Stižu moćnije termalne kamere uz niže troškove. Što to znači za proizvodnju dronova?

Termalne kamere u ratu u Ukrajini igraju ključnu ulogu. Vojne termalne kamere koje se koriste na ukrajinskim noćnim dronovima nadimka Baba Jaga preskupe su za proizvođače koji se moraju oslanjati na jeftinije uređaje. Ipak, američka kompanija Obsidian Sensors razvila je novu tehnologiju koja bi mogla potpuno promijeniti tržište termalnih kamera cjenovno pristupačnim senzorima visoke rezolucije.

Iako su digitalne kamere vrlo brzo napredovale nakon njihovog prvog predstavljanja, termalne kamere zapele su na više-manje istoj točki. To je zato jer ni na jednom masovnom tržištu ne postoje poticaji za proizvođače za ulaganje u novu generaciju. Razlika u razvoju zbog toga je dramatična.

Appleova kamera Quicktake iz 1994. godine za 1.000 dolara je nudila rezoluciju od 640×480 piksela. Do 1999. Nikonova kamera Coolpix 800 omogućavala je čak šest puta veću rezoluciju – za nižu cijenu. Danas i dječje kamere, koje koštaju desetak dolara, nude mnogo veću rezoluciju.

Usporedimo to s razvojem termalnih kamera. Seek Thermal za potrošače predstavljen je 2015. godine s rezolucijom od 206×156 piksela i cijenom od oko 200 dolara. Taj isti proizvod do danas je lider na tržištu i ima istu cijenu. Moćnije termalne kamere prodaju se u zanemarivo malenim količinama po cijeni od oko 8.000 dolara.

To otežava proizvodnju jeftinih dronova za noćne operacije. Proizvođač na Twitteru/X-u poznat kao FPVDronesUA gradi FPV dronove za Ukrajinu, a za Forbes je govorio o kompromisu između cijene i performansi kod kamera s kojima su dosad radili, a koje uglavnom proizvode kineske tvrtke.

Minimalna prihvatljiva rezolucija je ona od 256×192 piksela. Takve kamere koštaju oko 200 dolara, ali snimke su vrlo mutne.

“256 vam daju jako lošu kvalitetu slike u usporedbi s boljim kamerama i jako ovise o faktorima poput vlažnosti zraka, naoblačenja i koliko je vani hladno,” kaže proizvođač. “Jako je teško koristiti ih u zraku.”

Sljedeća rezolucija je ona od 388×254 piksela; ta kamera značajno je bolja, ali i trostruko skuplja.

“One manje ovise o vremenu jer love više piksela,” kaže FPVDronesUA. “Mnogo ih je lakše koristiti na dronu.”

Ipak, njemu omiljena kamera je ona rezolucije 640×460 piksela s početnom cijenom od 800 dolara za kupnju 50 ili više komada, ali pojedinačna kamera košta daleko iznad 1.000 dolara.

“Te su odlične, ali jako skupe,” kaže FPVDronesUA. “Takve kamere vidimo u dronu Mavic 3T.”

Dodavanje kamere od 800 dolara dron od 400 dolara pretvara u drona od 1200 dolara, što znači da se za trećinu smanjuje broj dronova koje si proizvoćađ može priuštiti izgraditi. To je strašno važno u sukobu u kojem proizvođači poput njega još uvijek ovise o dobrovoljnim donacijama, a Rusi su – s više novca – u početku imali veliku prednost po pitanju FPV dronova s termalnim kamerama. Nema govora o tome da te kamere budu dio svih FPV dronova: one se koriste isključivo na dronovima za noćne napade.

Nova tehnologija

Starije digitalne kamere temeljile su se na CCD-u, dok trenutna generacija koristi nešto pristupačnije CMOS senzore koji proizvode električne napone kao reakciju na svjetlost. Velika većina termalnih kamera koristi drugačiju tehnologiju: niz mikrobolometara, odnosno sićušnih uređaja čiji pikseli upijaju infracrvenu energiju i mjere nastalu promjenu u otporu. Konvencionalni dizajn uredno integrira mikrobolometre i strujne krugove koji ih očitavaju na jednom silikonskom čipu.

