Les systèmes de vision nocturne montés sur véhicule existent depuis des années et sont maintenant monnaie courante, mais des changements importants sont à venir sur ce marché.
Par exemple, il existe une demande croissante pour des caméras de nuit à plus haute résolution. Un porte-parole de la société française de récepteurs infrarouges Sofradir a déclaré que cela pourrait être réalisé en augmentant le nombre de pixels et en diminuant le pas des pixels tout en maintenant la taille de la matrice afin de fournir des caractéristiques de faible poids et de consommation d'énergie de l'appareil.
« En diminuant le pas de pixel, vous augmentez la sensibilité du détecteur, car à mesure que le pas de pixel diminue, chaque pixel a une force de signal plus faible, et donc nous augmentons la sensibilité de l'appareil. Dans les caméras de la génération actuelle, la norme est le VGA 640x512, mais aujourd'hui la tendance s'oriente vers le SVGA 1280x1024 par incréments de 12 microns, par exemple. Les systèmes évolueront dans cette direction et cela se produit maintenant », - il expliqua.
Pour que ces caméras fonctionnent au mieux, elles doivent être correctement stabilisées, car les véhicules blindés fonctionnent sur des terrains accidentés avec des terrains très difficiles. Selon un représentant de Controp Precision Technologies, si le système n'est pas suffisamment stabilisé, "alors l'image sera d'une qualité inacceptable et la portée de l'appareil sera considérablement réduite".
Un porte-parole de Sofradir a déclaré:
« Ces dernières années, nous avons vu l'importance du poids, de la taille et de la consommation d'énergie augmenter régulièrement, reflétant la demande de petits systèmes légers dotés de capacités améliorées, tels que nos systèmes SIGHT. Il existe plusieurs types de caméras: les caméras thermiques non refroidies, qui offrent une vision rapprochée et ne sont généralement pas stabilisées, et les caméras thermiques refroidies, qui sont généralement stabilisées, sont d'un niveau supérieur et bien sûr plus chères. »
Mettre en évidence les problèmes
Traditionnellement, les systèmes de vision nocturne ont été utilisés à deux fins principales. Premièrement, les dispositifs de vision nocturne du conducteur lui permettent d'augmenter le niveau de contrôle de l'environnement autour de la voiture pour des manœuvres sûres et sans problème. Deuxièmement, il existe des systèmes de visée utilisés par les tireurs pour identifier et viser des cibles potentielles.
Les systèmes infrarouges pour les conducteurs et une meilleure connaissance de la situation sont généralement des caméras thermiques non refroidies qui ont un champ de vision plus large à courte distance afin d'avoir autant de champ de vision que possible, tandis que les lunettes sont destinées aux tireurs, en particulier pour les armes de gros calibre, par exemple., 120 mm de canons de char, équipés de caméras thermiques refroidies à longue portée. Ces derniers ont un champ de vision plus étroit pour se concentrer sur une cible précise.
Les caméras thermiques sont les plus courantes dans les armées modernes, car elles sont plus avancées que les caméras à intensification d'image (intensificateur d'image), qui fonctionnent par pas de moins de 1 micron, et pour fonctionner, elles nécessitent une émission active de lumière dans le spectre proche infrarouge. pour voir dans le noir. Dans ce cas, la lumière de l'éclairage infrarouge invisible à l'œil nu peut être détectée par des appareils ennemis, ce qui peut entraîner de graves conséquences.
Selon Colin Horner de Leonardo, les caméras à intensification d'image sont toujours un problème dans les communautés qui ont tendance à être éclairées.
