Тепловидение

Несмотря на то, что рынок заполнен самыми разными тепловизионными оружейными прицелами, непрерывно выходят новые продукты. Компания Britannia 2000 предлагает свое семейство Firefly с интегрированной камерой Tau-2 производства FLIR Systems. Устройство может устанавливаться на планку Пикатинни штурмовой винтовки, карабина или пулемета.

Firefly не подпадает под Правила международной торговли оружием, что позволяет не только армии Соединенных Штатов иметь подобную оптику для использования в скрытых операциях.

В компании сообщили, что системы Firefly, обеспечивающие точность и качество изображения на увеличенной дальности, предназначены для правоохранительных органов, контртеррористических подразделений, пограничной охраны и спецподразделений.

«Они позволяют точно идентифицировать объект даже в самых сложных условиях, включая туман, дым и полную темноту. Прицелы создавалась с учетом эргономики вместе с ведущими производителями оружия для оптимального использования с самым разным оружием вплоть до калибра 7,62 мм», – заявили в компании.

Один из вариантов, Firefly-30, предназначен для захвата объектов на дистанциях до 300 метров с возможностью установки коллиматорного прицела ближнего боя.

Тепловизионный прицел Firefly-30

Firefly-30 работает в диапазоне от 7,5 до 13,5 микрон, он может записывать как фото, так и видео, при этом продолжительность работы от аккумулятора составляет 8 часов. Оператору выводится инфракрасное изображение или в режиме «black hot» (режим отображения тепловой картины с индикацией горячих объектов чёрным цветом и холодных объектов белым цветом) или в режиме «white hot» (наоборот).

Поскольку устройства с усилением яркости изображения являются более дешевым решением для менее продвинутых вооруженных сил, то будущее им, по всей видимости, обеспечено, тогда как более продвинутые армии сохраняют преимущества в условиях низкой освещенности за счет более дорогих устройств со слиянием изображения с электронно-оптического преобразователя и тепловизора, а также интеграции дополненной реальности и других средств повышения уровня владения обстановкой.

/Alex Alexeev, topwar.ru/

Что такое система ночного видения

Для многих, кто слышит об этой системе, она больше ассоциируется с художественными фильмами жанра боевик. В таких картинах солдаты элитных подразделений надевают специальные очки, которые позволяют им видеть в кромешной темноте. Стоит отметить, что эта система лишь недавно получила применение в автомобилях. До того она действительно использовалась военными структурами.

Большинство элитных автомобилей получают данный прибор уже в базовой комплектации. В дорогих версиях система активной и пассивной безопасности включает и другое оборудование. Например, автомобиль сам может распознать препятствие и вовремя предупредить об опасности или даже предотвратить столкновение, если водитель не реагирует вовремя. Благодаря этому повышается безопасность транспортного средства.

Если коротко, то ночной прибор это устройство, которое способно распознать крупный объект (это может быть пешеход, столб или животное). Специальные датчики выдают на экран изображение дороги подобно обычной камере, только в большинстве моделей картинка имеет черно-белую инверсию цветов, а более дорогие варианты показывают цветное изображение.

ОЦЕНИМ В ДВИЖЕНИИ

В начинающихся сумерках в ветровое стекло S-класса можно вовсе не смотреть: изображение с системы «найт вью ассист» (Night View Assist) четкое и детализированное. Наступление темноты заставляет вернуть взгляд на дорогу: картинка на панели сереет и становится уже не столь информативной. Если сравнивать изображение на экранах БМВ и «Мерседеса»… Все равно что простенькая графика игровой приставки «Сега» и проработанная детальная у «Плей Стейшн 3».

