Активните камуфлажни технологии достигат зрялост (част 2)

Технологични проблеми

Камери

Някои от предложените активни камуфлажни системи имат камери, инсталирани директно върху камуфлажния обект, а някои системи имат дистанционни IR камери. Ако схемата на системата е такава, че камерата трябва да бъде инсталирана директно върху обекта, който трябва да се маскира, тогава се налага едно ограничение - камерата трябва или да е активно камуфлажна, или да е достатъчно малка. Днес има много модели микрокамери, достъпни за потребителите, от които някои търговски миниатюрни цветни камери могат да бъдат подходящи за определени видове активни камуфлажни системи.

Разделителна способност и изображения

При определяне на необходимата разделителна способност на дисплея трябва да се вземе предвид разстоянието от дисплея до зрителя. Ако наблюдателят е само на 2 метра разстояние, тогава разделителната способност не трябва да бъде много по-висока от детайлите на човешкото зрение на това разстояние, т.е. приблизително 289 пиксела на cm2. Ако наблюдателят е по-далеч (което обикновено е), тогава резолюцията може да бъде по-ниска, без да се нарушава качеството на маскирането.

Освен това визуализацията трябва да вземе предвид как се променя зрителното поле на наблюдателите в зависимост от разстоянието, на което те се намират от екрана. Например, човек, който гледа дисплей на разстояние 20 метра, може да види повече от това, което е зад дисплея, в сравнение с човек, който е на 5 метра разстояние. Следователно системата трябва да определи от какво място гледа наблюдателят, за да се побере изображението или размерът на изображението и да определи ръбовете му.

Едно от решенията за визуализация е да се създаде триизмерен цифров модел на околното пространство. Предполага се, че цифровият модел ще бъде генериран в реално време, тъй като най-вероятно е непрактично да се моделират местоположенията в реалния свят преди графика. Стереоскопична двойка камери ще позволи на системата да определя местоположението, цвета и яркостта. Предлага се процес, наречен пътуващо лъчево изображение, за да се превърне моделът в 2-D дисплей.

Показва

Гъвкавите технологии за показване се разработват повече от 20 години. Предложени са множество методи в опит да се създаде по-гъвкав, издръжлив, по-евтин дисплей, който също има адекватна резолюция, контраст, цвят, ъгъл на гледане и честота на опресняване. В момента дизайнерите на гъвкави дисплеи изучават изискванията на потребителите, за да определят най-подходящата технология, вместо да предлагат най-доброто решение за всички приложения. Наличните решения включват RPT (технология за отражателно отражение), органични светодиоди (OLED), течнокристални дисплеи (LCD), тънкослойни транзистори (TFT) и E-Paper.

Съвременните стандартни дисплеи (включително гъвкави дисплеи) са само за директно гледане. Следователно, системата също трябва да бъде проектирана така, че изображението да може да се вижда ясно от различни ъгли. Едно от решенията ще бъде полусферичен дисплей с матрица на обектива. Също така, в зависимост от позицията на слънцето и наблюдателя, дисплеят може да бъде значително по-ярък или по-тъмен от околната зона. Ако има двама наблюдатели, се изискват две различни нива на яркост.

Поради всички тези фактори има големи очаквания от бъдещото развитие на нанотехнологиите.

Технологични ограничения

В момента многобройни технологични ограничения ограничават производството на активни камуфлажни системи за войнишки системи. Въпреки че някои от тези ограничения се преодоляват активно с предложеното решение в рамките на 5 до 15 години (например гъвкави дисплеи), все още има няколко забележителни пречки, които все още трябва да бъдат преодолени. Някои от тях са споменати по-долу.

Яркостта на дисплеите. Едно от ограниченията на активните камуфлажни системи, базирани на дисплея, е липсата на яркост при работа на дневна светлина. Средната яркост на ясно небе е 150 W/m2 и повечето дисплеи изглеждат празни при цяла дневна светлина. Ще е необходим по-ярък дисплей (с луминисценция, близка до тази на светофара), което не е изискване в други области на разработка (например компютърните монитори и информационните дисплеи не трябва да са толкова ярки). Следователно, яркостта на дисплеите може да бъде посоката, която ще задържи развитието на активен камуфлаж. Освен това слънцето е 230 000 пъти по-интензивно от околното небе. Дисплеите, равни по яркост на слънцето, трябва да бъдат проектирани така, че когато системата преминава пред слънцето, да не изглежда мъглява или да има сенки.

Изчислителна мощност. Основните ограничения на активния контрол на изображението и неговото постоянно актуализиране с цел непрекъснато актуализиране (невидимост) за човешкото око са, че в контролните микропроцесори са необходими мощен софтуер и голям обем памет. Също така, като се има предвид, че обмисляме триизмерен модел, който трябва да бъде изграден в реално време въз основа на методи за получаване на изображения от камери, софтуерът и характеристиките на управляващите микропроцесори могат да се превърнат в основно ограничение. Освен това, ако искаме тази система да бъде автономна и да се носи от войник, тогава лаптопът трябва да е достатъчно лек, малък и гъвкав.

