Портативные тепловизионные приборы наблюдения

Внастоящее время широкое распространение в науке и технике получили тепловизионные (ТПВ) приборы. Они используются для круглосуточного наблюдения как при нормальной, так и при пониженной прозрачности атмосферы (туман, дождь, снегопад, пыль, дым и др.) и при воздействии мощных световых помех [1]. Это положительно отличает их от приборов ночного видения (ПНВ) на базе электронно-оптических преобразователей (ЭОП). ТПВ-приборы нашли применение для промышленного и экологического контроля, мониторинга местности и природных ресурсов, обнаружения лесных пожаров, контроля утечек тепла в зданиях и сооружениях, контроля состояния газо- и нефтепроводов, электропроводки и электрических ма- шин, линий электропередач, наблюдения, разведки, прицеливания, вождения транспортных средств в сложных условиях видения, для медицинской диагностики и др. [1].

При этом для использования в спец-технике наибольшее распространение получили портативные ТПВ-приборы. Рассмотрим типичные образцы таких приборов.

ТПВ-прибор TVS-13 [2] является портативным устройством наблюдения сквозь дым и туман, но может быть использован и в качестве прицела для индивидуального оружия. Прибор работает круглосуточно, в том числе и в полной темноте. Он имеет разъем для подключения к внешнему монитору. При фокусном расстоянии объектива 25 мм увеличение прибора равно 1,8 ^х .

Наблюдательный комплекс «Thermo-saur Zoom Vision» [3] ( фото 1 ) имеет оптическое увеличение 2 ^х и цифровой Zoom 2 ^х и 4 ^х . Имеется радиоканал дуплекс 434/868/3,4 Гц. Модуль Wi-Fi обеспечивает передачу видеосигнала на расстояние до 100 м. В состав прибора входит интегрированный блок лазерного дальномера. Прибор имеет радиопульт дистанционного управления, съемную карту памяти Micro-SD 8 Гб и возможность записи на нее видеоизображения. В состав прибора входит встроенная метеостанция, датчики баллистического вычислителя (температуры, давления относительного, атмосферного, угла завала, угла места цели, влажности), датчик автоматического включения при обнаружении глазного дна наблюдателя,

Фото 1. Наблюдательный ТПВ-комплекс «Thermosaur Zoom Vision»

Фото 2. Микроболометрическая неохлаждаемая тепловизионная камера

Фото 3. Термографическая информационно-измерительная система «Альфа-ТТМ-01»

функция «живая цель», возможность формирования индивидуальных профилей управления и переназначения функций кнопок.

На фото 2 представлен ТПВ-прибор на базе микроболометрической неох-лаждаемой матрицы фотодетекторов с широким динамическим диапазоном,

высокоскоростной обработкой изображения и автоматической регулировкой по полному кадру [4]. В состав прибора входят отдельные модули – объективы с фокусным расстоянием 80 и 40 мм, внешний ТВ-монитор SVGA VESA, наборы электронных сеток под оружие СВД, ВСК, АК-74, кронштейны под них, выносные кнопочные группы и выносной нашлемный микродисплей.

ТПВ-прибор серии «Альфа-ТНП 25» [5] предназначен для круглосуточной работы в ограниченно сложных метеоусловиях. В зависимости от поставленной задачи прибор оснащается объективами с различными фокусными расстояниями. Отдельные его модули оснащаются системой GPS, электронным компасом и лазерным дальномером с дальностью действия 1 – 3500 м и точностью измерения дальности ±1 м. Предусмотрен внешний видеовыход CCIR.

Портативная термографическая многофункциональная информационно-измерительная система «Альфа-ТТМ-01» [6] ( фото 3 ) имеет в своем составе ТПВ-камеру, видеокамеру и лазерный целеуказатель для точного наведения на объект наблюдения. ТПВ- и ТВ-камеры работают независимо друг от друга. Тепловые и видеоизображения могут быть представлены как в виде двух независимых кадров, так и наложены друг на друга. При использовании внешнего микрофона в фильм наблюдения можно добавить звуковой канал. Прибор обеспечивает дистанционное бесконтактное измерение температуры поверхности объектов в выбранных на ТПВ-изо-бражениях точках, линиях и зонах. Значения распределения и измерения температур представляются в виде таблиц, графиков и временных диаграмм для точного выявления температурных аномалий. Программное обеспечение позволяет управлять работой прибора, регистрировать, анализировать, просматривать и обрабатывать тепловые изображения. Программное обеспечение работает под управлением операционных систем Windows XP/Vista/ Win 7. В компьютере используется процессор с частотой 1,66 ГГц, 0,34 – 1 Гб, разрешение экрана – 1024х600 пикселей. ТПВ-прибор используется для наблюдения удаленных и замаски-

