�

Przemysł obronny

na Początku była biała

Poważniejsze prace nad głowicami opto-elektronicznymi zainicjowano w Etronice w 2004 roku. W tym okresie w Ośrodku

Badawczo-Rozwojowym Sprzętu Mechanicznego w Tarnowie prowadzone były intensywne prace nad modernizacją samobieżnego zestawu prze-ciwlotniczego ZSU-23-4 do standardu ZSU-23-4MP Biała. Jednym z postawionych założeń moderniza-cji było zastąpienie stacji radiolokacyjnej RPK-2 To-boł pasywną głowicą obserwacyjno-celowniczą, integrującą kamerę TV, kamerę termowizyjną oraz bezpieczny dla wzroku dalmierz laserowy. W pro-totypie zestawu użyto importowane sensory opto-elektroniczne, ale ich wykorzystanie w seryjnych pojazdach nie wchodziło w rachubę ze względu na wysoką cenę, blokującą możliwość „zmieszczenia” się w budżecie programu. Alternatywę dla nich znaleziono w kraju – Etronika podjęła się dostar-czenia głowicy. W ramach zadania konieczne stało się opracowanie sensorów optoelektronicznych (bezpieczny dalmierz laserowy, zmiennoognisko-wy celownik telewizyjny i celownik termowizyjny), które spełniałyby postawione założenia taktycz-no-techniczne i których koszt jednocześnie byłby

akceptowalny przez odbiorcę. Najprostsza sprawa, jak zgodnie relacjonują konstruktorzy z Etroniki, była z celownikiem telewizyjnym KD-30-2. Układ optyczny z 10-krotnym zoomem został dość szyb-ko zaprojektowany wraz z mechaniką, w której jednym z newralgicznych punktów było zapew-nienie bieżącej kontroli położenia osi celowej, w funkcji powiększenia w trakcie pracy sprzętu w systemie. Mechanika i elektronika powstała w Etronice, wykonanie soczewek zlecono Polskim Zakładom Optycznym (w tym czasie Etronika nie dysponowała jeszcze warsztatem optycznym).

Więcej kłopotu sprawił dalmierz laserowy AR-140. Pracowano nad konstrukcją głowicy laserowej emitującej „bezpieczne” promieniowanie 1,5 μm w oparciu o pręt laserowy pozyskany zarówno w kraju (ITME), jak i za granicą (KIGRE). Harmono-gram projektu zmuszał do badania równolegle kilku modeli głowic oraz poszukiwania ewentual-nego dostawcy gotowej głowicy o akceptowalnej cenie. Zakup 10-hercowej głowicy MK-88 pozwolił na szybkie dokończenie dalmierza w wymaganym (dość krótkim, jak na zakres pracy) terminie.

Największe problemy związane były jed-nak z projektowaniem kamery termowizyjnej CTE-1. W tym czasie cena chłodzonego detektora termalnego przekraczała cały budżet przewidzia-ny na wszystkie sensory, dlatego trzeba było się oprzeć na niechłodzonej matrycy bolometrycznej. Dość stresująca była świadomość, że chociaż ka-mera będzie spełniać wymagane założenia doty-czące zasięgów i związanych z nimi rozdzielczości geometrycznej i termicznej, to będzie ciągle po-równywana z kamerą z chłodzonym detektorem. A ona zawsze jest lepsza, nie tylko z powodu kilkukrotnie wyższej czułości termicznej detekto-ra, ale także większej głębi ostrości wynikającej z możliwości zastosowania ciemniejszej optyki. Ale za to trzeba dobrze zapłacić. Natomiast, gdy zestawi się jakość obrazu termowizorów Etroniki z innymi termowizorami firm światowych, ale wy-konanymi w tej samej technologii, to wyniki są porównywalne.

Kamerę wykonano w oparciu o matrycę 288x384 piksele i optykę germanową. Obecnie urządzenia, przy podobnej cenie, dostarczane są z matrycą 640x480 pikseli, co wynika ze skokowego postępu w technologii produkcji matryc bolome-

Głowice optoelektronicznez etronikiAndrzej KińsKi I

Znana naszym Czytelnikom z kilku publikacji na łamach NTW (12/2008, 5/2009 i 9/2009) spółka Etronika z Sulejówka od kilku lat zajmuje się projek-

towaniem i produkcją urządzeń optycznych i optoelektronicznych, w tym przeznaczonych dla wojska oraz innych służb mundurowych. Poza moder-nizacją urządzeń noktowizyjnych, produkcją dalmierzy laserowych, kamer

i celowników termowizyjnych, od kilku lat Etronika oferuje także urządzenia integrujące kilka różnych czujników – głowice optoelektroniczne.