В S-классе картинка с камеры транслируется на приборный щиток, прямо по центру, занимая место огромного электронного спидометра. Поэтому при активации ночного видения контролировать скорость приходится по маленькой горизонтальной шкале внизу экрана — неудобно, беглым взглядом не зацепишься. Одновременно картинка с камеры совмещается с некоторыми сигнальными пиктограммами (режим работы коробки передач, указатели поворота), что делает их на светлой картинке практически невидимыми и лишает возможности пользоваться маршрутным компьютером. Резюме: на первый взгляд, удобно, но на практике выясняется, что реализация не самая удачная.

БМВ выводит изображение еще дальше от глаз — на монитор, расположенный в верхней части центральной консоли. Однако каждый появляющийся на бледной картинке пешеход выделяется ярким белым пятном, шансов увидеть его краем глаза у водителя больше. Вот вам и далеко отнесенный экран, и посредственная графика.

Преимущества и недостатки

Относительно систем помощи водителю существует одно важное правило: ни один современный ассистент не отменяет необходимость самостоятельного контроля над транспортным средством. Даже самая усовершенствованная модель приборов имеет свои ограничения

NVA-системами практично пользоваться по таким причинам:

• По картинке на экране устройства водителю легче ориентироваться в границах дорожного покрытия, особенно в сумерках, когда свет фар еще не так эффективно справляется с задачей;
• Дисплей имеет оптимальные габариты, благодаря чему водителю не нужно присматриваться к тому, что показывает прибор, и не отвлекается от дороги;
• Даже если автомобилист по естественным причинам не заметит пешехода или выбежавшее на дорогу животное, устройство поможет предотвратить столкновение, выдав более четкую картинку по сравнению с тем, что видит сам автомобилист;
• Благодаря надежности устройства водитель с меньшими усилиями всматривается в дорогу и не так сильно устают его глаза.

Тем не менее, даже у самой продвинутой системы есть существенные недостатки:

• Большинство моделей распознают неподвижные объекты или те, которые передвигаются по ходу движения транспорта. Что касается животных, перебегающих дорогу, многие устройства не вовремя оповещают водителя об опасности. Например, камера может распознать препятствие на краю дороги. На основании этого водитель предпримет маневр для объезда животного, которое движется в сторону маневра. Так как камера из-за этого передает картинку с задержкой, водитель может совершить наезд на объект. Подобные ситуации минимизируются в более дорогих моделях, способных распознавать скорость передвижения объектов и быстрее передают изображение на дисплей.
• Когда идет дождь или на улице сильный туман, устройство не работает, так как капли влаги отражают лучи, искажая их траекторию.
• Даже если монитор будет расположен в поле зрения водителя, ему нужно будет одновременно следить и за дорогой, и за картинкой на экране. Это усложняет задачу, что в некоторых случаях отвлекает от вождения.

Итак, устройство ночного видения способно облегчить работу водителю, но все же стоит помнить, что это всего лишь электронный помощник, у которого могут наблюдаться сбои. Непредвиденные ситуации способен предотвратить только водитель, поэтому ему все равно нужно быть предельно внимательным, пока автомобиль движется.

Вот небольшое видео о том, как работает подобная система в реальных условиях:

Прибор ночного видения в авто! Lanmodo Vast1080P

Watch this video on YouTube

Как установить ночное видение автомобиля?

Многие модули для ночного видения напоминают видеорегистратор. Независимо от модели они должны состоять из трех ключевых элементов: экрана, блока и камеры (может работать по принципу тепловизора или с инфракрасными излучателями). Иногда все эти элементы заключены в один корпус, что облегчает установку.

Монтаж системы выполняется по следующей схеме. Установка видеокамеры зависит от типа устройства. Некоторые можно установить снаружи машины

В этом случае важно обеспечить чистоту линзы. Другие модификации предназначены для монтажа в районе зеркала заднего вида или на торпедо

Источник питания – в основном акб автомобиля, но встречаются и варианты с индивидуальным аккумулятором. Сообщение с монитором и модулем управления может выполняться при помощи проводного или беспроводного соединения. Оптимально место установки внешней камеры должно выбираться из такого расчета: высота линзы от земли – 65см., минимальное положение от основной или противотуманной фары – 48 сантиметров. Объектив должен быть расположен в центре радиаторной решетки.

