекцију). (минимизирање перформанси варијације између пиксела). Штавише, систем треће{13}}генерације подржава више-детекцију таласних дужина (истовремено ради у краткоталасном{{15}таласном, средње{16}}таласном и дуготаласном-инфрацрвеном опсегу) и мултифункционалну обраду сигнала (као што је компресија динамичког опсега, компресија нелинеарног циљаног трага). Ово му омогућава да интегрише више информација о мети, додатно побољшавајући препознавање циљева и могућности против{19}сметања у сложеним окружењима.
Будући изгледи за технологију инфрацрвене слике
Будући развој технологије инфрацрвеног снимања фокусираће се на четири основна циља: „побољшање перформанси, смањење величине, проширење функционалности и смањење трошкова“. Ово ће се фокусирати на открића у технологији детектора и иновације у интеграцији система, посебно представљајући четири главна правца развоја:
Фокална раван и велики низови: Уређаји у жижној равни могу директно да конвертују инфрацрвено зрачење у електричне сигнале, елиминишући потребу за традиционалним оптичким механизмима за скенирање, поједностављујући дизајн система и смањујући величину и потрошњу енергије. Ово ће постати главни технолошки пут у будућности. Истовремено, да би се задовољиле потребе -извиђања широког подручја и идентификације у високој-резолуцији, детектори ће еволуирати ка већим низовима и дужим линијама. Повећањем броја пиксела (нпр. са 1024×1024 пиксела на 2048×2048 пиксела или чак више), побољшаће се резолуција слике и покривеност видног поља, омогућавајући им да се прилагоде сложенијим борбеним сценаријима (као што су-извиђање на широком подручју бојног поља и истовремено праћење12} више мета).
Интеграција: Користећи напредак у технологији производње полупроводничких материјала, инфрацрвени детектори слике ће се развити ка високо интегрисаном приступу. С једне стране, интеграцијом детектора, кола за очитавање и јединица за обраду сигнала у један чип, међусобне везе између компоненти ће бити смањене, побољшавајући стабилност система и брзину одзива. С друге стране, фокусирањем на развој материјала од легуре ХгЦдТе (који нуде широкопојасне могућности детекције) и материјала квантног бунара/суперрешетке (који омогућавају подесиви опсег детекције кроз структурални дизајн), детектори ће бити даље интегрисани са фокалном равнином и мултифункционалношћу, постижући{2}детекцију{2}трансмисионог система. Ово ће додатно смањити величину система и омогућити компатибилност са малим платформама као што је микро-оружје (као што су микро-ракете и дронови). Минијатуризација: Развој малих борбених платформи као што су индивидуална опрема и микро-УАВ-ови постављају веће захтеве у погледу величине и тежине инфрацрвених система за снимање. Будућа открића у кључним технологијама, као што је двопојасни оптички дизајн (један систем може истовремено да детектује два инфрацрвена опсега, смањујући број оптичких компоненти), микро-технологија хлађења (развијање мањих, нижих{12}}хладњака) и ниске-псије, док ће снага моћи да се смањи величина чипа за детекцију сигнала. Ово ће омогућити ширу примену технологије инфрацрвеног снимања на опрему као што су појединачни уређаји за ноћно осматрање, микро-беспилотне летелице за микро{15}}извиђање и мале ракете, чиме се побољшавају борбене способности основних борбених јединица.
Вишебојна боја: Традиционална инфрацрвена слика је углавном једнопојасна-и снима ограничене информације о циљу. Будући развој ће се кретати ка вишебојности (више-снимање слика). Проширењем спектралног опсега детекције (нпр. покривањем краткоталасног, средњеталасног, дуготаласног и ултра-дуготаласног инфрацрвеног) или пречишћавањем поделе опсега (дељењем једног опсега на више под-опсега), карактеристике зрачења мете у различитим инфрацрвеним опсезима могу се ухватити, формирајући термалну слику у „боји“. Вишебојна слика пружа богатије информације о мети (као што је разликовање дистрибуције температуре у различитим деловима мете и идентификација камуфлираних циљева), побољшање тачности препознавања циља и могућности против-сметања у сложеним позадинама (на пример, ефикасно разликовање циљева од инфрацрвених мамаца). Штавише, мултиколоризација ће бити комбинована са нехлађеном технологијом (елиминисање потребе за хладњаком, додатно смањење величине и потрошње енергије), интелигентним алгоритмима (као што су АИ{11}}потпомогнуто препознавање циљева и аутоматска процена претње) и високо-интеграцијом густине, подстичући развој инфрацрвених и високофункционалних система за обраду слике, са ниском потрошњом енергије.
Из перспективе тржишта, потражња за инфрацрвеним системима за снимање и сензорима у војном сектору ће наставити да расте. Овај раст је подстакнут како увођењем новог наоружања и опреме (као што су борбени авиони шесте-генерације, борбене платформе без посаде и хиперсоничне ракете), тако и надоградњом и накнадним опремањем постојеће опреме (као што је накнадно опремање старијих тенкова и борбених авиона са напредним инфрацрвеним системима за снимање). Истовремено, удео комерцијалних готових производа (као што су цивилне инфрацрвене камере и опрема за индустријску инспекцију) који се користе у војсци постепено ће се повећавати (кроз војну стандардизацију и смањење трошкова). Очекује се да ће се нехлађени системи у фокалној равни, због своје мале величине, мале потрошње енергије и релативно ниске цене, развијати бржим темпом, постајући главни избор за индивидуалну опрему и мале платформе, и промовисати широку популаризацију и примену технологије инфрацрвеног снимања у војсци.