рованных объектов круглосуточно, в плохую погоду и при задымлении для поиска пострадавших, выявления скрытных очагов пожаров, диагностики трубопроводов, электроэнергетического оборудования, в металлургии, транспорте, в труднодоступных местах, для диагностики заболеваний, контроля производственных процессов, аэротермосъемки земной поверхности. Возможен выбор цветовых палитр и отображение тепловых изображений в псевдоцветах, одновременная запись видеоизображений, тепловых изображений и звуковых сигналов, режим наложения теплового изображения на видимое изображение с возможностью масштабирования, поворота, изменения степени прозрачности, запись, воспроизведение, сохранение изображений и фильмов.

Возможно объединение теплового изображения с изображением ночного канала на базе ЭОП. Это обеспечивается в тепловизионно-ночном комплексе ТНК-1 [7]. ТПВ-прибор на базе ми-кроболометрической матрицы (МБМ) фотодетекторов с числом пикселей 320х240, а также ночной канал совмещены в одном комплексе и имеют один общий окуляр.

ТПВ-прибор Photon [8] с помощью внешней синхронизации позволяет регулировать время запуска накопления сигналов, поступающих с МБМ. В приборе имеется встроенный источник калибровки, благодаря которому на время срабатывания затвора (0,7 с) видеоизображение замораживается. Работа прибора осуществляется в автоматическом или в ручном режиме. Имеется интерфейс для вывода видеосигналов, связи, ввода цифровых данных.

Для вождения транспортных средств в ухудшенных условиях видения используется ТПВ-прибор PathFindIR [9]. Прибор обеспечивает движение автомашины в сложных условиях видения со скоростью 60 км/ч. В то время как фары ближнего света обеспечивают видение до 100 м, дальнего света – до 150 м, ТПВ-прибор обеспечивает видение до 700 м при времени реакции водителя менее 4 с. ТПВ-при-бор вождения N-Driver ^ТМ [10, 11] позволяет водить транспортные средства в ухудшенных условиях видения и имеет малую массу – 0,36 кг. Прибор

Фото 4. ТПВ-прибор ТПВ-1М2

Фото 5. ТПВ-прибор «Скопа-2»

вождения автомашин DVS (Driver's Vision System) [12] также обеспечивает вождение в ухудшенных условиях видения.

ТПВ-бинокуляр SENTINEL [13] может обеспечить обнаружение объекта наблюдения на дальности 8 км при фокусном расстоянии объектива 115 мм. Прибор используется в военных целях и для работы спецслужб.

Гиростабилизированный ТПВ-при-бор COLIBRY [14] предназначен для беспилотных летательных аппаратов и роботизированных наземных мобильных устройств. Прибор имеет встроенную цифровую систему контроля. Трехосная гиростабилизация и лазерный дальномер обеспечивают надежное позиционирование прибора.

ТПВ-бинокль CORIS [15] создан для военного применения, полиции и спец- служб. Известен ТПВ-бинокль МХ-2А, который может быть использован как прибор наблюдения, так и в качестве прицела для боевого оружия М16/М4 и М136 [13].

Малогабаритный ТПВ-прибор (модель ТПВ-1М2, торговая марка JOCER-14'') [16] ( фото 4 ) предназначен для технической диагностики, разведывательных, спасательных и поисковых операций всех видов.

ОАО «ЦНИИ «Циклон» выпустил целую серию портативных ТПВ-прибо-ров для круглосуточного и всепогодного наблюдения, в том числе при задымлении и запылении, выявления очагов возгорания и пожара, контроля территории. К таким приборам относятся «Скопа-2» ( фото 5 ) [17], «Скопа-3» [18]. ТПВ прибор «Сыч-4» содержит лазерный дальномер с безопасной для глаз длиной волны 1,55 мкм. Прибор имеет встроенную систему записи изображений [19].

Фирма Sofradir (Франция) выпускает ТПВ-прибор АТОМ 1024 [20]. Прибор способен передавать изображение со скоростью 30 кадр./с с помощью высокоскоростного сетевого интерфейса Gigabit Ethernet. Прибор выполнен на базе МБМ с числом пикселей 1024х768 и размером пикселя 17х17 мкм. ТПВ-прибор имеет высокое температурное разрешение – 0,05 К, энергопотребление прибора не превышает 1,7 Вт. Основное применение прибора – военная техника, авиация, транспорт, переносные системы наблюдения.

