Sistemas Electro-Ópticos

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Sistemas Electro-Ópticos

Notapor Pathfinder el Sab Sep 11, 2021 3:28 pm

.
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor poliorcetes el Sab Sep 11, 2021 4:10 pm

Qué pedazo de aportación. Muchísimas gracias, es interesantísimo y se aprende mucho.
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor RMR_22 el Sab Sep 11, 2021 4:11 pm

Excelente post!

En la vida real, los aviones hostiles generalmente van llevar aproximaciones más o menos frontales, en este caso las detecciones caen una barbaridad como muestra la siguiente tabla que sirve de ejemplo.

Y más teniendo en cuenta que si es un stealth te habrá detectado desde muy lejos con su radar y pondrá su morro apuntando al IRST.

Y visto lo visto, es brutal la dregradación frontal vs trasera.

Yo diría que una estimación razonable en condiciones perfectas contra un F-22 pueden ser 40km y contra un 4G 50 km (ambos en frontal y subsónico).
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor 14yellow14 el Sab Sep 11, 2021 4:55 pm

Buen post y dejo esto por aquí

On the use of AESA (Active ElectronicallyScanned Array) Radar and IRST (InfraRed Search & Track) System to Detect and Track Low Observable Threats
https://www.matec-conferences.org/artic ... _04001.pdf

Imagen

Contra un objetivo stealth respecto a los radares que suelen montar los cazas desde luego el IRST es una mejora importante pero las distancias son mucho más cortas... Y bien dentro del alcance de las armas que puede tener ese caza stealth.
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor Truquichan el Sab Sep 11, 2021 5:42 pm

Joerse que currada :b4

Mis agregados, ojo sin conocer como funcionan las tripas de los sensores IR, sensibilidades y limitaciones, pero si tengo idea de procesamiento fotográfico y post procesamiento.

Se puede conseguir realmente mucha (de hecho muchísima) mas resolución o mas "sensibilidad", a costa de tiempo de toma de imágenes y proceso. Se llama supersampling, se puede realizar en el espacio y en el tiempo. Los militares usan desde hace años la segunda para quitarse las distorsiones ópticas atmosféricas a larga distancia. Desconozco si estas distorsiones ocurren en las frecuencias infrarrojas. Al respecto de la resolución, se consigue a base tomar fotogramas ligeramente superpuestos, cuantos más fotogramas, más resolución final obtienes. Obviamente a costa de estar mas tiempo para cubrir una zona mas pequeña y mas tiempo(potencia) computacional.

Probablemente los IRST tengan esto implementado. Es decir, una vez detectas algo, te enfocas en él para verificarlo cubriendo una zona espacial mas pequeña. También he de indicar que el tema de la sensibilidad funciona mejor contra el suelo y objetivos estáticos que contra el cielo. El de la resolución en ambos casos.

Por lo que veo las limitaciones tecnológicas de los sensores infrarrojos son parecidas a los ópticos en el principio de los tiempos:
- Sensibilidad
- Tiempo de refresco a nivel de pixel para distinguir si cambia o no lo que ve.
- Tamaño de la matriz/columna de píxeles
- Velocidad de lectura de la matriz completa para formar un fotograma: uno a uno(lento), por filas o columnas, todo de golpe (lo ideal)

Y todo esto con una señora refrigeración que es crítica para la sensibilidad IR.

Buen currazo Pathfinder :c2 muchas gracias.
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor PelotonRueda el Sab Sep 11, 2021 5:43 pm

poliorcetes escribió:Qué pedazo de aportación. Muchísimas gracias, es interesantísimo y se aprende mucho.

Yo simplemente digo que el que no quiere aprender es porque no quiere.

Gracias a todos por los esfuerzos desinteresadamente que se dan en este foro.

Saludos.
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor RMR_22 el Sab Sep 11, 2021 5:44 pm

14yellow14 escribió:Buen post y dejo esto por aquí

On the use of AESA (Active ElectronicallyScanned Array) Radar and IRST (InfraRed Search & Track) System to Detect and Track Low Observable Threats
https://www.matec-conferences.org/artic ... _04001.pdf

Imagen

Contra un objetivo stealth respecto a los radares que suelen montar los cazas desde luego el IRST es una mejora importante pero las distancias son mucho más cortas... Y bien dentro del alcance de las armas que puede tener ese caza stealth.

