Le telecamere e i sensori LWIR rilevano le radiazioni termiche nello spettro degli infrarossi a onde lunghe da 8 a 14 µm, consentendo a droni e UAV di acquisire immagini basate sul calore anziché sulla luce visibile. Questi sistemi di imaging termico supportano la sorveglianza, l'ispezione, la navigazione e la consapevolezza della situazione in ambienti a bassa visibilità. Le soluzioni includono rilevatori raffreddati per l'osservazione a lungo raggio e moduli compatti non raffreddati progettati per piattaforme senza pilota con limiti di dimensioni, peso e potenza. L'imaging a infrarossi a onde lunghe consente agli operatori UAV di rilevare le firme di calore, identificare gli oggetti e mantenere la consapevolezza della situazione nell'oscurità, nel fumo e in altre condizioni visive degradate.
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Le termocamere LWIR (long-wave infrared) sono dispositivi di imaging termico che funzionano nella banda di lunghezza d’onda da 8 a 14 micron dello spettro elettromagnetico e rilevano le radiazioni infrarosse emesse naturalmente dagli oggetti, piuttosto che la luce riflessa. Questa capacità consente una visualizzazione termica precisa in condizioni di buio totale, fumo denso o ostruzioni ambientali come nebbia e polvere, condizioni che compromettono regolarmente le prestazioni delle telecamere a spettro visibile.
Telecamera a infrarossi NoxCam-Pola di Noxant
Un’ampia varietà di applicazioni di sistemi senza pilota utilizza le capacità delle telecamere a infrarossi a onde lunghe per ottenere una maggiore consapevolezza della situazione. Sia che vengano utilizzate in piccoli droni tattici, UAV ISR (intelligence, sorveglianza e ricognizione) di lunga durata, UGV o USV (navi di superficie senza equipaggio), l’imaging LWIR svolge un ruolo centrale nella navigazione, nel puntamento, nel rilevamento delle minacce e nell’analisi ambientale.
Le telecamere LWIR estendono le capacità operative dei droni e della robotica ben oltre quanto è possibile fare con l’imaging tradizionale dello spettro visibile. La loro capacità di identificare le firme termiche consente ai sistemi senza pilota di operare efficacemente in ambienti visivi degradati, ampliando la portata della missione e la sopravvivenza. Per le operazioni dei droni e degli UAV, questi sensori termici supportano compiti come l’ispezione delle infrastrutture, la ricerca e il salvataggio, il monitoraggio dei perimetri, la risposta agli incendi e la sicurezza industriale.
TrakkaBeam TLXc di Trakka Systems
Per i sistemi aerei senza equipaggio, i sensori LWIR sono integrati in gimbal EO/IR, in installazioni fisse di visione in avanti o in baie di carico modulari. I droni tattici utilizzano queste telecamere per la sorveglianza, la ricognizione e il monitoraggio delle minacce, fornendo dati termici in tempo reale agli operatori o ai sistemi informatici di bordo. Nelle missioni ISR, le telecamere LWIR raffreddate sono preferite per la loro capacità di rilevare le firme termiche distanti, rendendole vitali per il pattugliamento delle frontiere, i sistemi di allerta precoce e le operazioni di contro-insurrezione.
I droni multirotore più piccoli utilizzano spesso moduli LWIR non raffreddati per la mappatura termica rapida, le ispezioni sui tetti, il monitoraggio degli incendi e il rilevamento dei segni vitali nelle zone disastrate. Questi sensori leggeri consentono agli UAV compatti di condurre indagini dettagliate sulle infrastrutture energetiche, di localizzare i sopravvissuti nelle operazioni SAR (ricerca e salvataggio) e di supportare i primi soccorritori in ambienti urbani o boschivi difficili.
Nei veicoli terrestri senza equipaggio, le telecamere a infrarossi a onde lunghe migliorano la navigazione sul terreno e il rilevamento degli ostacoli, in particolare in condizioni notturne o di assenza di GPS. Vengono comunemente montate come sensori di prospettiva o monitor perimetrali su piattaforme robotiche utilizzate per la sicurezza perimetrale, la bonifica di percorsi e il rilevamento di mine. I sistemi LWIR raffreddati aiutano a identificare le anomalie termiche sotto le superfici o dietro le barriere, capacità essenziali per i compiti EOD (explosive ordnance disposal) e counter-IED (improvised explosive device).
Gli UGV più piccoli e le sentinelle robotiche dotate di sensori LWIR non raffreddati supportano la sorveglianza persistente, il monitoraggio delle strutture e le funzioni di pattugliamento senza bisogno di illuminazione artificiale, riducendo al minimo la rilevabilità e il consumo energetico.
Per i sistemi marittimi come gli USV che operano in ambienti marittimi costieri o a bassa visibilità, le termocamere LWIR forniscono capacità di imaging critiche in situazioni in cui l’umidità, la scarsa illuminazione e le temperature variabili possono sfidare i sensori standard. L’imaging termico consente di rilevare la presenza umana in acqua, di identificare le imbarcazioni che emettono calore e di monitorare le infrastrutture come le piattaforme offshore e le condutture sottomarine.
I sensori LWIR sono ampiamente suddivisi in tecnologie raffreddate e non raffreddate, ciascuna adatta a diversi requisiti di missione. Le telecamere LWIR raffreddate utilizzano rivelatori criogenici come il tellururo di mercurio e cadmio (MCT) o l’antimoniuro di indio (InSb) per minimizzare il rumore termico, consentendo una sensibilità estremamente elevata e un rilevamento a lungo raggio. Queste prestazioni le rendono ideali per la sorveglianza ad alta quota, la difesa e l’imaging scientifico, anche se i loro sistemi di refrigerazione aumentano le dimensioni, i costi e i requisiti di manutenzione.
Le telecamere LWIR non raffreddate utilizzano sensori microbolometrici in ossido di vanadio (VOx) o silicio amorfo (a-Si). Questi sensori funzionano senza raffreddamento attivo, consentendo sistemi compatti, robusti e a basso consumo, adatti a droni, robot autonomi, piattaforme di ispezione e missioni senza pilota di lunga durata.
I recenti progressi nella progettazione dei sensori LWIR hanno permesso di realizzare unità più leggere e compatte, con un’elaborazione a bordo migliorata, una maggiore frequenza di fotogrammi e un’analisi intelligente. Questi miglioramenti facilitano l’integrazione perfetta negli autopiloti UAV, nelle suite di navigazione robotica e nei carichi utili multi-sensore. La stabilizzazione delle immagini in tempo reale, il riconoscimento degli oggetti e gli algoritmi di tracciamento termico consentono alle piattaforme autonome di classificare i bersagli, regolare i percorsi in modo dinamico e operare in sicurezza in ambienti congestionati o ostili.
La compatibilità dell’interfaccia con Gigabit Ethernet, MIPI CSI-2 o USB 3.0 assicura una rapida trasmissione dei dati, mentre i robusti alloggiamenti ambientali proteggono le ottiche dai livelli di vibrazioni e urti e dalle fluttuazioni di temperatura estreme che si trovano in molti ambienti.
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