Если в устройстве используется не ИК-камера, а тепловизионная, то ее нужно поместить насколько возможно дальше от двигателя. Так прибор не будет нагреваться, что может отрицательно сказаться на его эффективности. Что касается беспроводной модификации, нужно постараться максимально сократить длину силового кабеля, чтобы он не создавал дополнительных помех.

Модуль, работающий по беспроводной связи, можно закрепить в любой части салона автомобиля. Главное условие – водитель не должен отвлекаться от управления машиной, чтобы наблюдать за ситуацией на дороге по экрану. Удобней всего разместить монитор прямо перед глазами водителя. Благодаря этому ему достаточно будет просто сфокусироваться либо на лобовом стекле, либо на дисплее.

Моноблочные устройства

С заводскими камерами для автомобиля мы разобрались, а можно ли их смастерить самостоятельно? Конечно можно, нужно только желание, время, комплектующие и некоторый опыт в радиотехнике.

Как известно, принцип всех камер автомобиля заключается в возможности выдавать инфракрасное излучение. Вам необходимо запастись следующими компонентами:

• Монитор. Можно позаимствовать из любой видеокамеры.
• Видоискатель. Также берется из видеокамер, главное, чтобы он был рабочий.
• Камера, которая работает в ночном режиме.
• Несколько инфракрасных излучателей.

Теперь перейдем непосредственно к делу. Главное – это закрепить два соединительных провода: первый для камеры и видеовыхода, второй — видоискатель и видеовыход. Благодаря такому соединению камера, подсветка и видоискатель взаимодействуют друг с другом.

Собирать этот прибор очень просто и легко, даже не имея определенных навыков. Работа камеры и видоискателя осуществляется от 5 Вольт

Немаловажной деталью является переходник, который связывает основную камеру с экраном

Обязательным составляющим в конструкции для авто служит переключатель между подсветкой, камерой и монитором.

Инфракрасный датчик

Стоят они недорого, поэтому можно использовать любую разновидность. В качестве дополнения вам нужны будут пассатижи, изолента, провода и шуруповерт.

Как вы можете видеть, самостоятельное создание камеры ночного видения не составляет большого труда и не предполагает больших финансовых затрат. Для этого не требуется наличие специальных навыков и умений.

Для справки

В технологии ночного видения используются инфракрасные датчики, которые устанавливаются на авто. Благодаря последним и электронике, которая расшифровывает информацию, система может увидеть животных или людей даже в полной темноте на большом расстоянии. Это примерно в три раза дальше, чем освещение фар дальнего света.

При необходимости датчики можно настраивать, что дает возможность увидеть объекты в тумане, дыму или пыли. Однако, стоит отметить, что условия плохой видимости могут несколько ухудшить обзорность в целом.

Таким образом, камера ночного видения для авто является замечательным современным решением для безопасной езды при плохой видимости. Несмотря на высокую стоимость, эти устройства полностью оправдывают себя, снижают напряжение водителя и обеспечивают комфорт на дороге в темное время суток, тумане или при ярком свете встречных фар.

Преимущества и недостатки

Какой бы совершенной ни казалась разработка, облегчающая передвижение на автомобиле в ночное время, она имеет как свои преимущества, так и недостатки. К очевидным плюсам NVA можно отнести:

• высокое качество отображения, позволяющее отчетливо увидеть границы дороги и препятствия на пути;
• компактный экран, передающий картинку, не занимает много места, но в то же время не заставляет водителя всматриваться в изображение;
• водитель чувствует себя гораздо увереннее и комфортнее во время движения в темное время суток;
• глаза автомобилиста меньше устают, поэтому концентрация на дороге сохраняется лучше.