Pasywna głowica obserwacyjno-celownicza zmodernizowanego samobieżnego zestawu przeciwlotniczego ZSU-23-4MP Biała.

Blok przyrządów optoelektronicznych montowanych w głowicy Białej (od lewej): dalmierz laserowy AR-140, celownik telewizyjny KD-30-2 i kamera termowizyjna CTE-1.

9/2010

Przemysł obronny

�

trycznych, do którego Etronika stara się w sposób elastyczny dostosować.

Warte jest podkreślenia, że konstrukcje, zarów-no w części optycznej, jak i mechanicznej oraz elek-tronicznej powstały w Etronice i tu były wykonywa-ne, a niezbędna kooperacja prowadzona była na bazie przemysłu krajowego. Natomiast bez importu praktycznie nie istnieje zaopatrzenie w podzespoły, zwłaszcza elektroniczne i optoelektroniczne.

Prace Przy kobuzieTakże w 2004 r. w tarnowskim OBR SM rozpo- częto prace nad rodziną zdalnie sterowanych mo-dułów uzbrojenia Kobuz, wyposażonych w opto-elektroniczny blok obserwacyjno-celowniczy. W stosunku do Białej wymagane dla niego zasięgi obserwacji i pomiaru odległości były oczywiście niższe. Nawet zastanawiano się, czy jest sens wy-posażać każdą wieżyczkę uzbrojoną w karabin 7,62 mm w dalmierz laserowy. Niemałe znaczenie w rozważaniach tych miały względy ekonomiczne. Wykonanie dalmierza laserowego oraz celownika dzienno-nocnego OBR SM powierzył Etronice – powstały – dwa zespoły optoelektroniczne (w od-rębnych obudowach): dalmierz laserowy diodowy DL-140-N oraz dzienno-noktowizyjny celownik KDN-30-1 ze wspólnym dla gałęzi dziennej i noc-nej transfokatorem (celownik miał płynną zmianę powiększenia). Oba zespoły udało się zaoferować w atrakcyjnej cenie, rokującej nadzieję na uzyska-nie zamówień.

W międzyczasie, w sierpniu 2005 roku, prze-prowadzony został konkurs na zdalnie sterowane stanowisko strzeleckie dla KTO Rosomak. Wśród pięciu rywalizujących firm był także OBR SM z Ko-buzem, do którego automatykę wykonał gdański Arex, a Etronika dostarczyła dalmierz laserowy i ce-lownik noktowizyjny. Potem zarzucono koncepcję

lecz zawierający już celownik termalny i dwie prze-łączane kamery telewizyjne: z szerokim i wąskim polem widzenia.

Następnym etapem było połączenie w jednej obudowie dalmierza laserowego DL-140-N i celow-nika termalno-telewizyjnego KTD-15-30-1 w zinte-growaną głowicę optoelektroniczną ZIG-T-1 (ZIG, zintegrowana głowica), a wymiana dalmierza dio-dowego na dalmierz AR-140 z Białej zaowocowała z kolei powstaniem głowicy ZIG-T-2. Obie aktualnie znajdują się w ofercie producenta.

ziG-t-1Głowica optoelektroniczna ZIG–T–1 integruje: dwie kamery światła dziennego (wąsko- i szerokokąt-ną), kamerę termowizyjną oraz dalmierz laserowy. Urządzenie ma złącza komunikacyjne oddzielne dla modułu dalmierza oraz kamer. Służą one do zasi-lania, transmisji sygnałów sterujących RS-422 oraz przekazywania sygnału wideo z kamer do systemu sterującego.

Kamera termowizyjna głowicy zbudowana jest w oparciu o niechłodzoną matrycę bolometryczną o rozdzielczości 384x288 oraz atermizowany obiek-

uzbrajania Rosomaków w wieżyczki typu Kobuz, ale Etronika z badań na poligonie w Wędrzynie wy-ciągnęła wniosek: tak naprawdę nikt nie chce już noktowizora, kiedy może mieć termowizor. Przy-gotowała więc, jako ofertę producenta, nowy ce-lownik dzienno-nocny KTD-15-30-1, o takiej samej obudowie zewnętrznej, jak poprzedni KDN-30-1,

tyw o kącie widzenia 12˚ (w płaszczyźnie horyzon-talnej). Kamera termowizyjna pracuje w paśmie 8–12 μm, z czułością NEDT <100 mK.

