Zakład Techniki Podczerwieni i Termowizji Instytut Optoelektroniki Wojskowa Akademia Techniczna ul. Kaliskiego 2, Warszawa dr hab. inż.

Transkrypt

1 Zakład Techniki Podczerwieni i Termowizji Instytut Optoelektroniki Wojskowa Akademia Techniczna ul. Kaliskiego 2, Warszawa dr hab. inż. Henryk MADURA hmadura@wat.edu.pl tel fax

2 1. Tytuł Opracowania : Laserowe Symulatory strzelań Opis Produktu: Symulatory laserowe są jednym z najefektywniejszych narzędzi we współczesnym procesie szkolenia wojsk. Ich rola jest tym bardziej istotna, że umożliwiają prowadzenie szkolenia w konfiguracji dwustronnych ćwiczeń taktycznych, gdzie szkolone pododdziały dysponują rzeczywistą siłą ogniową i narażone są jednocześnie na jej oddziaływanie ze strony przeciwników. Realizm pola walki, który jest w ten sposób uzyskiwany stanowi nieoceniony czynnik szkolenia żołnierzy i ich dowódców. Walka nie jest prowadzona na ekranie komputera, lecz toczy się w realnym terenie, gdzie działają realni ludzie, a nie oparte o statystyki i normy algorytmy. Szkolony personel może w ten sposób zdobyć bezcenne doświadczenie realnej walki w rzeczywistych warunkach z rzeczywistym przeciwnikiem. W Instytucie Optoelektroniki opracowano gamę symulatorów laserowych, umożliwiających szkolenie taktyczne i strzeleckie pojedynczego żołnierza. Został opracowany system pozycjonowania oraz zarządzania, umożliwiający przeprowadzenie AAR (ang. After Action Review). Laserowy symulator na broń strzelecką Laserowe symulatory strzelania to typoszereg urządzeń symulacyjnych przeznaczonych dla osobistej broni strzeleckiej żołnierza (karabin AK, PK, SWD) w tym granatników przeciwpancernych RPG-7,

3 Rys.1 Symulatory laserowe dla pojedynczego żołnierza: a,b) beryl, c) SWD, d) PK, e) RPG-7, f) zestaw detektorów na szelki i hełm, g) pilot rozjemcy Laserowy symulator na wozy bojowe Laserowy symulator strzelań dla broni ciężkiej to jest wozów bojowych piechoty i czołgów (BWP-1, T-55, T-72 i PT-91). Rys.1 Symulatory laserowe na wozy bojowe: a) detektor centralny, b) detektor boczny, c,e) system na BWP, d) pełne ukompletowanie systemu Podstawowym zadaniem symulatorów laserowych jest: - symulowanie ognia z broni osobistej oraz pokładowej czołgów i wozu bojowego podczas dwustronnych ćwiczeń taktycznych, - urealnianie sytuacji na symulowanym polu walki, - nauka i doskonalenie umiejętności strzeleckich w warunkach taktycznych.

4 Symulatory spełniają wymagania poligonu laserowego. Charakteryzują się następującymi cechami: o Wskazywanie pola trafienia na wyświetlaczu pilota systemowego (wyświetlacz graficzny). o Dodanie numeru własnego dla nadajnika i odbiornika (możliwość programowania i odczytywania numeru identyfikacyjnego urządzenia). o Możliwość archiwizacji wraz z odnotowaniem daty i czasu trafienia. o Możliwość programowania ilości amunicji. o Justowanie optyczne nadajników do AK/Beryl, PK. o Wszystkie procesory zostały wyposażone w odpowiednie interfejsy umożliwiające programowanie przy pomocy PC i umożliwiające współpracę z systemem łączności radiowej.