ТПВ-прибор Optris PI ( фото 6 ) [21] служит для измерения температур в режиме перемещающейся точки и фиксированного поля с отображением максимального, минимального и среднего значений. Цветовая палитра имеет 12 цветов. Меню прибора обеспечивает автоматический и ручной режимы измерения, управление файлами, изменение палитры, коэффициента излучения. Прибор имеет объективы с фокусным расстоянием 10 мм (угол поля зрения 36 ° ) и 36 мм (соответственно 9 ° ).

Измерительный ТПВ-прибор SAT S160 [22] со встроенным лазерным целеука-зателем с длиной волны 635 нм и мощностью излучения 1 мВт обеспечивает точное измерение температуры и используется для промышленного конт-

Фото 6. ТПВ-прибор Optris PI

Фото 8. ТПВ-прибор «Багира»

Фото 7. ТПВ-прибор S51R

Фото 9. ТПВ-прибор TauTM 640

роля. Для той же цели используется ТПВ-прибор S160 [23].

ТПВ-прибор S51R [24] ( фото 7 ) используется как самостоятельное устройство и как встраиваемый в систему модуль. Прибор работает без термостабилизации датчика изображения и без элекромеханического затвора. Прибор имеет набор функций обработки изображения – пространственная, временная фильтрация, изменение яркости, контраста, инверсия изображения и др.

В ФСБ России разработаны портативные ТПВ-приборы НФ-1156 [25] и НФ-1178 [26] для проведения специальных операций в ухудшенных условиях видения (полная темнота, туман, дым и пр.).

ТПВ-прибор «Багира» [27] ( фото 8 ) представляет собой ТПВ-бинокуляр для круглосуточного наблюдения удаленных объектов как через окуляры, так и на выносном дисплее.

Ручной ТПВ-бинокуляр ВТ-7 [28] позволяет как наблюдать, так и записывать изображения с возможностью передачи изображений и видеороликов во встроенную память прибора и в персональный компьютер. Фокусировка осуществляется с помощью двигателя.

Малогабаритный ТПВ-прибор с динамическим диапазоном 14 бит [29, 30] имеет рекордно малые массу и габариты, обеспечивает вывод изображения в видеокамеру и в компьютер.

ТПВ-прибор «Photon 640» [31] используется в качестве автоматического прибора ночного видения, для применения в роботизированных устройствах, прицельных комплексах, в системах охраны и пр. Программируемый ТПВ-прибор имеет связь с видеокамерой и с компьютером, с внешним монитором. Прибор использует сменные объективы с фокусным расстоянием 25; 35; 50 мм с относительным отверстием 1:1,4; 1:1,4; 1:1,7 и с углом поля зрения 36x27°, 26x20°, 18x14° соответственно.

ТПВ-прибор серии Tau 2 [32] имеет то же назначение, что и прибор «Photon 640», но обладает более высокой температурной и геометрической разрешающей способностью Tau 320 [32] имеет большое число сменных объективов – с фокусным расстоянием 13; 19; 25; 35; 50; 60; 100 мм при относительном отверстии 1:1,25; 1:1,25; 1:1,1; 1:1,2; 1:1,2; 1:1,25; 1:1,6 соответственно и углом поля зрения 45x37 ° ; 32x26 ° ; 25x20 ° ; 18x14 ° ; 12,4x9,9 ° ; 10,4x8,3 ° ; 6,2x5 ° .

Миниатюрный ТПВ-модуль Quark [33] обладает универсальностью и повышенной компактностью. Корпус микроболометрической матрицы фотодетекторов выполнен на уровне пластины.

ТПВ-модуль TauTM 640 LWIR Thermal Imager [34] ( фото 9 ) представляет

собой миниатюрную цифровую систему с удобным интерфейсом, позволяющую создавать ТПВ-приборы различных типов.

ТПВ-приборы серии Н (HS-324; HS-307) [35] используются для обеспечения работы полицейской, пограничной, таможенной и охранной служб. Приборы имеют все функции для скрытного наблюдения, позволяют записывать, сохранять изображение и передавать его в компьютер. Приборы имеют функцию «горячий башмак». «Башмак» оснащен разъемами для подключения питания и вывода видеосигнала; это означа- ет, что ТПВ-прибор остается полностью функциональным во время зарядки аккумуляторов, что повышает эффективность применения таких приборов по сравнению с ПНВ на базе ЭОП.

Некоторые модели приборов и их параметры приведены в табл. 1 (стр. 7 – 12) ■