« Ces capteurs ont tendance à déformer et à brouiller l'image destinée au commandant et au conducteur. Alors que la technologie d'amélioration de l'image s'améliore et est le choix préféré pour les véhicules non assistés au combat, l'inconvénient est que ces caméras ont toujours besoin d'un rétroéclairage. »
« Bien qu'ils puissent vraiment fonctionner dans une lumière minimale, par exemple, à la lumière de la lune ou des étoiles, dans l'obscurité totale, les caméras avec tubes intensificateurs d'image ne fonctionneront tout simplement pas. Pour améliorer la connaissance de la situation, les opérateurs utilisent des lumières infrarouges pour éclairer localement la zone autour de la machine et s'appuient sur la lumière naturelle. »
- a expliqué Horner.
Il a ajouté qu'il existe d'autres problèmes avec les caméras à intensification d'image dans les voitures équipées de verre pare-balles, car elles affectent négativement la perception de la distance par le conducteur. C'est pourquoi les armées modernes préfèrent utiliser des systèmes infrarouges passifs.
De plus, il existe une tendance à augmenter les capacités de vision nocturne des véhicules d'autres catégories, pour lesquelles il est nécessaire d'y installer les mêmes systèmes que sur les plates-formes de combat. "Cela augmentera vraiment le niveau de propriété et de sécurité."
«En règle générale, les plus gros véhicules de combat blindés étaient équipés de systèmes infrarouges passifs (non éclairés) à très hautes performances, mais ils ne fonctionnent pas seuls en colonnes. Ils sont soutenus par d'autres véhicules, tels que des transports de troupes, des ambulances et des véhicules de génie, mais ces véhicules ont l'inconvénient de ne pas avoir les mêmes capacités de vision nocturne que les véhicules de combat et donc de ne pas fonctionner dans les mêmes conditions. Nous voyons donc maintenant une tendance à équiper les véhicules de soutien de systèmes de vision nocturne qui ne sont pas pires que ceux des plates-formes de combat, ce qui leur permet de travailler côte à côte sans risque supplémentaire. »
Une autre tendance consiste à ajouter plus de caméras aux machines pour obtenir une vue panoramique complète. Auparavant, l'armée ne se préoccupait que de fournir au conducteur des dispositifs de vision nocturne pour la conduite uniquement. Avec un grand nombre de caméras offrant une visibilité à 360 °, les menaces peuvent être vues de n'importe quelle direction et, plus important pour la sécurité, il y a une vue sur les côtés et à l'arrière, par conséquent, la sécurité de l'opération dans les zones urbaines est augmentée.
Leonardo propose la caméra DNVS 4, qui vous permet d'obtenir une vue panoramique à des distances de 20 à 30 mètres. Horner a déclaré que le système est également équipé d'une caméra couleur de jour pour combiner les deux technologies en une seule solution et ainsi réduire le poids, la taille et la consommation d'énergie. Il a ajouté qu'il y a également un passage de l'analogique à l'architecture ouverte numérique. "Cela signifie que nous numérisons le signal de la caméra et l'affichons numériquement sur l'écran, ce qui améliore considérablement la clarté de l'image et élimine toute interférence de la machine elle-même."
Image en chiffres
Les développements de la technologie numérique permettent aux opérateurs d'utiliser des écrans multifonctionnels avec des cartes, des informations sur l'état des armes et l'entretien des véhicules, ainsi que d'afficher plusieurs images en même temps, telles que des vues avant, latérales et arrière. C'est beaucoup plus polyvalent que d'utiliser une caméra tamisée ou un système analogique qui vous permet d'afficher une seule caméra et un seul écran.
La plupart des caméras de surveillance sont du type non refroidies et, comme l'œil humain, ont un large champ de vision d'environ 50 °, et certaines approchent 90 °. Jorgen Lundberg de FLIR Systems a déclaré que d'autres caméras doivent donc être installées dans différentes configurations pour obtenir une couverture complète à 360 °. Certains schémas prévoient le placement de plusieurs caméras avec un champ de vision de 55°, tandis que d'autres schémas prévoient l'installation de quatre caméras à 90° ou même seulement deux caméras à 180° pour créer un panorama. Tout d'abord, cela est nécessaire pour que la voiture puisse manœuvrer librement sans les phares allumés pendant les entraînements de nuit et les opérations de combat, car le conducteur a le plein contrôle de l'environnement.
