Combined Vision Systems

Combined Vision Systems (CVS, комбинированные системы видения) — это класс авиационных бортовых оптико-электронных систем, предназначенных для повышения ситуационной осведомлённости экипажа в условиях ограниченной видимости (ночь, туман, дым, пыль, осадки). Система объединяет данные от нескольких датчиков (тепловизоров, камер ночного видения, лазерных дальномеров) и синтезирует единое, улучшенное изображение, которое выводится на индикатор на лобовом стекле (HUD) или нашлемный дисплей (HMD). CVS является промежуточным этапом между традиционными системами ночного видения и полностью синтезированным «расширенным видением» (Synthetic Vision Systems, SVS), которое использует трёхмерные базы данных рельефа.

История развития

Ранние системы ночного видения

Первые попытки оснастить самолёты средствами наблюдения в темноте относятся к 1950—1960-м годам. Использовались активные инфракрасные прожекторы (например, на вертолётах UH-1), которые освещали цель, но демаскировали носитель. Пассивные приборы ночного видения (ПНВ) на основе электронно-оптических преобразователей (ЭОП) появились в 1970-х годах, но имели узкое поле зрения и требовали естественного освещения (луна, звёзды).

Появление комбинированных систем

В 1990-х годах, с развитием неохлаждаемых матричных тепловизоров и цифровой обработки изображений, возникла концепция CVS. Первой серийной системой стала LANTIRN (Low Altitude Navigation and Targeting Infrared for Night), разработанная для истребителей F-15E и F-16. Она включала два контейнера: навигационный (с тепловизором и лазерным дальномером) и прицельный. Однако LANTIRN не была полностью интегрирована с HUD.

Современное поколение

В 2000-х годах системы CVS стали стандартом для многих боевых самолётов (F-35 Lightning II, Су-57, Eurofighter Typhoon). Ключевым прорывом стало объединение данных от датчиков разных диапазонов (длинноволновый инфракрасный, коротковолновый инфракрасный, видимый свет) в реальном времени с помощью алгоритмов слияния изображений (image fusion). В России разработкой CVS занимаются предприятия холдинга «Швабе» (входит в Госкорпорацию «Ростех»), в частности, АО «ЛЗОС» и АО «НПО «Орион».

Устройство и принцип работы

Основные компоненты

Типичная система CVS состоит из:

• Датчиков: тепловизор (работает в диапазоне 8–14 мкм), камера ночного видения (0,4–1,0 мкм), иногда — камера видимого диапазона (0,4–0,7 мкм) и лазерный дальномер.
• Блока обработки изображений: специализированный компьютер (обычно на базе FPGA или DSP), который выполняет коррекцию, фильтрацию, совмещение (регистрацию) и слияние изображений.
• Индикатора отображения: HUD (на лобовое стекло) или HMD (нашлемный дисплей), на который выводится итоговое изображение. В некоторых системах (например, на вертолётах) изображение может выводиться на многофункциональные дисплеи (МФД).

Алгоритмы слияния

Слияние изображений (fusion) — ключевая технология CVS. Используются три основных подхода:

1. Попиксельное усреднение — простейший метод, при котором яркость пикселя рассчитывается как среднее арифметическое от соответствующих пикселей разных датчиков. Даёт низкую контрастность.
2. Метод на основе пирамиды Лапласа — изображения разлагаются на частотные уровни, затем высокочастотные детали (контуры, текстуры) берутся от одного датчика, а низкочастотные (фон) — от другого. Обеспечивает высокую детализацию.
3. Метод на основе нейронных сетей — современный подход, использующий свёрточные нейросети (CNN) для обучения на парах исходных и эталонных изображений. Позволяет адаптивно подавлять шумы и подчёркивать цели.

Особенности отображения

Изображение на HUD/HMD часто накладывается на символьную информацию (скорость, высота, курс, прицельная марка). В системах CVS возможно также отображение «виртуального горизонта» и синтезированных контуров взлётно-посадочной полосы, что особенно важно при заходе на посадку в условиях нулевой видимости.

Классификация

По типу носителя:

• Авиационные CVS — для самолётов и вертолётов (наиболее распространённый класс).
• Наземные CVS — для боевых машин (танки, БМП), где система помогает водителю и наводчику (например, система «Ирбис» на танке Т-90М).
• Морские CVS — для кораблей и катеров, где требуется наблюдение за поверхностью воды и воздушной обстановкой.

По степени интеграции:

• Автономные системы — устанавливаются в отдельном контейнере (как LANTIRN).
• Интегрированные системы — датчики встроены в планер самолёта (например, распределённая апертурная система DAS на F-35).