Среди минусов системы NVA водители отмечают:

• система четко фиксирует неподвижные объекты, но, например, животное, перебегающее дорогу, может быть плохо отличимым из-за высокой скорости его перемещения;
• в сложных метеорологических условиях (например, при тумане или дожде) применение Night Vision невозможно;
• контролируя дорогу по изображениям, воспроизводимым на мониторе, автомобилисту придется смотреть на экран, а не на саму дорогу, что не всегда бывает удобно.

Прибор ночного видения может существенно облегчить управление автомобилем в темное время суток. Наиболее совершенные системы позаботятся не только о безопасности водителя, но и предупредят пешеходов о приближающемся автомобиле

Однако каждому автомобилисту важно помнить, что полностью полагаться на приборы нельзя: водитель всегда должен быть сконцентрирован на дороге, чтобы в случае непредвиденной ситуации вовремя принять нужные меры и избежать дорожно-транспортного происшествия

Возможные перспективы совершенствования

В настоящее время фотокатоды ЭОП работают в области спектра 0,4–0,9 мкм. Однако смещение рабочей области спектра в ИК-диапазон (1,4–1,8 мкм) открывает перед ПНВ новые возможности. Средняя величина ЕНО в безлунную ночь для области спектра 0,4–0,9 мкм достигает (1,5–3)?10–9 Вт/см2, а в области спектра 1,4–1,8 мкм — (1,5–2) ?10–7 Вт/см2, т. е. на два порядка выше. В дополнение к этому улучшается прозрачность атмосферы: при метеорологической дальности видимости 10 км пропускание толщи атмосферы 1 км на длине волны 0,6 мкм составляет 0,72, а в центре области спектра 1,4–1,8 мкм — 0,93. При этом яркость атмосферной дымки снижается больше чем на порядок в области спектра 1,4–1,8 мкм по сравнению с видимой областью спектра. Величина контраста объекта наблюдения с фоном в этой ИК-области спектра более стабильна и выше в 1,4–1,5 раза, чем в области спектра 0,4–0,9 мкм. Кроме того, если в этой области спектра ЕНО меняется от 10–5 до 2,5?10–9 Вт/см2, то в области 1,4–1,8 мкм — от 1,6?10–4 до (3–4)?10–7 Вт/см2 при тех же условиях ЕНО, т. е. почти на два порядка. Процент обеспеченности освещенностью в течение всего года для ЕНО в пределах 5?10–3–5?10–4 лк для области спектра 1,4–1,8 мкм также почти вдвое выше, чем для 0,4–0,9 мкм . В области спектра 1,4–1,8 мкм можно работать в тумане, до определенной степени — в некоторых дымах и в пыли, а также визуализировать излучение современных лазерных целеуказателей-дальномеров, работающих на длине волны 1,55 мкм и 1,7 мкм. Весьма результативно использование ПНВ, работающих в области спектра 1,4–2,0 мкм, для демаскировки объектов: разница в отражательной способности обмундирования позволяет в области спектра 1,4–2,0 мкм не только обнаружить солдата на фоне зелени, но и отличить своего от чужого. Известно, что камуфляж позволяет замаскировать различные объекты на фоне окружающего пространства. Однако камуфляж, разработанный для видимой области спектра, может быть неэффективен для области спектра 1,4–1,8 мкм. Для нее узор камуфляжа исчезает, и обнаруживается силуэт замаскированного объекта .

Другим перспективным направлением совершенствования ПНВ является использование для их производства 3D-печати . На ее основе возможно создание микроминиатюрных лазерных целеуказателей, ИК-осветителей, а также твердотельных преобразователей изображения взамен традиционных ЭОП. Для ПНВ использование 3D-печати позволит создать сверхминиатюрные электронные схемы с высоким быстродействием, а также первичные источники питания в интегральном исполнении. В свою очередь, это приведет к сокращению массы, габаритов и энергопотребления ПНВ, а также к повышению их надежности. Уровень развития 3D-печати, достигнутый за последнее время, позволяет рассчитывать на дальнейшее совершенствование ПНВ уже в ближайшие годы.