"Tout cela vise à donner au conducteur ou à l'équipage la connaissance de ce qui se passe près de la voiture à environ 20-100 mètres et pas plus, car la technologie actuelle ne peut pas fournir d'images haute résolution sur de longues distances", a déclaré Lundberg. « Même si l'équipage de la voiture aimera certainement avoir une image haute définition de l'ensemble du périmètre à sa disposition, il y a un équilibre entre la technologie d'aujourd'hui et le budget d'aujourd'hui. Il existe également des restrictions sur le nombre et la fonctionnalité des écrans d'équipage à l'intérieur du véhicule. »
Par exemple, présenter de grandes quantités d'informations sensorielles disponibles est un défi. Afin de ne pas tout mélanger dans un tas, les membres d'équipage, par exemple le conducteur, le commandant et le tireur, doivent avoir accès à des écrans affichant des informations spécifiques destinées à chacun d'eux afin de ne pas interférer avec les autres utilisateurs. L'équipe d'atterrissage peut également disposer d'un écran à l'arrière du véhicule, qui affiche des informations sur l'environnement avant de descendre. Le commandant peut avoir un écran comme les autres membres d'équipage, mais avec plus de fonctionnalités, par exemple, avec la possibilité d'afficher des décisions sur le contrôle du combat et des informations sur les armes.
De nombreux capteurs différents sont déjà installés dans les véhicules blindés et les systèmes de vision nocturne doivent trouver leur place dans cet espace restreint. Peu d'espace est disponible dans la machine pour accueillir plus d'écrans et, par conséquent, la distribution des informations des capteurs et des caméras dans toute la machine est un défi.
Les systèmes de vision nocturne pour les canons principaux de l'AFV sont situés côte à côte ou intégrés dans le viseur du tireur, qui est généralement installé dans le véhicule à côté du canon. L'armement peut être un canon de char de gros calibre 120 mm, des canons de moyen calibre (20 mm 30 mm ou 40 mm) ou encore des mitrailleuses de calibre 7, 62 mm ou 12, 7 mm dans un module d'armes télécommandé (DUMV). Les systèmes de visée des armes à feu comprennent principalement des systèmes d'imagerie thermique refroidis et sont donc capables de fonctionner à des distances supérieures à 10 km.
Lundberg a déclaré que les viseurs de jour et de nuit du tireur sont alignés avec l'axe du canon, c'est-à-dire qu'il regardera où le canon est dirigé et ne verra pas dans d'autres directions.
« La portée de ce viseur doit correspondre à la portée du canon, et le canon a une portée assez longue. Par conséquent, il a un champ de vision assez étroit, c'est comme regarder à travers une paille… mais ici la flèche a besoin de voir et de tirer."
Rester froid?
Les caméras infrarouges non refroidies utilisent la technologie du microbolomètre, qui est essentiellement une petite résistance avec un élément en silicone qui réagit au rayonnement thermique. Les changements de température sont déterminés par l'intensité de l'émission de photons. Le microbolomètre le détecte et convertit les mesures en un signal électrique, qui à son tour peut être converti en une image.
En règle générale, les capteurs non refroidis fonctionnent dans la plage LW1R (7-14 microns), c'est-à-dire qu'ils peuvent «voir» à travers la fumée, le brouillard et la poussière, ce qui est important sur le champ de bataille et dans d'autres situations.
Les appareils refroidis utilisent un système de refroidissement cryogénique pour maintenir le détecteur à -200 ° C, ce qui le rend plus sensible aux changements de température, même mineurs. Les détecteurs de ces appareils peuvent transformer avec précision même un seul photon en un signal électrique, tandis que les systèmes non refroidis ont besoin de plus de photons pour effectuer des mesures. Ainsi, les capteurs refroidis ont une longue portée, ce qui améliore le processus de capture et de neutralisation des cibles.
