Тепловизоры для защиты и обнаружения БПЛА и дронов

Ещё недавно тепловизоры покупали в основном для охоты, поиска людей и промышленной диагностики. Массовое распространение беспилотников добавило новую задачу: обнаружение и сопровождение воздушных целей в любое время суток. Сегодня такие приборы ставят на складах, нефтебазах, объектах энергетики, в фермерских хозяйствах, на стройплощадках и частных территориях.

Сразу оговоримся честно: тепловизор не заменяет противодроновый комплекс с радиолокацией и средствами подавления. Но именно он даёт оператору визуальное подтверждение цели, и стоит при этом в разы дешевле специализированных систем.

Почему обычная камера не видит дрон ночью

Кажется, что камера 4K должна легко заметить квадрокоптер. На практике корпус дрона всего 20-60 см, на дистанции в несколько сотен метров он занимает считаные пиксели, а ночью просто сливается с небом. Мешают и городская засветка, облачность, дымка, дождь. Для обычной камеры дрон это тёмный объект на тёмном фоне.

Почему тепловизор видит БПЛА

Тепловизор не ловит отражённый свет, а фиксирует собственное инфракрасное излучение. Полностью холодным дрон не бывает, в полёте у него греются:

• электродвигатели, особенно под нагрузкой;
• регуляторы оборотов (ESC) и силовая электроника;
• аккумуляторная батарея;
• полётный контроллер и видеопередатчик;
• двигатель внутреннего сгорания у аппаратов самолётного типа.

Есть и приятный нюанс физики: небо это холодный и однородный фон. Тёплая точка на таком фоне читается лучше, чем цель на пёстрой земле с нагретыми крышами и техникой. Поэтому по воздушным целям тепловизор часто работает увереннее, чем по наземным.

Обнаружение, распознавание, идентификация

Эти три слова часто путают, а разница принципиальная. Обнаружение это когда оператор видит тепловую точку. Распознавание это когда понятно, что перед ним летательный аппарат, а не птица. Идентификация это уже определение типа БПЛА. Так работают критерии Джонсона, которыми пользуются производители оптики.

Отсюда важное следствие. Паспортные дальности производители считают по ростовой фигуре человека размером 1,8 на 0,5 метра. Квадрокоптер в несколько раз мельче, поэтому по дрону реальная дистанция всегда заметно короче заявленной. Если в характеристиках написано «обнаружение человека 1400 м», это не значит, что прибор увидит Mavic на том же расстоянии.

Что влияет на дальность

Разрешение матрицы

Чувствительность NETD

Показывает минимальную разницу температур, которую различает сенсор. Чем ниже значение, тем лучше видно слабоконтрастную цель. Ориентиры такие: около 50 мК это базовый уровень, 40 мК хороший, 25 мК и ниже профессиональный класс. Но само по себе низкое NETD дальности не гарантирует, работает связка из матрицы, германиевой оптики и алгоритмов обработки.

Объектив

Он решает, насколько крупной будет цель в кадре. Оптика 19-25 мм даёт широкий обзор, 35-50 мм это универсальный вариант, 60-75 мм добавляет дальности по мелким целям, от 100 мм идут специализированные комплексы. Чем длиннее фокус, тем уже угол обзора, поэтому большую территорию иногда выгоднее закрыть двумя камерами с разной оптикой, чем одной длиннофокусной.

Частота кадров

Дрон летит со скоростью от нескольких десятков до 150 км/ч и выше. При 25 Гц картинка годится для спокойного наблюдения, а 50 Гц заметно облегчают проводку быстрой цели и меньше смазывают изображение на увеличении.

Ложные срабатывания: о чём молчат в рекламе

Об этом редко пишут, но на практике это главная проблема. Тепловизор одинаково честно показывает всё тёплое, поэтому оператор регулярно получает отметки от птиц, факелов, нагретых солнцем крыш и труб, проезжающей техники. За смену таких срабатываний может набраться несколько десятков.

Что помогает: выше разрешение матрицы (легче отличить птицу от аппарата по форме), функция «картинка в картинке» для рассмотрения отметки, режим Fusion с наложением тепловой картинки на обычную, а на стационарных системах автосопровождение цели и алгоритмы классификации. И, конечно, опыт оператора, который за пару недель начинает узнавать характер движения дрона.

Что выбрать под задачу

Ручные монокуляры

Самый доступный вариант. Компактные, быстро готовы к работе, подходят мобильным группам и небольшим объектам. Минус один: нужен человек, который постоянно смотрит.

Тепловизионные бинокли

Для долгого наблюдения удобнее биноклей ничего нет: два окуляра меньше утомляют глаза и проще вести движущуюся цель. Многие модели идут с лазерным дальномером, записью видео и Wi-Fi. В этом классе востребованы Pulsar Symbion LRF DXT50, iRay xFuse PT-SE 1024, Pard Osprey 640 OS6-35-50 940 LRF, мультиспектральный Hikmicro Habrok Pro HX60LN, Red Tactical Amarant PRO и Santal, а также Дозор 3 и Дозор 4. Дальномер здесь особенно полезен: он сразу даёт дистанцию до отметки и помогает понять, приближается цель или уходит.

Стационарные камеры

Нужен круглосуточный контроль без оператора, значит смотрим в сторону стационарных камер. Их ставят на зданиях, мачтах и опорах, они интегрируются в существующее видеонаблюдение. Из ходовых решений это iRay IRS-FB222-H3D2A, камеры кругового обзора iRay M6S, iRay M6T-25 и Nocpix MT M6T25S, а также Легат Филин. Поворотные модели умеют патрулировать заданные секторы и удерживать обнаруженную цель в кадре.

Прицельные комплексы как наблюдательные

Отдельная история. Эти приборы создавались под другие задачи, но качественная германиевая оптика и матрицы 640x512 позволяют использовать их для наблюдения за воздушной обстановкой, особенно со штативом. Сюда относятся серии Грань-1, Грань-2, Грань-3 и Грань-4 в разных вариантах объективов от 25 до 75 мм, комплексы Легат Кречет 635, Кречет 655 и Кречет ЛПК-101, Контур-М, Зенит и Рубеж на базе Venox Patriot v2.0 640 / F40. Отличие внутри группы простое: у Кречета дистанция берётся по сетке mil-dot, а Рубеж на базе Venox идёт со встроенным лазерным дальномером.

Заменит ли тепловизор противодроновый комплекс

Нет, и продавать его так было бы нечестно. Радиолокация обнаруживает цель раньше и дальше, радиочастотные сканеры видят канал управления, средства подавления умеют вмешиваться в полёт. Тепловизор всего этого не делает.

Зато у него есть три сильные стороны. Он даёт визуальное подтверждение: оператор своими глазами видит, что это аппарат, а не помеха на экране РЛС. Он работает пассивно, ничего не излучает и не выдаёт позицию. И на него не нужны специальные разрешения, в отличие от радиотехнических средств подавления, применение которых в России строго регулируется.

Для складов, предприятий, логистических комплексов и частных территорий это чаще всего оптимальный компромисс: заметная прибавка к безопасности без бюджета на военные системы. А если объект серьёзный, тепловизор становится визуальным каналом в общей эшелонированной системе.

Часто задаваемые вопросы