Литература

1. Гейхман И. Л., Волков В. Г. Видение и безопасность. М.: Новости. 2009.
2. Специальные наблюдательные приборы предупреждения катастроф и обеспечения аварийно-спасательных работ. М.: ОАО «Швабе–Фотоприбор». 2014.
3. Приборы ночного видения. Каталог. Новосибирск: ОАО «Швабе Оборона и Защита». 2014.
4. Night Vision Goggles GN-2, GN-3. Проспект фирмы Simrad Optronics. Норвегия. 2004.
5. Night Vision Goggles Lucie. Проспект фирмы ANGENIEUX S.A. Франция. 2004.
6. Каталог продукции специального и гражданского применения. ОАО РОМЗ. Ростов Великий. 2012.
7. Hewish M. Image in everthing // Jane’s International Defense New. 1999.
8. Бинокль день–ночь БДН-9С. Проспект ОАО ЗОМЗ. Моск. обл., Сергиев Посад. 2014.
9. Активно-импульсный прибор ночного видения М.: Проспект ОАО «НИИ «Полюс». 2002.
10. Активно-импульсный прибор ночного видения. М.: Проспект ОАО «Медитон». 2002.
11. Профессиональные 3D-принтеры. www.3d.globatek.ru

Какой прибор ночного видения мы будем собирать?

1. Удаление инфракрасного фильтра с любого из доступных смартфонов, то есть с его основной видеокамеры (не фронтальной);
2. Подключение к смартфону внешней камеры, с которой удаляется инфракрасный фильтр;
3. Покупка смартфона, имеющего возможность для ночной видеосъёмки. Смартфоны данного типа уже имеют видеокамеру с удаленным инфракрасным фильтром. Однако, данный способ мы рассматривать не будем, так как целью нашей статьи является именно создание своего устройства. Однако если кого-то заинтересует данный способ, то мы дадим ссылку на ряд подобных устройств.

• использование специальных винтов, имеющих фигурные головки, требующие специального инструмента (который, как правило, не имеется у самодельщика).
• многие смартфоны собраны с использованием метода температурного приклеивания компонентов, что еще более осложняет разборку корпуса

Элементы конструкции

Каждый производитель оснащает систему, обеспечивающую видение посторонних предметов в ночное время, разными элементами, однако ключевые части остаются идентичными. Основным отличием является качество отдельных деталей. В устройство прибора входят:

• Инфракрасный датчик. Этих деталей может быть несколько, и устанавливаются они спереди машины, чаще в головной оптике. Устройства излучают инфракрасные лучи на большом расстоянии.
• Видеокамера. Этот элемент фиксирует дорогу впереди машины, а также фиксирует отраженное от поверхностей излучение.
• Блок управления, который совмещает данные от датчиков и видеокамеры. Обработанная информация воспроизводится для водителя в зависимости от того, каким будет четвертый элемент.
• Воспроизводящее устройство. Это может быть монитор или цветной дисплей. В некоторых моделях изображение проецируется на лобовое стекло, что облегчает контроль за дорогой.

В дневное время некоторые устройства могут работать, как обычный видеорегистратор. В темное время устройство обрабатывает сигналы от датчиков и отображает их в виде картинки на экране. При явном удобстве данная разработка не отменяет внимательности водителя, поэтому модели с проекцией на лобовое стекло менее практичны, так как отвлекают от слежения за дорогой.

Принцип работы

В основе этой системы безопасности лежат датчики, которые могут улавливать тепловые и инфракрасные сигналы. Также есть специальная камера, которая снимает изображение. После чего вся информация передается на бортовой компьютер.

После чего бортовой компьютер обрабатывает полученную информацию и проецирует ее на дисплей в виде бесцветного масштабного образа.

Вообще, по принципу действия различаются два вида системы ночного видения.