Mais les systèmes réfrigérés ont aussi leurs inconvénients, la complexité de conception entraîne des coûts élevés et la nécessité d'une maintenance régulière et techniquement complexe. Les capteurs non refroidis sont moins chers, plus faciles à entretenir et plus durables car ils n'utilisent pas la technologie cryogénique, ont moins de pièces mobiles et ne nécessitent pas de scellage sous vide complexe. Le type de système à choisir, comme toujours, dépend de l'utilisateur, en fonction des tâches qu'il résout.
Sélection de vague
Les lunettes de tir refroidies utilisent des détecteurs infrarouges proches [à ondes longues] (LW1R). Parce que cela permet aux systèmes de vision nocturne de voir à travers la fumée et donc d'avoir moins de problèmes liés au combat. Les systèmes non refroidis utilisent également de tels détecteurs, car les microbolomètres (éléments thermosensibles) sont sensibles à cette longueur d'onde, mais cela commence maintenant à changer. "Historiquement, le LWIR a toujours été préféré en raison d'une meilleure pénétration de la fumée que les détecteurs MWIR fonctionnant dans l'infrarouge moyen [mid-wave]", a déclaré Horner.
« Il y a dix ans, c'était vrai, mais des tests et des démonstrations ont montré et prouvé qu'il n'y a pas beaucoup de différence entre le LWIR et le MWIR sur le champ de bataille aujourd'hui. La sensibilité et les capacités du MWIR se sont considérablement améliorées au cours des 10 dernières années et aujourd'hui, les caméras MWIR offrent toujours des performances et une pénétration de la fumée supérieures. Cela amène les gens à préférer les détecteurs MWIR plutôt que LWIR. »
Horner a ajouté:
« L'avantage des détecteurs MWIR est qu'ils ont également une meilleure perméabilité à l'air humide par rapport aux détecteurs de type LWIR, c'est-à-dire que lorsque vous souhaitez déployer dans des zones côtières, en particulier dans des climats chauds, vous obtiendrez de meilleures performances en utilisant MWIR. pas LWIR. Ce sera une solution de compromis pour la voiture."
Cependant, un porte-parole de la société française Sofradir a souligné que la région infrarouge lointaine [à ondes courtes] du spectre (SWIR) a également son application.
« Il y a deux utilisations différentes de SWIR. Premièrement, les détecteurs de ce type peuvent être une solution supplémentaire dans les cas où vous devez regarder à travers de la fumée et de la poussière de densité et d'origine différentes, et même (dans certains cas) du brouillard. Selon les conditions atmosphériques, SWIR peut fournir une grande distance apparente. Deuxièmement, avec le détecteur SWIR, vous pouvez voir les télémètres laser fonctionner à la désignation de la cible à des longueurs d'onde de 1,6 micron ou 1,5 micron. Il sert alors d'avertissement que votre véhicule est sous surveillance. Vous pouvez également voir les éclairs des canons, ce qui signifie que le SWIR est utilisé pour améliorer la connaissance de la situation et protéger les véhicules terrestres. »
Un porte-parole de BAE Systems a déclaré:
« En général, LWIR offre les meilleures performances par tous les temps et autres conditions extérieures, tandis que MWIR et SWIR offrent le meilleur contraste. L'image SWIR a l'avantage supplémentaire d'être similaire à ce que nous voyons à l'œil nu. Cet avantage important augmente la probabilité d'une reconnaissance correcte, ce qui contribue à son tour à réduire la probabilité d'incidents avec des tirs amis. »
Le besoin de plus
L'installation plus fréquente du DUMV sur les véhicules blindés a un impact sur le marché des caméras de nuit. Les principaux viseurs des armes à feu sont intégrés à la plate-forme et, par conséquent, ni l'arme ni les viseurs ne peuvent changer trop souvent. L'ajout d'un nouveau DUMV sur une base modulaire vous permet de changer d'étendue plus souvent.
