Thermal sensor acquisition range estimation

Det er mange faktorer som kan være med på å bestemme ytelsen til termiske overvåkningssystemer brukt i bestemte scenarioer. Noen av parametrene som trengs for å utføre nøyaktige prediksjoner om ytelse, vil kunne være kjent. Langt flere parametre vil likevel typisk være ukjent eller må løselig anslås basert på erfaringer og informasjon om lignende systemer og sammenlignbare situasjoner. Det er lite realistisk at operatører vil ha tilgang til fullstendige parameterlister eller de numeriske verktøy som trengs for å kunne gjennomføre nøyaktige prediksjoner av effektiv deteksjonsrekkevidde under realistiske scenarioer. Enklere metoder for overslag av rekkevidde basert på omtrentlige antagelser om system- og miljøparametre kan utgjøre nødvendige verktøy for å oppnå en god forståelse av effektiv sensorrekkevidde i en operasjonell situasjon.

Denne rapporten gir en innføring i temaet termisk rekkeviddeestimering. Den beskriver to metoder som er i vanlig bruk ved estimering av rekkevidden til termiske kameraer. Den første metoden kan uttrykkes gjennom en enkel ligning, men tar kun hensyn til målets størrelse og de mest grunnleggende sensoregenskapene. Den andre metoden, slik den er formulert i STANAG 4347, er opprinnelig en ikke-lineær ligning som vanligvis blir løst geometrisk. Dette gjør metoden mindre egnet til raske og automatiserte estimater. Av den grunn, blir det i denne rapporten foreslått en ny parametrisk, andre-ordens algoritme basert på metoden fra STANAG 4347, der sensorrekkevidde estimeres på en slik måte at modellusikkerheter enkelt kan tas med i betraktning.

For å illustrere bruken av den nye algoritmen gir rapporten numeriske eksempler relevante for det norske Forsvaret. Vi tar for oss 8 ulike termiske kameraoppsett, fra lette kikkerter til større, kjøretøymonterte systemer. Siden den andre beregningsmetoden tar hensyn til atmosfærisk dempning, har også en separat modell for utregning av dempningskoeffisient ved ulike klimatiske forhold blitt utviklet. Denne modellen er relativt detaljert beskrevet i rapporten. I tillegg er det utarbeidet omfattende tabeller som lister opp dempningskoeffisienten ved et stort spekter av ulike vær- og klimatyper. I praktisk bruk er tanken at en operatør vil ha tilgang til disse tabellene heller enn den fullstendige atmosfæriske modellen.