Kamery telewizyjne wykonane są w systemie PAL w oparciu o matryce CCD w standardzie 1/3 cala. Kamery mają obiektywy stałoogniskowe o następu-jących kątach pola widzenia (w płaszczyźnie hory-zontalnej): szerokokątna – 23°, wąskokątna – 4°.

Interfejs komunikacyjny RS-422 zapewnia moż-liwość wyboru źródła sygnału wideo, umożliwia sterowanie parametrami obrazu oraz systemem ogrzewania okien wejściowych.

Dalmierz laserowy został wykonany w opar-ciu o podszumowy system pomiaru odległości. Źródłem sygnału dla dalmierza jest dioda lasero-wa pracująca impulsowo na długości fali 905 nm. Zakładany zasięg pomiaru odległości, wynikający z przeznaczenia głowicy, wynosi dla celu typu wóz bojowy – 2500 m, w przypadku sylwetki żołnierza 1000 m, a maksymalny zasięg pomiarowy dalmie-rza ustawiono na 4 km. Masa głowicy wynosi 6 kg.

Kamera CTE-1 w najnowszej odmianie z matrycą 640x480 pikseli.

Kolejny zestaw przyrządów obserwacyjn- -celowniczych do Kobuza obejmował dalmierz laserowy DL-140-N i termowizyjno-telewizyjny celownik dzienno-nocny KTD-15-30-1.

Głowica ZIG-T-2 integruje dalmierz laserowy, kamery telewizyjne i kamerę termowizyjną.

Zdalnie sterowane stanowisko Kobuz w czasie prób na Rosomaku. Z lewej widoczny dalmierz laserowy DL-60, po prawej celownik noktowizyjny.

Blok optoelektroniczny dla Kobuza z dalmierzem laserowym DL-140-N (górny) i dzienno-noktowizyjnym celownikiem KDN-30-1.

Kolejny zestaw przyrządów obserwacyjn-celow-niczych do Kobuza obejmował dalmierz laserowy DL-140-N i termowizyjno-telewizyjny celownik dzienno-nocny KTD-15-30-1.

�

Przemysł obronny

do działań w środowisku morskim. Ma możliwość obrotu z różnymi prędkościami w pełnym zakresie w płaszczyźnie poziomej oraz pochylania o ±20° w płaszczyźnie pionowej. Sterowanie ruchem odbywa się poprzez pulpit operatora lub zdalnie,

Kumak

na tegorocznych MSPO w Kielcach odbędzie się premiera nowego produktu Etroniki – kamery

obserwacyjnej KTD-60 Kumak.

Jest to zespół integrujący w jednym urządze-niu kamerę telewizyjną i termowizyjną i jest prze-znaczony do zobrazowania wybranego sektora przestrzeni w warunkach dziennych, nocnych oraz w przypadku wystąpienia zamglenia lub zadymienia. Może być montowany na pojazdach bojowych (czołgach, KTO) jak i stałych obiektach wymagających monitorowania.

Telewizyjna kamera światła dziennego w Ku-maku pracuje w systemie PAL, w oparciu o matrycę CCD w standardzie 1/3 cala firmy Siemens. Jest to jednocześnie kamera światła szczątkowego, przy niskim poziomie oświetlenia przechodząca auto-matycznie w tryb pracy nocnej z obrazem czarno-białym. Kamera wyposażona została w obiektyw

o 60-stopniowym polu widzenia. Kamerę termo-wizyjną wykonano w oparciu o niechłodzoną matrycę bolometryczną o rozdzielczości 640x480 pikseli w technologii 25 mikrometrów. Szerokokąt-ny obiektyw (również o kącie pola widzenia 60°) termowizora również zaprojektowano i wykona-no w Etronice. Urządzenie zasilane jest napięciem stałym w zakresie od 16 do 32 VDC lub poprzez sieć Ethernet PoE w standardzie IEEE 802.3at. Do komunikacji i sterowania kamerami służy interfejs sterujący RS-485.

Zastosowany w urządzeniu kontroler, oprócz komunikacji z systemem nadrzędnym, zajmuje się też sterowaniem parametrami obrazu kamer ter-malnej i telewizyjnej, oraz zawiaduje zainstalowa-nym systemem ogrzewania okien wejściowych.