El problema que tiene el APG-83 es que para facilitar la integración en los f-16 más antiguos, utiliza el sistema de refrigeración viejo, y para evitar sobrecalentarse trabaja a poca potencia.
En cambio para el APG-80 si que se tomaron la molestia de poner uno nuevo.
Por otra parte los APG-77/81 de Raptor y Lighting si que detectan objetivos desde aproximadamente el doble del IRST que has puesto de ejemplo. Por lo que para ellos no es una necesidad tan importante como lo es para el F-16.
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor Pathfinder el Sab Sep 11, 2021 11:27 pm

Truquichan escribió:Joerse que currada :b4

Mis agregados, ojo sin conocer como funcionan las tripas de los sensores IR, sensibilidades y limitaciones, pero si tengo idea de procesamiento fotográfico y post procesamiento.

Se puede conseguir realmente mucha (de hecho muchísima) mas resolución o mas "sensibilidad", a costa de tiempo de toma de imágenes y proceso. Se llama supersampling, se puede realizar en el espacio y en el tiempo. Los militares usan desde hace años la segunda para quitarse las distorsiones ópticas atmosféricas a larga distancia. Desconozco si estas distorsiones ocurren en las frecuencias infrarrojas. Al respecto de la resolución, se consigue a base tomar fotogramas ligeramente superpuestos, cuantos más fotogramas, más resolución final obtienes. Obviamente a costa de estar mas tiempo para cubrir una zona mas pequeña y mas tiempo(potencia) computacional.

Probablemente los IRST tengan esto implementado. Es decir, una vez detectas algo, te enfocas en él para verificarlo cubriendo una zona espacial mas pequeña. También he de indicar que el tema de la sensibilidad funciona mejor contra el suelo y objetivos estáticos que contra el cielo. El de la resolución en ambos casos.

Por lo que veo las limitaciones tecnológicas de los sensores infrarrojos son parecidas a los ópticos en el principio de los tiempos:
- Sensibilidad
- Tiempo de refresco a nivel de pixel para distinguir si cambia o no lo que ve.
- Tamaño de la matriz/columna de píxeles
- Velocidad de lectura de la matriz completa para formar un fotograma: uno a uno(lento), por filas o columnas, todo de golpe (lo ideal)

Y todo esto con una señora refrigeración que es crítica para la sensibilidad IR.

Buen currazo Pathfinder :c2 muchas gracias.


El tema de la potencia de procesadores es algo que no he nombrado, pero como tú indicas es muy importante. Si le metemos un IRST a un F-5, sin cambiarle buses de datos, procesadores,...no hacemos nada.

Por esto, un sistema como el DAS que está ON continuamente analizando su entorno prácticamente en tiempo real, necesita ir acompañado de mucha potencia de procesado y de refrigeración. Es muy difícil que se pueda instalar un DAS a sistemas antiguos sin que haya que invertir mucho dinero en cambiar todo el sistema de procesadores, memoria, buses de datos, y contar con el espacio físico y sistema de refrigeración adecuados.

El padre del DAS, conocido como DAIRS, trabajando a 30FPS realizaba entre 29-42 billones de operaciones aritméticas por segundo. El DAS actual es probable ande más alto, y el nuevo que dicen dobla las prestaciones, pues es probable que tenga que lidiar con mucha más cantidad de información por segundo.

Imagen

Normal, que con el Block 4, le metan nuevos procesadores...
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor champi el Dom Sep 12, 2021 11:10 am

Muy buen hilo, Pathfinder.

El Pirate se dice tenía originalmente un array de detectores de 4*768.

Por aquí dan datos algo distintos (2006): https://www.wiley.com/en-us/Military+Av ... 0470016329
Figure 5.20 shows the PIRATE unit and the installation on Typhoon of the left side of the fuselage. The equipment uses dual-band sensing operating in the 3–5 and 8–11 mm bands. The MWIR sensor offers greater sensitivity against hot targets such as jet engine efflux, while the LWIR sensor is suited to lower temperatures associated with frontal engagements. The unit uses linear :arrow: 760*10 arrays with scan motors driving optics such that large volumes of sky may be rapidly scanned. The field of regard (FOR) is stated to be almost hemispherical in coverage. The detection range is believed to be ~40 nm.