По типу используемых датчиков:

• Двухспектральные (тепловизор + камера ночного видения).
• Многоспектральные (три и более диапазона, включая коротковолновый ИК и видимый свет).

Применение

Военная авиация

Основное назначение CVS — обеспечение полётов и боевого применения ночью и в сложных метеоусловиях. Системы используются для:

• Навигации на малых высотах (в том числе в режиме огибания рельефа).
• Обнаружения и идентификации наземных целей (бронетехника, укрытия, живая сила).
• Прицеливания и наведения оружия (ракеты, бомбы с лазерным наведением).
• Дозаправки в воздухе в тёмное время суток.
• Захода на посадку на неосвещённые или временные площадки.

Гражданская авиация

В гражданской авиации CVS применяются ограниченно, в основном на бизнес-джетах и вертолётах экстренных служб. Системы Enhanced Flight Vision System (EFVS) сертифицированы FAA и EASA для выполнения посадок по категории III (видимость менее 200 метров). Пример — система Kollsman EVS на самолётах Gulfstream G650.

Вертолёты

Для вертолётов CVS особенно важны из-за частых полётов на малых высотах в условиях пыли, дыма и тумана (например, при тушении пожаров или эвакуации). Система Pilot Vision System (PVS) на вертолётах Ми-28НМ позволяет пилоту видеть препятствия (провода, деревья) на расстоянии до 3–5 км.

Преимущества и ограничения

Преимущества

• Повышение безопасности: снижение риска столкновения с землёй и препятствиями.
• Увеличение боевой эффективности: возможность круглосуточного применения оружия.
• Снижение нагрузки на экипаж: автоматическое совмещение изображений освобождает пилота от необходимости переключаться между разными датчиками.
• Устойчивость к противодействию: пассивные датчики не демаскируют носитель (в отличие от активных РЛС).

Ограничения

• Зависимость от погоды: тепловизоры плохо работают в сильный дождь, снегопад или густой туман.
• Высокая стоимость: разработка и интеграция CVS увеличивают стоимость самолёта на 5–15%.
• Сложность калибровки: требуется точное совмещение оптических осей датчиков и HUD/HMD.
• Проблемы с засветкой: яркие источники света (прожекторы, солнце) могут вызывать насыщение матриц тепловизора.

Разработчики и производители

В России

• АО «ЛЗОС» (Лыткаринский завод оптического стекла) — разрабатывает и производит системы CVS для истребителей Су-30СМ, Су-35С, Су-57. Система ОЛС-35 (оптико-локационная станция) включает тепловизор, лазерный дальномер и телевизионную камеру.
• АО «НПО «Орион» — специализируется на матричных фотоприёмных устройствах для тепловизоров.
• АО «Уральский оптико-механический завод» (УОМЗ) — выпускает нашлемные системы целеуказания и отображения (например, «Сургут» для вертолётов).

За рубежом

• Lockheed Martin (США) — система DAS (Distributed Aperture System) для F-35, объединяющая шесть инфракрасных датчиков.
• Thales (Франция) — система Topsight для вертолётов NH90.
• Elbit Systems (Израиль) — система DASH (Display and Sight Helmet) для истребителей F-16.
• Hensoldt (Германия) — системы CVS для Eurofighter Typhoon.

Перспективы развития

Основные направления совершенствования CVS включают:

• Интеграция с SVS: объединение реального изображения от датчиков с синтезированным трёхмерным ландшафтом (Enhanced/Synthetic Vision Systems, EVS/SVS).
• Использование искусственного интеллекта: автоматическое распознавание целей, препятствий и опасных зон (например, линии электропередачи).
• Миниатюризация: установка CVS на беспилотные летательные аппараты (БПЛА) малого класса.
• Гибридные датчики: создание единых матриц, чувствительных одновременно в нескольких диапазонах (например, SWIR+MWIR).

Источники

• «Авиационные оптико-электронные системы: учебное пособие» / под ред. В. А. Соломатина. — М.: Изд-во МАИ, 2018.
• «Combined Vision Systems for Military Aircraft» / Jane’s Defence Weekly, 2022.
• «Enhanced Flight Vision Systems: Technology and Certification» / FAA Advisory Circular AC 20-167A, 2019.
• «Системы видения для боевых самолётов: обзор» / журнал «Авиация и космонавтика», № 4, 2023.
• «F-35 Distributed Aperture System: Technical Description» / Lockheed Martin, 2021.