1. Активные. При своей работе используют дополнительные источники инфракрасного цвета, которые устанавливаются на автомобиль отдельно. На выходе водитель получит высокое разрешение и четкость изображения. Дальность работы таких систем доходит до 250 метров. Активные системы для своих автомобилей используют концерны Тойота и Мерседес.
2. Пассивные. У таких систем нет своего инфракрасного датчика. Однако тепловизор самостоятельно фиксирует инфракрасное излучение от самих объектов. Работает он на расстоянии до 290-320 метров. Контрастность на выходе будет очень высокой, а вот разрешение, напротив, низкое. Такие системы безопасности бывают у БМВ, АУДИ и Хонда.

Какая система лучше?

Наиболее совершенными и информативными, по мнению специалистов являются именно активные системы ночного видения. Разберем их работу на примере одной их технических новинок от концерна Мерседес – системе Night View Assist Plus. ЕЕ уникальность заключается в том, что благодаря совершенным датчикам она проинформирует водителя о ямах и неровностях на дороге и предупредит пешеходов о потенциальной опасности. Чтобы понять, как это работает давайте, разберемся из чего, состоит система:

• инфракрасные активные камеры — они располагаются в фарах головного света;
• видеокамера — находится за лобовым стеклом;
• электронный блок управления;
• дисплей в кабине — на него будет выводиться вся информация.

Итак, работа системы построена следующим образом:

• ик-камеры фиксируют всю окружающую дорожную обстановку – препятствия неровности, пешеходов и встречный транспорт;
• задача видеокамеры, понять в какое время суток едет автомобиль, а также следить и вовремя предупреждать о наличии на трассе помех или других автомобилей, которые движутся по встречной полосе или просто едут впереди;
• электронный блок управления, должен обработать и проанализировать всю полученную информацию, после чего она будет выведена на экран информационного табло.

Последний, кстати, в зависимости от модели автомобиля может быть как отдельным, так и интегрированным в навигационную систему машины.

В самых первых системах ночного видения информация проецировалась прямо на лобовое стекло. Однако во время испытания, выяснилось, что это только мешает водителю.

О пешеходах, которые могут не заметить приближающийся автомобиль, разработчики системы безопасности тоже позаботились. Они будут предупреждены об опасности с помощью коротких световых сигналов. Однако работает это лишь в том, случае если нет встречных машин, чтобы не ослепить их водителей.

Идеальными для работы системы являются следующие условия:

• скорость движения автомобиля более 45 километров в час;
• расстояние пешеходов и помех на трассе не далее, чем 80 метров от автомобиля. (В иных случаях информация может быть незначительно искажена).

Установка системы

Вообще, система ночного видения для премиального автомобиля, является штатной частью системы активной безопасности и переустанавливается еще с завода. Однако на сегодняшний день можно при желании приобрести системы и отдельно и установить ее хоть на Жигули.

Стоимость комплекта от 50 до 100 тысяч рублей. Кроме того, придется заплатить за монтаж и настойку оборудования. Сделать это самостоятельно весьма непросто.

Будущее системы ночного видения автомобиля

Сейчас подобные системы безопасности скорее экзотика, которую можно встретить только на очень дорогих машинах. Однако суда по темпам развития системы, вскоре она может стать и весьма обыденной опцией, которая появится даже на наших Жигулях. В дополнение к автопилоту, естественно.

Пока же инженеры занимаются совершенствованием своего детища. К примеру, недавно, компания БМВ представила интеллектуальную систему безопасности, которая находит пешеходов в опасной близости от проезжей части. Делается это при помощи датчиков сердцебиения. Они умеют находить живое существо в радиусе 100 метров от двигающегося автомобиля. Информация об этом выводится на специальный дисплей, кроме того, система сама освещает идущего по обочине пешехода с помощью специальных диодных фар, которые могут поворачиваться на 180 градусов и освещать объекта находящиеся даже на отдалении от проезжей части.