Les caméras et les capteurs LWIR détectent le rayonnement thermique dans le spectre infrarouge à ondes longues de 8 à 14 µm, ce qui permet aux drones et aux UAV de capturer des images basées sur la chaleur plutôt que sur la lumière visible. Ces systèmes d'imagerie thermique permettent la surveillance, l'inspection, la navigation et la connaissance de la situation dans des environnements à faible visibilité. Les solutions comprennent des détecteurs refroidis pour l'observation à longue distance et des modules compacts non refroidis conçus pour les plates-formes sans pilote dont la taille, le poids et la puissance sont limités. L'imagerie infrarouge à ondes longues permet aux opérateurs de drones de détecter des signatures thermiques, d'identifier des objets et de maintenir une conscience de la situation dans l'obscurité, la fumée et d'autres conditions visuelles dégradées.
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Les caméras LWIR (infrarouge à ondes longues) sont des dispositifs d’imagerie thermique qui fonctionnent dans la bande de longueur d’onde de 8 à 14 microns du spectre électromagnétique et qui détectent le rayonnement infrarouge naturellement émis par les objets, plutôt que la lumière réfléchie. Cette capacité permet une visualisation thermique précise dans l’obscurité totale, une fumée dense ou des obstacles environnementaux tels que le brouillard et la poussière, des conditions qui compromettent régulièrement les performances des caméras à spectre visible.
Caméra infrarouge NoxCam-Pola de Noxant
Une grande variété d’applications de systèmes sans pilote utilise les capacités des caméras infrarouges à ondes longues pour améliorer la connaissance de la situation. Qu’elle soit utilisée dans de petits drones tactiques, des drones ISR (intelligence, surveillance et reconnaissance) à longue endurance, des UGV ou des USV (navires de surface sans pilote), l’imagerie LWIR joue un rôle central dans la navigation, le ciblage, la détection des menaces et l’analyse de l’environnement.
Les caméras LWIR étendent les capacités opérationnelles des drones et des robots bien au-delà de ce qui est possible avec l’imagerie traditionnelle du spectre visible. Leur capacité à identifier les signatures thermiques permet aux systèmes sans pilote de fonctionner efficacement dans des environnements visuels dégradés, ce qui élargit la portée de la mission et la capacité de survie. Pour les opérations des drones et des UAV, ces capteurs thermiques soutiennent des tâches telles que l’inspection des infrastructures, la recherche et le sauvetage, la surveillance des périmètres, l’intervention en cas d’incendie de forêt et la sécurité industrielle.
TrakkaBeam TLXc de Trakka Systems
Pour les systèmes aériens sans pilote, les capteurs LWIR sont intégrés dans des cardans EO/IR, des installations fixes orientées vers l’avant ou des baies de charge utile modulaires. Les drones tactiques utilisent ces caméras pour la surveillance, la reconnaissance et le contrôle des menaces, fournissant des données thermiques en temps réel aux opérateurs ou aux systèmes informatiques embarqués. Dans les missions ISR, les caméras LWIR refroidies sont privilégiées pour leur capacité à détecter les signatures thermiques lointaines, ce qui les rend vitales pour les patrouilles frontalières, les systèmes d’alerte précoce et les opérations de contre-insurrection.
Les petits drones multirotors utilisent souvent des modules LWIR non refroidis pour la cartographie thermique rapide, l’inspection des toits, la surveillance des incendies et la détection des signes de vie dans les zones sinistrées. Ces capteurs légers permettent aux drones compacts de mener des enquêtes détaillées sur les infrastructures énergétiques, de localiser des survivants dans le cadre d’opérations de recherche et de sauvetage (SAR) et d’aider les premiers intervenants dans des environnements urbains ou forestiers difficiles.
Dans les véhicules terrestres sans pilote, les caméras infrarouges à ondes longues améliorent la navigation sur le terrain et la détection des obstacles, en particulier la nuit ou en l’absence de GPS. Elles sont couramment montées en tant que capteurs prospectifs ou contrôleurs de périmètre sur des plateformes robotisées utilisées pour la sécurité des périmètres, le déminage et la détection des mines. Les systèmes LWIR refroidis aident à identifier les anomalies thermiques sous les surfaces ou derrière les barrières, des capacités essentielles pour les tâches EOD (neutralisation des explosifs et munitions) et contre les IED (engins explosifs improvisés).
Les petits UGV et les sentinelles robotisées équipés de capteurs LWIR non refroidis assurent des fonctions de surveillance persistante, de contrôle des installations et de patrouille sans nécessiter d’éclairage artificiel, ce qui minimise la détectabilité et la consommation d’énergie.
Pour les systèmes maritimes tels que les USV opérant dans des environnements côtiers ou maritimes à faible visibilité, les caméras LWIR fournissent des capacités d’imagerie critiques dans des situations où l’humidité, la faible luminosité et les températures variables peuvent mettre à mal les capteurs standard. L’imagerie thermique permet de détecter la présence humaine dans l’eau, d’identifier les navires émettant de la chaleur et de surveiller les infrastructures telles que les plateformes offshore et les pipelines sous-marins.
Les capteurs LWIR se divisent en deux grandes catégories : les technologies refroidies et les technologies non refroidies, chacune étant adaptée à des exigences de mission différentes. Les caméras LWIR refroidies utilisent des détecteurs cryogéniques tels que le tellurure de mercure et de cadmium (MCT) ou l’antimoniure d’indium (InSb) pour minimiser le bruit thermique, ce qui permet d’obtenir une sensibilité extrêmement élevée et une détection à longue portée. Ces performances les rendent idéales pour la surveillance à haute altitude, la défense et l’imagerie scientifique, bien que leurs systèmes de réfrigération augmentent la taille, le coût et les besoins de maintenance.
Les caméras LWIR non refroidies utilisent des capteurs microbolométriques fabriqués à partir d’oxyde de vanadium (VOx) ou de silicium amorphe (a-Si). Ces capteurs fonctionnent sans refroidissement actif, ce qui permet d’obtenir des systèmes compacts, robustes et de faible puissance adaptés aux drones, aux robots autonomes, aux plates-formes d’inspection et aux missions sans pilote de longue durée.
Les progrès récents dans la conception des capteurs LWIR ont permis de créer des unités plus légères et plus compactes avec un traitement embarqué amélioré, des fréquences d’images accrues et des analyses intelligentes. Ces améliorations facilitent l’intégration transparente dans les pilotes automatiques des drones, les suites de navigation robotique et les charges utiles multi-capteurs. Les algorithmes de stabilisation d’image en temps réel, de reconnaissance d’objets et de suivi thermique permettent aux plateformes autonomes de classer les cibles, d’ajuster les trajectoires de manière dynamique et de fonctionner en toute sécurité dans des environnements encombrés ou hostiles.
La compatibilité de l’interface avec Gigabit Ethernet, MIPI CSI-2 ou USB 3.0 garantit un débit de données rapide, tandis que les boîtiers environnementaux robustes protègent les optiques des niveaux de vibrations et de chocs et des fluctuations de température extrêmes que l’on trouve dans de nombreux environnements.
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