Sobre el F-35:
Imagen

Por aquí hay un documento bastante completo sobre el PIRATE, aunque es anterior a la entrada en servicio del Eurofighter, "FLIR/IRST of the European Fighter Aircraft": https://ur.booksc.eu/book/22330406/56c509
...
2.2. Sensor head assembly
The optical path is arranged in a folded configuration to ensure a very compact design (see Figure 4). This was necessary to stay within the space constraints in the front section of the Eurofighter. The IR radiation enters the optical system of the FLIR/IRST through a large window made of zinc sulphite coated with boron phosphate and a diamond like carbon layer. This ensures maximum resistance against mechanical stress and erosion. With this construction an IR transparency of about 80% is achieved. The head mirror controls the line of sight of the FLIR/IRST. The head mirror movement in azimuth and elevation is inertial stabilised as to scan very fast an adjustable scan volume. Required scanning accuracy demands the application of internal solid-state gyros in addition to the LINS data received from the aircraft system. To allow switching between the wide field of view (FOV) for imaging and the narrow FOV for tracking a dual magnification telescope (see Figure 5) is inserted into the optical path. As the detector is a linear CMT detector array, an agile scanning mirror performs the scanning of the instantaneous FOV. To compensate for the image rotation along azimuth scanning direction a de-rotation prism (see Figure 5) is necessary. The telescope of the optical path actively compensates temperature variations while the remainder of the optics is designed to passively equalise thermal variations.

Imagen

A long linear detector array with 8 TDI stages is mounted in the focal plane of the optics. The 8 TDI stages enhance the sensitivity of the detection. The CMT detector elements are attached to a CMOS ASIC. A conventional Stirling cooling engine keeps the detector at 77 K. This high performance detector array is a new development for the Eurofighter FLIR/IRST.
...

Respecto a otros modos:
...
3.1. IR imaging modes
The imaging modes give visual assistance to the pilot during manoeuvring of the aircraft, visual identification of targets and weapon aiming. The imaging modes flying aid (FLAD) and landing aid (LAAD) will assist the pilot during bad weather, night and low level operation. The image (575 lines per frame and 690 pixel per line) will be displayed on the HUD of the Eurofighter and overlay the outside world. In LAAD the image contrast is optimised for the lower part of the image, which with a high angle of attack landing approach is usually the runway area . In FLAD the image contrast is optimised for the surface along the flight path. Additionally, FLAD provides a thermal cueing function (TC, see §3.2) that allows tracking of hot spots. Another imaging mode is the steerable imaging mode (SIRPH). This mode provides a steerable IR image on a pilot’s Helmet Mounted Display (HMD). The pilot’s head tracking system provides the steering commands for the FLIR/IRST sensor head. In addition to the imaging modes above, the FLIR/IRST may also provide an image for identification (IDENT mode) of the tracked target, when the FLIR/IRST is in the single target-track mode (STT, see §3.2.). This image is displayed on the Multifunctional Head Down Display (MHDD). This image can be electronically zoomed or freeze selected.
...
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor alejandro_ el Dom Sep 12, 2021 2:52 pm

Excelente mensaje Pathfinder, muchas gracias por el esfuerzo.
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor Pathfinder el Dom Sep 12, 2021 4:12 pm

champi escribió:Muy buen hilo, Pathfinder.

El Pirate se dice tenía originalmente un array de detectores de 4*768.



Por aquí dan datos algo distintos (2006): https://www.wiley.com/en-us/Military+Av ... 0470016329
Figure 5.20 shows the PIRATE unit and the installation on Typhoon of the left side of the fuselage. The equipment uses dual-band sensing operating in the 3–5 and 8–11 mm bands. The MWIR sensor offers greater sensitivity against hot targets such as jet engine efflux, while the LWIR sensor is suited to lower temperatures associated with frontal engagements. The unit uses linear :arrow: 760*10 arrays with scan motors driving optics such that large volumes of sky may be rapidly scanned. The field of regard (FOR) is stated to be almost hemispherical in coverage. The detection range is believed to be ~40 nm.

Sobre el F-35:

(...)


Gracias, corregido en el 1º post el array del Pirate. Del F-35 parece que coincide el 1 Mpx a día de hoy.

Descargado el pdf del Pirate. Primera vez que lo veo.

alejandro_ escribió:Excelente mensaje Pathfinder, muchas gracias por el esfuerzo.


