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攝氏0.05度的敏感!媲美FLIR的新加坡歐美聖監視儀

新加坡歐美聖的ULYSSES II日間/夜間海事監視儀是世界上最先進的監視設備之一,其靈敏度甚至可以偵測到物體表面攝氏0.05度的差異。(Source:Omnisense Systems)

在夜間,即便在擁有主動式紅外線夜視鏡和星光夜視鏡等科技後,基於靈敏度和感知能力的不足,武器的致命性在夜間依然會被減損,然而,在熱像儀的出現後,改變了這個規則。看穿黑夜的方式很多,在空曠的空中和海上,雷達改變了遊戲規則,但在充滿掩蔽物的陸地上,則是熱像儀改變了遊戲規則。在星光夜視鏡前,趴在草叢中不動的士兵看起來與草叢沒兩樣,但在熱像鏡前,人體只是隱約浮現在雜訊間的白光圖像而已。

談到熱像設備,絕大多數人第一個想到的就是前視紅外線(FLIR)的商品,它的一系列產品在軍民用熱像設備間非常有名,且備受青睞,例如M1A2艾布蘭戰車、M2A3布蘭德雷步兵戰鬥車,都使用了FLIR的熱像儀,甚至換裝到第二代(2nd Gen)。但身在亞洲的我們,熱像儀是否只有遠在美國的FLIR可以選擇?其實我們還可以望向另一個與台灣相當友好的國家:「新加坡」,他們也同樣擁有相當優越的熱像儀技術,而其「歐美聖系統」(Omnisense Systems)的產品甚至完全不遜於FLIR所出品的。

在下文,我們將以歐美聖的ULYSSES II日間/夜間海事監視儀作為範例,讓大家了解到新加坡產品的實力,以及適合它使用的範圍。

 

極端靈敏的偵測能力

從實拍畫面中可以見到,人體的手部和臉部的溫差也可以顯示出來,甚至後來被拍攝者夾起飯菜後,飯菜的溫度也可以被拍出。

ULYSSES II的攝影機有彩色相機(白晝鏡)以及熱成像相機(熱像鏡)等兩個鏡頭,白晝鏡的CMOS靈敏度是1 lux (0.5加強),光學變焦可放大至12X。熱像鏡是640x480 17um非製冷微偵輻射熱計FPA,靈敏度50mk,電子變焦可放大至4X,對2.3m x 2.3m目標有效偵測範圍達3.4km。兩個鏡頭的畫面輸出都可以達到30fps的高偵數。

為了能讓大家了解熱像鏡的敏感度,上述的m代表是「豪」,而k則是攝氏1度,其50mk靈敏度代表為攝氏0.05度。簡單的說,在天候完全良好與乾燥的情況下,只要物體表面有0.05度的溫差,儀器就可以捕捉到,而物體即便本身不像人體或引擎那樣會發熱,熱像畫面中也可以呈現物體的輪廓和變化。

有些遊艇客戶會採購此設備的原因,在於他們有夜間進港的需求,但沿海地區可能會有蚵棚之類的設備,甚至是海上的漂流物,這些東西靠雷達抓不出來,用探照燈照也不太實際(更重要的是這麼大探照燈並不美觀),因此他們選擇在船上加裝ULYSSES II監視儀用來找尋冰冷大海中的「竹製蚵棚」。假如連這種不發熱且熱傳導係數低的物體都可以被看見,又何況其他會發熱的物體?

當然,偵測距離還是得端看環境,例如天候和濕度對於熱像鏡的探測效能都有很大的影響,然而這個表現,完全避美第二代FLIR的表現。據美軍FM 23-1教範指出,M2A3布萊德雷步兵戰鬥車的車長獨立觀測儀(CIV)的靈敏度,可以偵測到物體表面有華氏1度的變化,也可放大至4X,但其實綜觀下表提供的對比,即可發現歐美聖的靈敏度還勝過第二代FLIR的靈敏度。

 

(下列以攝氏0.05度為單位計算)

攝氏 30.05 度 = 華氏 86.08999999999997 度

攝氏 30 度 = 華氏 85.99999999999994 度

攝氏 29.95 度 = 華氏 85.90999999999991 度

 

畫面流暢度、清晰度以及便利性

此外,ULYSSES II日間/夜間海事監視儀的輸出畫面流暢度非常高,偵數可以達到30fps,並可以出給口民間使用,相較之下,美國FLIR出口給民用的只能到9fps,流暢度差異極大,且解析度也絕對沒有ULYSSES II的高。而即便取得美國的出口許可,由於對於技術保密和出口管制甚嚴,即便得到了30fps的FLIR,只要有故障就必須送回美國維修,非常曠日廢時,又如果要轉賣船隻貨載具,則必須將FLIR拆掉後才得以轉賣。

 

人性化的操作以及整合能力

基本套件就是左邊的控制台和攝影機頭(有需要的話可以增加一個螢幕),而右方則是可以搭配的雷達之畫面。

ULYSSES II的操作十分方便,它在銷售時的基本包除了有攝影機求以外,還附有集成10.2吋1080p顯示控制台(具有投影多點觸控功能),使用者可以直接用手指碰觸螢幕上的任一方向來操作攝影機的指向,甚至控制所有的功能,就在一片10.2吋的螢幕上。當然,考量到在顛頗條件(例如大浪)下使用的能力,ULYSSES II的攝影機球除了有二維穩定 (水平、垂直雙向) 外,操作介面也可以選購搖桿,讓人員方便操作。

此外,攝影機頭也具備了光學自動追蹤的能力,使用者能點擊畫面上的某一個圖像,或者使用搖桿命令攝影機頭「追蹤」此圖像,攝影機頭就會緊咬著此物體不放(不論在白晝畫面或者是熱像畫面)。

但ULYSSES II並不只是一個單純的觀測設備,它還能跟雷達進行整合,令使用者的態勢感知能力更上一層樓。在實際測試中,ULYSSES II可以跟SIMRAD的雷達整合,而使用者只要點擊雷達上的任何一個點,攝影機頭就會自動轉向被點擊的方位,讓使用者可以快速觀察。

使用者只要點擊雷達畫面的任一定點,攝影機頭就可以自動指向此定點的方位。

舉例來說,假如遊艇船長在雷達畫面的9點鐘方向發現有奇怪的光點,但無法用肉眼確認時,它可以直接用手指點雷達螢幕上的光點位置,讓攝影機頭直接轉向該位置,接著再透過10.2吋螢幕觀測。

試想,假如ULYSSES II搭載在偵搜車或者是海巡艦上,可以增進多少使用者的偵蒐能力?例如讓雲豹的偵搜頭使用這套系統,甚至修改程式,使其具備有「獵-殲」(Hunter-Killer)的能力,也完全不是問題。

*註:獵殲是車長使用觀測瞄準系統發現目標後,按下歸正鍵,將武器(通常是主砲)自動指向目標的能力,接著接戰交由射手處理。

 

什麼樣的客戶會需要這種系統?

有反海盜和巡邏需求的海軍、海巡都需要一種全天候的長距離目標辨識能力,而ULYSSES II在溫差如此小的情況下都可以偵測到,更不要提海盜和走私販常用的小型動力船。

陸軍也需要用到這樣的系統,且攝影機頭的尺寸只有210mm x385mm,重量低於9公斤,因此它可以裝載在各型載具上,例如雲豹步兵戰鬥車型(IFV),且性能比現有的還優異許多,不論在成像以及性能上。