На батерии. Когато вземете предвид яркостта и размера на дисплея, както и необходимата процесорна мощ, съвременните батерии са твърде тежки и бързо се изтощават. Ако тази система трябва да бъде пренесена от войник на бойното поле, трябва да се разработят по-леки батерии с по-голям капацитет.
Положение на камерите и проекторите. Като се има предвид технологията RPT, същественото ограничение тук е, че камерите и проекторите ще трябва да бъдат позиционирани предварително и само за един вражески наблюдател, и че този наблюдател ще трябва да бъде позициониран в точно положение пред камерата. Едва ли всичко това ще се наблюдава на бойното поле.

Камуфлажът става цифров

В очакване на екзотични технологии, които ще направят възможно разработването на истински „мантия на невидимост“, най-новият и значителен напредък в областта на камуфлажа е въвеждането на така наречените цифрови модели (шаблони).

„Цифров камуфлаж“ описва микро-шаблон (микро-шаблон), образуван от множество малки правоъгълни пиксели с различни цветове (в идеалния случай до шест, но обикновено поради съображения за разходите не повече от четири). Тези микромодели могат да бъдат шестоъгълни или кръгли или четириъгълни и се възпроизвеждат в различни последователности по цялата повърхност, било то плат или пластмаса или метал. Различните шарки с повърхности са подобни на цифровите точки, които образуват цялостен образ на цифрова снимка, но те са организирани по такъв начин, че да замъгляват контурите и формата на обекта.

На теория това е много по-ефективен камуфлаж от стандартния камуфлаж, базиран на големи петна, поради факта, че имитира пъстрите структури и грапавите граници, намиращи се в естествената среда. Това се основава на това как човешкото око и по този начин мозъкът взаимодейства с пикселирани изображения. Цифровият камуфлаж е по-способен да обърка или заблуди мозъка, който не забелязва модела, или да накара мозъка да вижда само определена част от модела, така че действителното очертание на войника да не се вижда. За реална работа обаче пикселите трябва да се изчисляват с много сложни фрактални уравнения, които позволяват неповтарящи се модели. Формулирането на такива уравнения не е лесна задача и следователно цифровите камуфлажни модели винаги са защитени с патенти. Първоначално въведена от канадските въоръжени сили като CADPAT и американската морска пехота като MARPAT, оттогава дигиталната камуфлажна вълна превзе пазара и е приета от много армии по света. Интересно е да се отбележи, че нито CADPAT, нито MARPAT не са на разположение за износ, въпреки факта, че Съединените щати нямат проблеми с продажбата на достатъчно сложни оръжейни системи.

В момента има друг подход. Изследователи от Rensselier и Rice University са получили най-тъмния материал, създаван някога от човека. Материалът представлява тънко покритие от изхвърлени масиви от свободно подравнени въглеродни нанотръби; има обща отражателна способност 0,045%, тоест поглъща 99,955% от падащата светлина. Като такъв материалът се доближава много близо до така наречения "супер черен" обект, който може да бъде практически невидим. Снимката показва нов материал с 0,045% отражение (в центъра), значително по-тъмно от 1,4% стандартно отражение NIST (вляво) и парче стъкловидно въглерод (вдясно)

Изход

Активните камуфлажни системи за пехотинци биха могли значително да помогнат при тайни операции, особено като се има предвид, че военните операции в градското пространство стават все по-разпространени. Традиционните камуфлажни системи запазват същия цвят и форма, но в градското пространство оптималните цветове и шарки могат постоянно да се променят всяка минута.

Търсенето само на една възможна активна камуфлажна система не изглежда достатъчно адекватно, за да се предприеме необходимото и скъпо развитие на технологията на дисплея, изчислителната мощност и мощността на батерията. Поради факта, че всичко това ще се изисква и в други приложения, е напълно предсказуемо, че индустрията може да разработи технологии, които в бъдеще ще бъдат лесно адаптирани за активни камуфлажни системи.

Междувременно могат да се разработят по-прости системи, които не водят до перфектна невидимост. Например система, която активно актуализира приблизителния цвят, ще бъде по-полезна от съществуващите камуфлажни системи, независимо дали се показва идеалното изображение. Също така, като се има предвид, че активната камуфлажна система може да бъде най-оправдана, когато позицията на наблюдателя е точно известна, може да се приеме, че в най-ранните решения може да се използва една стационарна камера или детектор за маскиране. В момента обаче са налични голям брой сензори и детектори, които не работят във видимия спектър. Термичен микроболометър или чувствителен сензор, например, могат лесно да идентифицират обект, маскиран от визуален активен камуфлаж.

Използвани материали:
Военни технологии
en.wikipedia.org
www.defensereview.com
www.uni-stuttgart.de
www.baesystems.com