Au cours des cinq à dix dernières années, les armes standard installées sur le DUMV étaient dans la plupart des cas une mitrailleuse de 7,62 mm ou une mitrailleuse de 12,7 mm, de sorte que les viseurs n'étaient généralement pas refroidis afin de correspondre à la courte portée de ces armes (1-1, 5 km), ce qui à son tour déterminait leur champ de vision légèrement plus large que celui des canons de gros calibre.
Cependant, Lundberg a noté que la situation est en train de changer:
«Actuellement, il existe une tendance croissante qui détermine l'installation d'armes de plus gros calibre (environ 25-30 mm), à partir desquelles il est possible de viser et de tirer avec précision sur de longues distances, ce qui détermine la demande de viseurs pour DUMV avec une portée plus longue. Alors que l'industrie fournissait auparavant des oscilloscopes non refroidis pour 99% des DUMV, aujourd'hui, l'accent est mis sur des oscilloscopes non refroidis et refroidis plus fonctionnels qui peuvent fournir des images ultra-nettes. Cela permet de voir un peu plus loin et de diriger des armes de plus gros calibre vers la cible à de longues distances de 1, 5-2, 5 km, c'est-à-dire hors de portée des moyens de destruction de l'ennemi. »
Et enfin, les commandants veulent avoir un contrôle encore meilleur de la situation, voir plus loin que les tirs de canon, et il était donc nécessaire d'installer des viseurs nocturnes avec une plus grande portée sur le DUMV.
Le développement des systèmes de vision nocturne est déterminé non seulement par la portée accrue, mais également par la nécessité de simplifier les opérations. Une caméra thermique obsolète ou une caméra infrarouge moins avancée nécessite beaucoup de travail, car vous devez appuyer plusieurs fois sur les boutons et tourner les boutons pour obtenir une image décente, tandis qu'une nouvelle caméra avancée peut fournir instantanément une image de meilleure qualité pour un système de visée avec intervention minimale de l'utilisateur. Un porte-parole de Controp a déclaré: "Lorsque la plupart des éléments sont automatisés, l'opérateur peut se concentrer sur la tâche elle-même et ne pas être distrait par le travail avec le système de visée."
L'avantage des systèmes de vision nocturne sur le champ de bataille devient de plus en plus évident. Il le fait en tirant parti des avantages technologiques d'une caméra haute résolution améliorée, en utilisant le bon type de systèmes pour des tâches spécifiques et en intégrant plus de caméras de surveillance dans une architecture numérique qui peut prendre en charge plus de capteurs et fournir à chaque membre d'équipage les données ils ont besoin. Individuellement, ces améliorations n'apportent pas de changements radicaux, mais ensemble, elles peuvent fournir un avantage au combat.
Horner a déclaré que l'architecture numérique est une solution à long terme.
« Si vous mettez en œuvre une architecture numérique dès le début, vous pouvez alors avoir un contrôle à 360 degrés, vous pouvez facilement intégrer les technologies futures, les systèmes de guerre électronique, la protection active et les systèmes de surveillance et de reconnaissance à longue portée. Ensuite, vous pouvez continuer en toute sécurité et doter la voiture de technologies de pointe supplémentaires. »
Lundberg a ajouté:
« La prolifération des systèmes de vision nocturne et d'imagerie thermique progresse à un rythme sans précédent. L'armée occidentale pense que l'ennemi n'aura que la technologie infrarouge passive. Grâce au développement rapide de technologies innovantes et de règles de contrôle des exportations, les armées occidentales modernes ont un net avantage. Le point, bien sûr, n'est pas dans les imageurs thermiques individuels et autres dispositifs de vision nocturne, mais dans l'ensemble du véhicule blindé. Si vous avez une lunette sur DUMV, alors l'avantage est que vous pouvez viser, tirer et frapper avec précision quelques secondes avant votre adversaire. Dans cette séquence d'événements, les systèmes de vision nocturne contribuent certainement à la victoire sur l'adversaire. »