5 2. Tytuł: Lidar do wykrywania zagrożeń biologicznych Opis Produktu: System zapewnia możliwości detekcji i klasyfikacji wykrywanych bio-aerozoli w odległości dochodzącej do kilku kilometrów. Zasięg detekcji uzależniony jest od aktualnie panujących warunków meteorologicznych oraz pory dnia. Urządzenie zawiera trzy źródła laserowe, dwa teleskopy odbiorcze, komponent detekcji depolaryzacji oraz wielokanałowy układ detekcji powracającego sygnału. System zainstalowany jest na platformie mechanicznej zapewniającej możliwość automatycznego skanowania określonego sektora przestrzeni. System obsługiwany jest przez dedykowaną aplikację komputerową, pozwalającą na sterowanie pracą lidara, akwizycją, przetwarzaniem i zobrazowaniem zebranych danych pomiarowych. Urządzenie posiada zdolność realizacji następujących typów pomiarów lidarowych: - fluorescencyjny, - typu DISC (3 długości fali), - depolaryzacyjny, - ramanowski. Rys. 1. Lidar rozpraszająco-depolaryzacyjny Do wzbudzania w badanych aerozolach fluorescencji, w urządzeniu zastosowano dwa lasery generujące w zakresie ultrafioletu, mianowicie długości fali 355 nm oraz 266 nm (odpowiednio trzecia i czwarta harmoniczna lasera Nd:YAG). Promieniowanie emitowane jest z repetycją 20 Hz w postaci krótkich (~6 ns) impulsów. Optyczny układ odbiorczy dla sygnałów emisji fluorescencji składa się z teleskopu typu Newtona o średnicy 250 mm, spektrografu typu Czerny-Turner oraz fotopowielacza 32-kanałowego. W zależności od umieszczonej w spektrografie siatki dyfrakcyjnej (siatki wymienne), uzyskiwana rozdzielczość widmowa wynosić może od 20 nm/kanał do 3 nm/kanał. Trzeci laser zastosowany w systemie generuje w zakresie bliskiej podczerwieni (laser typu OPO, λ = 1574 nm). Promieniowanie w tym zakresie widma charakteryzuje się lepszą propagacją w atmosferze i w omawianym systemie służy do wczesnego wykrywania obecności aerozolu (bez stwierdzenia jego biologicznego charakteru) z odległości ponad 10 km. Pomiar ten odbywa się na zasadzie detekcji echa optycznego pochodzącego od rozproszenia elastycznego. Sygnał ten analizowany jest również pod kątem depolaryzacji w celu stwierdzenia obecności w mierzonym aerozolu cząstek asferycznych.

6 3. Tytuł produktu: Lornetka obserwacyjno-pomiarowa Opis Produktu: Lornetka została opracowana w ramach projektu celowego nr 350/BO/A przez specjalistów z Instytutu Optoelektroniki Wojskowej Akademii Technicznej i Przemysłowego Centrum Optyki S.A. Głównym elementem lornetki jest kamera termowizyjna pracująca w zakresie dalekiej podczerwieni 8 12 µm (LWIR) i zbudowana na matrycowym mikrobolometrycznym detektorze podczerwieni o rozmiarze pojedynczego detektora 25 µm. Rozmiar matrycy detektorów podczerwieni wynosi 384x288 detektorów, czyli sumaryczna liczba detektorów kamery wynosi szt. Ponadto lornetka jest wyposażona w tor obserwacyjny dla widzialnego zakresu promieniowania oraz dalmierz laserowy, kompas elektroniczny, odbiornik GPS i tor transmisji danych. Lornetka obserwacyjno-pomiarowa będzie stanowiła jeden z podstawowych elementów wyposażenia Żołnierza XXI wieku. Podstawowe parametry techniczne Zasięg wykrycia (IR) celu NATO... do 6200m Detektor mikrobolometryczny. 288 x 384 Kąt pola widzenia kamery IR ,3 0 x5,5 0 Rozdzielczość termiczna C Czas gotowości do pracy. 30 s. Wąski kąt pola widzenia kamery VIS 2 0 x1,5 0 Zasięg wykrycia (VIS) celu NATO... do 15km Szer. kąt pola widzenia kamery VIS x12 0 Zasięg dalmierza laserowego m Zasilanie. 6 szt. baterii typu AA Wyświetlacz.. OLED (800x600) Masa lornetki z bateriami kg Czas pracy (na 1. komplecie baterii).. 8 godz. Temperatura pracy C Zdjęcie produktu:

7 4. Tytuł Opracowania : Obserwacyjna kamera termowizyjna do systemów kierowania ogniem Opis Produktu : Kamera termowizyjna do systemów kierowania ogniem, klasyfikowana przez czołowych producentów światowych jako kamera III generacji zbudowana jest na matrycowym, fotonowym detektorze podczerwieni chłodzonym w zamkniętym układzie Stirlinga. Wymiar matrycy wynosi 384x288 detektorów typu HgCdTe. Kamera pracuje w zakresie widmowym dalekiej podczerwieni (LWIR) Kamera ma dwa kąty pola widzenia. Kąt wąski wynosi 1,5x2 stopnia natomiast szeroki 7x9 stopnia. Uzyskany obraz termowizyjny jest przedstawiany w odcieniach szarości. Kamerę w ramach projektu celowego nr 296/BO/A opracowali specjaliści z Instytutu Optoelektroniki WAT oraz z Przemysłowego Centrum Optyki S.A Zasięgi dla wąskiego kąta pola widzenia zgodnie ze STANAG 4347 (cel NATO 2,3x2,3 m): Zasięg wykrycia 14,5 km Zasięg rozpoznania 4,8 km Widmowy zakres pracy kamery 8 12 µm Detektor fotonowy chłodzony 384 x 288 Kąty pola widzenia kamery: Szeroki 7 x 9 stopnia Wąski 1,5 x 2 stopnia Rozdzielczość termiczna 0,014 stopnia C Zasilanie (sieć pojazdu) 10 35V Masa 13,5 kg Temperatura pracy stopni C Podstawowe parametry techniczne Zdjęcie:

8 5. Tytuł Opracowania : Optoelektroniczny czujnik materiałów wybuchowych Opis Produktu : Optoelektroniczny czujnik materiałów wybuchowych działa w oparciu o jedną z najczulszych metod spektroskopii laserowej - spektroskopii strat we wnęce optycznej. Wykrycie materiałów wybuchowych następuje w wyniku analizy tlenków azotu (NO x ) emitowanych przez te materiały. Gazy te mogą również powstać w wyniku termicznej dekompozycji par materiałów wybuchowych. Sensor składa się z trzech zintegrowanych torów detekcji gazów (NO, N 2 O, NO 2 ), systemu pobierania próbek oraz układu zatężania par materiałów wybuchowych. Konstrukcja taka umożliwia zwiększenie zarówno czułości sensora, jak i jego selektywności, przez co zmniejsza się poziom fałszywych alarmów. W czujniku tym zastosowano najnowsze osiągnięcia polskiej technologii optoelektronicznej tzn. niebieskie (fioletowe) diody laserowe opracowane w firmie TopGaN Sp. z o.o., oraz moduły detekcyjne z detektorami HgCdTe wytwarzane w firmie VIGO System S.A. Badania wykazały, że czujnik ten może wykrywać materiały wybuchowe takie jak NG, TNT, PETN, RDX, HMX na poziomie pojedynczych ng. Zdjęcie:

9 6. Tytuł Opracowania: STOPFIRE system przeciwpożarowy i tłumienia wybuchu Opis Produktu: STOPFIRE - system przeciwpożarowy i tłumienia wybuchu przeznaczony do wozów bojowych. Zadaniem systemu jest ochrona przedziału załogowego i silnika. System składa się z głowic optycznych, czujek termicznych, centralki zarządzającej pracą systemu oraz systemu gaśniczego. Zadaniem głowic optycznych jest obserwacja przedziału załogowego i reakcja tylko w sytuacji gdy w polu widzenia znajdą się cztery zjawiska: struga kumulacyjna, ciało wysokotemperaturowe, płomień oraz wybuch paliwa. Od momentu wykrycia pożaru do momentu ugaszenia upływa czas ok. 150 ms. Jest to szczególnie istotne w przypadku wybuchu paliwa - tak szybka reakcja systemu tłumi wybuch paliwa w zarzewiu i uniemożliwia wzrost ciśnienia, a zatem daje szansę przeżycia załodze nawet w tak ekstremalnych warunkach. Selekcja opisanych powyżej zjawisk odbywa się na podstawie analizy widma optycznego oraz czasowej ewolucji sygnału. Główne zalety systemu STOPFIRE to: - wielospektralna charakterystyka pracy; - szybki czas odpowiedzi (< 3 msek); - duże pole widzenia (100º w kierunku poziomym i 100º w kierunku pionowym); - szeroki zakres temperatur pracy ( -40ºC +55 ºC); - duża czułość, - wysoka niezawodność. Właściwości systemu predysponują go do zastosowania wszędzie tam, gdzie wymagane jest wysokie prawdopodobieństwo wykrycia powstającego zagrożenia z równoczesną gwarancją bardzo szybkiej reakcji systemu. Jednocześnie system zapewnia znaczną odporność na zakłócenia powodowane przez światło żarówek, lamp fluorescencyjnych z białym reflektorem, lamp wyładowczych, lamp błyskowych oraz promienników podczerwieni. System charakteryzuje się więc wyjątkowo niskim współczynnikiem fałszywych alarmów oraz skutecznością w działaniu w czym przewyższa znane rozwiązania światowe. Zdjęcie:

10 7. Tytuł Opracowania : System Ostrzegawczy o opromieniowaniu laserowym Opis Produktu :System ostrzegający przed opromieniowaniem laserowym umożliwia wykrywanie i identyfikację opromieniowania laserowego wozu dowodzenia przez środki ogniowe i urządzenia techniczne przeciwnika wyposażone w dalmierze lub oświetlacze laserowe pracujące w zakresie widmowym nm. Informacje z głowic detekcyjnych o opromieniowaniu laserowym oraz jego kierunku przekazywane są na układy wyświetlaczy zainstalowane w kabinie kierowcy oraz wewnątrz wozu dowodzenia jak również jest generowany alarm w postaci sygnału dźwiękowego. Taka dystrybucja informacji umożliwia szybką i adekwatną do sytuacji reakcję załogi na sygnał o zagrożeniu, niezależnie od wykonywanych zadań. Wykorzystanie systemu pozwala rozpoznać działanie bojowe oraz umożliwia odpowiednio wczesne wykonanie efektywnego przeciwdziałania w postaci zadymienia rejonu działania lub zatrzymania się wozu i opuszczenia go przez załogę. System ostrzegający o opromieniowaniu laserowym SOL-1 System składa się z trzech podstawowych układów funkcjonalnych: Kompletu głowic detekcyjnych, Bloku monitora - wyświetlacza, Bloku sterowania z interfejsem RS-232. a) b) c) d) Rys.1 System ostrzegający o opromieniowaniu laserowym SOL-1: a) monitor w przedziale desantowym, b) rozmieszczenie głowic na samochodzie, c) monitor w kabinie kierowcy, d) elementy systemu: monitor, centrala, optyczne głowice detekcyjne System SOL-1 integruje i sygnalizuje sygnały alarmowe pochodzące z następujących czujników: Czujnik skażeń radiacyjnych (RAD), Czujnik skażeń chemicznych (CHEM),

11 Czujnik opromieniowania radiolokacyjnego (R-LOK), Czujnik CO (CO), Czujnik dymu (DYM) System może być wykorzystany w tym samym celu do ochrony innych niż wóz obiektów np. latających, nawodnych i naziemnych: ruchomych lub stacjonarnych takich jak mosty, punkty dowodzenia, magazyny itp. Został wdrożony do produkcji przez firmę KenBIT. System ostrzegający o opromieniowaniu laserowym PROCJON Opracowano i wdrożono przez zakład WZE ZIELONKA systemy wykrywania promieniowania laserowego na śmigłowcach PROCJON o parametrach: - zakres spektralny: 0,8 11µm, - zakres kątowy w azymucie 360 z rozdzielczością 15, - zakres kątowy w elewacji ±45 z rozdzielczością 30. a) b) Rys.2 System ostrzegający o opromieniowaniu laserowym PROCJON: a) strefy obserwacyjne, b) widok ukompletowania systemu

12 8. Tytuł Opracowania : Termowizyjny celownik strzelecki Opis Produktu : Celownik jest przeznaczony do obserwacji oraz prowadzenia ognia z broni ręcznej i zespołowej o kalibrze do 12.7 mm włącznie, w dowolnej porze dnia i nocy, bez względu na warunki oświetlenia, a także przy niekorzystnych warunkach atmosferycznych (lekka mgła, zadymienie). Poprzez zmianę obiektywu uzyskuje się skuteczny zasięg prowadzenia ognia dla różnych rodzajów broni. Celownik termowizyjny z mikrobolometryczną matrycą detektorów podczerwieni opracowali specjaliści z Instytutu Optoelektroniki WAT oraz inżynierowie Przemysłowego Centrum Optyki S.A. Podstawowe parametry techniczne Zasięg wykrycia człowieka. do 1300 m Detektor mikrobolometryczny. 288 x 384 Kąt pola widzenia celownika 8 0 x 6 0 Rozdzielczość termiczna C Czas gotowości do pracy 30 s. Zasilanie. 6 szt. baterii typu AA Wyświetlacz.. OLED (800x600) Ciężar z bateriami i uchwytem kg Czas pracy (na 1. komplecie baterii) 15 godz. Temperatura pracy C Uchwyt celownika dostosowany do montażu na szynie picatinny (wg MIL STD-1913) Zdjęcie :