Gracias alejandro.
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor Qoxo el Lun Sep 13, 2021 9:47 am

Muy bueno esto, Pathfinder :c2
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor Orel el Lun Sep 13, 2021 1:52 pm

Buen tema, Pathfinder! :wink: :c2
Me has pillado en una época en que dedico menos tiempo al foro, si no aportaría bastantes cosas. A seguir con él que merece la pena :D

Debemos darnos cuenta del auge de este tipo de sensores. Hablando de esfera de influencia OTAN, a partir de los '90 empezaron a generalizarse los pods FLIR/TV/LD para ataque. Y este siglo empezaron a generalizarse los IRST ("sensor IR principalmente para AA"), integrados y ahora en pod como el Legion. E incluso con el F-35 en la OTAN se está generalizando que tenga integrados además de para AA, sensores FLIR/TV ("sensores IR/EO principalmente para AS"). A día de hoy el único avión de combate sin ningún sensor de esta clase es el F-22 Raptor, todos los demás -de nacimiento o modernizados-, llevan o prevén llevar externos e internos. Por eso es un tema tan interesante.

El Pirate dispone de 3 modos principales de búsqueda, uno entiendo que manual, y los otros 2 conocidos como Sector Aquisition, esclavo a otro de los sensores del avión y el Slave Adquisition, esclavo a otros sensores externos al avión, por ejemplo algo que le venga vía datalink.

Aunque ya empezamos a querer darle al EFA jeje, pero es por ser información inadecuada. Ya lo ha puesto champi, pero el Pirate tiene numerosos modos, y de sus tres modos principales para búsqueda (principales, que tiene más), sólo uno es esclavo y los otros dos automáticos.

Con una búsqueda bien rápida, simplemente leyendo a Leonardo (igual que leer p.ej. a Lockheed o a Northrop): https://www.leonardocompany.com/en/products/pirate_irst
PIRATE is a complex system that operates radar-like modes in a wide field of regard. PIRATE is capable of operating against several heavily cluttered scenarios in each one of the following IRST modes: Multiple Target Tracking, Single Target Tracking and Slaved Acquisition.
Passive ranging data is also available.
PIRATE is also providing IR TV imaging to cockpit displays in accordance with the following FLIR modes: Flying/landing aid, Steerable IR picture on helmet and Identification.

O a Tecnobit, que incluso especifica que también se usa el Pirate para apuntar el radar: https://grupooesia.com/portfolio-produc ... flir-irst/
La capacidad IRST permite al avión de caza disponer de un “radar pasivo”, que barre el espacio frente al avión... La información del IRST es tratada por el ordenador de misión para la asignación y dirección de armas, y para la dirección de otros sensores (principalmente radar) en la fase final del ataque. Es capaz de realizar un seguimiento automático de más de 500 blancos simultáneamente

A poder ser, que no se metan aquí cuñas ensalzando al F-35 y atacando al EFA que para eso ya hay otros temas, jeje.

Lo dicho, a seguir con este interesante tema! :D
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor champi el Mar Oct 05, 2021 9:55 pm

Otro interesante artículo más sobre el PIRATE (2002): https://booksc.org/book/40212449/644db1

Una de las curiosidades:
...
5.0 GROWTH POTENTIAL
The growth plans for the PIRATE system are focussed in two main areas; improved performance against surface targets and long range target identification.

Currently the IRST is optimized for air to air operations with air to surface capability limited only by the implementation of the scanning strategy and target extraction algorithm set. Extended data fusion, especially with the terrain data base together with hyperspectral processing of ground target returns will significantly improve the capability to detect, track, classify and identify surface targets at long ranges.

The IRST is currently a totally passive system but can be used to slave a laser onto a potential target for ranging, designation or identification using burst illumination or vibrometry techniques.

Currently, PIRATE has a passive capability for missile approach warning in the front sector. Using upgraded computing capacity this could be extended to cover all sectors by the addition of a distributed aperture staring array set of sensors.
...
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Re: Sistemas Electro-Ópticos

Notapor Truquichan el Mar Oct 05, 2021 10:27 pm

champi escribió:Otro interesante artículo más sobre el PIRATE (2002): https://booksc.org/book/40212449/644db1

Una de las curiosidades:
...
5.0 GROWTH POTENTIAL
The growth plans for the PIRATE system are focussed in two main areas; improved performance against surface targets and long range target identification.

Currently the IRST is optimized for air to air operations with air to surface capability limited only by the implementation of the scanning strategy and target extraction algorithm set. Extended data fusion, especially with the terrain data base together with hyperspectral processing of ground target returns will significantly improve the capability to detect, track, classify and identify surface targets at long ranges.

The IRST is currently a totally passive system but can be used to slave a laser onto a potential target for ranging, designation or identification using burst illumination or vibrometry techniques.

Currently, PIRATE has a passive capability for missile approach warning in the front sector. Using upgraded computing capacity this could be extended to cover all sectors by the addition of a distributed aperture staring array set of sensors.
...


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