Skaliranje te tehnologije moguće je, ali zahtijevalo bi tvornicu za proizvodnju čipova koja stoji nekoliko milijardi dolara, a ne postoji motivacija za ulaganje takve količine novca.

Izvršni direktor Obsidian Sensorsa John Hong vjeruje kako on ima bolji pristup koji može omogućiti skaliranje do visoke rezolucije uz niske troškove i, što je ključno, velike količine, u već postojećim tvornicama. Novi dizajn ne integrira sve u istoj jedinici, već odvaja bolometre od sklopki za čitanje. Ovo je nešto kompleksnije, ali omogućava korištenje drugačije tehnike proizvodnje.

Sklopke za očitavanje još uvijek se nalaze na silikonskom čipu, ali senzori se proizvode na staklenoj površini i tako iskorištavaju tehnologiju usavršenu za ekrane televizora i mobilnih telefona. Velike staklene ploče mnogo je jeftinije proizvesti od malenih silikona, a bolometri proizvedeni na staklu koštaju oko stotinu puta manje od onih na silikonu.

Hong kaže kako ovaj proces jednostavno može proizvesti nizove od nekoliko megapiksela. Obsidian već proizvodi testne serije na VGA senzorima, a planiraju ove godine krenuti na rezoluciju od 1280×1024, a 2025. doseći 1920×1080.

Obsidian svoju tehnologiju potiho proizvodi već šest godina, a sada mogu proizvoditi jedinice po cijeni tri ili četiri puta manjoj od drugih usporedivih modela. Daljnji napredak procesa proizvodnje dodatno će sniziti cijene, što znači da bi kamera s VGA senzorom i rezolucijom od 640×480 piksela mogla koštati daleko ispod 200 dolara.

Automobili i dronovi

Prvo ciljano tržište Obsidiana je ono za sigurnost u automobilizmu i autonomna vozila. Trenutno ovi automobili koriste senzore LIDAR kako bi ostali na cesti i izbjegli nesreće, no LIDAR ne može lako razlikovati pješake od pozadine, dok termalne kamere to mogu.

Prošlog mjeseca je američka Nacionalna uprava za sigurnost prometa na autocestama (NHTSA) objavila nove sigurnosne standarde za automatsko hitno kočenje za sve osobne automobile, koji će se primjenjivati od rujna 2029. Novi sustavi morat će automatski detektirati pješake i aktivirati kočnice, a uvjet za uspješan rad u noćnim uvjetima znači da će sustavi termalnih kamera imati veliku prednost. Svake godine proda se nekoliko milijuna novih automobila, što je ogromno potencijalno tržište. Ovog tjedna Obsidian je najavio partnerstvo s tvrtkom Quanta Computer za proizvodnju termalnih kamera za automobile.

Drugo potencijalno tržište su dronovi za dostavu. Oni se trenutno koriste u malim brojevima u testnoj fazi, ali veća upotreba vjerojatno će zahtijevati termalne kamere visoke rezolucije zbog sigurnosti, a i ovdje bi potražnja mogla doseći milijune.

Istovremeno, Ukrajina planira ove godine proizvesti više od 2 milijuna dronova i uvesti još milijun, a njihovi proizvođači dronova već su izrazili interes za tehnologiju. Sigurno će uslijediti i druge države i tako stvoriti ogromnu potražnju za malene, jeftine termalne kamere.

Budućnost termalnih kamera

Hong kaže kako ove godine u pilot-fazi proizvodnje planiraju prodati tisuću VGA kamera, a trenutno prikupljaju investicije kako bi 2025. i narednih godina dosegnuli mnogo veće brojke. To bi trebalo biti dovoljno za ispunjavanje vala potražnje koji će uslijediti sljedećih godina.

Novo tržište privući će i nove dobavljače. Vjerojatno će mnogi od njih dolaziti iz Kine, a jednostavno će povećati postojeće tehnike proizvodnje. Ipak, prednosti troška i povećanja proizvodnje, kao i želja za što većom sigurnošću dobavnog lanca, možda će ići u korist novom pristupu proizvodnje senzora na staklu u SAD-u.

Autor originalnog članka: David Hambling, viši suradnik Forbesa
Link: New U.S. Technology Makes More Powerful Thermal Imagers At Lower Cost
(Prevela: Nataša Belančić)