Urządzenie ma analogowe oraz cyfrowe wyjścia wideo oddzielne dla każdej z kamer. Wyj-

ścia analogowe działają w standardzie PAL. Cy-frowa transmisja wideo odbywa się za pomocą wideoserwerów transmitujących obrazy z kamer poprzez łącze ethernetowe w standardzie kom-presji H.264 (MPEG–4 Part 10/AVC) oraz MJPEG. W urządzeniu zainstalowano dwa wideoserwery, oddzielnie dla każdej z kamer. Każdy z serwerów jest niezależnie konfigurowalny i umożliwia wy-syłanie strumienia wideo jednocześnie do kilku użytkowników z zachowaniem maksymalnej prędkości 25 fps oraz rozdzielczości 720x576 pikseli.

Urządzenie zamknięte jest w hermetycznej obudowie i, oprócz złącza komunikacyjnego, dysponuje szczelnym gniazdem, umożliwiają-cym wprowadzanie modyfikacji programu ste-rującego kamerą bez konieczności rozhermety-zowania sprzętu.

ziG-t-�W przypadku głowicy ZIG-T-2 zastosowano po-dobne, jak opisane powyżej, kamery telewizyjne – różnice w stosunku ZIG-T-2 dotyczą ich kątów wi-dzenia. W przypadku kamery szerokokątnej wynosi on 30°, a wąskokątnej – 4°. Inne są za to kamera ter-mowizyjna i dalmierz laserowy. Kamera termowi-zyjna tej głowicy zbudowana jest w oparciu o nie-chłodzoną matrycę bolometryczną o rozdzielczości 640x480 oraz atermizowany obiektyw o kącie pola widzenia 15° (w płaszczyźnie horyzontalnej). Kame-ra termowizyjna pracuje w paśmie 8–12 μm, z czu-łością NEDT <100 mK.

Dalmierz laserowy głowicy ZIG-T-2 pracuje w 1 klasie bezpieczeństwa, określany jest jako „bezpieczny dla oka”. Źródłem sygnału jest laser na ciele stałym pracujący na długości fali 1,54 μm. Zastosowane układy odbiorcze oraz obróbki sy-gnału umożliwiają pomiar odległości w zakresie od 50 do 10 000 m. Masa głowicy wynosi 13 kg.

sarGasNa tegorocznych targach Balt Military Expo, Etro-nika zaprezentowała głowicę optoelektroniczną Sargas, integrującą w jednym urządzeniu kamerę telewizyjną o wysokiej rozdzielczości i kamerę ter-mowizyjną. Została ona specjalnie dostosowana

za pomocą dedykowanego programu. Kamera termowizyjna zastosowana w głowicy jest wypo-sażona w matrycę 640x480, a dzięki obiektywowi o kącie pola widzenia 15° umożliwia obserwację celów położonych w znacznej odległości. Kame-ra telewizyjna ma matrycę CMOS 2320x1728 oraz obiektyw z 10-krotnym zoomem optycznym. Obraz z obu kamer przekazywany może być analogowo w systemie PAL, cyfrowo w standar-dzie MJPEG/H.264 oraz jako cyfrowy strumień wideo (z kompresją lub bez kompresji) poprzez gigabitową sieć Ethernet. Dodatkowo kamera te-lewizyjna ma możliwość przekazywania obrazu w standardzie HDMI. Połączenie kamery termo-wizyjnej oraz kamery telewizyjnej o wysokiej roz-dzielczości, z możliwością zmiany powiększenia w szerokim zakresie, daje możliwość zastosowa-nia Sargasa w systemach celowniczych i monito-ringu. Urządzenie umożliwia wstępne wykrycie celu przez kamerę termowizyjną, a następnie możliwość powiększenia interesującego wycinka obszaru i obserwację w wysokiej rozdzielczości za pomocą kamery telewizyjnej. Głowica może znaleźć zastosowanie w zdalnym monitorowaniu rozległych terenów.

Fotografie w artykule: Etronika, Andrzej Kiński. Przystosowana do pracy w środowisku morskim

głowica optoelektroniczna Sargas.

Głowica zespołu obserwacyjnego KTD-60 Kumak mieszcząca kamery telewizyjną i termowizyjną.

Kamery – telewizyjna (po lewej) i termowizyjna (po prawej) montowane w głowicy Kumaka.