为了提高部队的夜战能力,夜视技术多年来一直是发达国家重点发展的技术领域。美国在这个领域一直占据领先地位。
近年来,美国又在微光夜视和红外夜视方面取得了新进展,研制出第四代微光夜视眼镜,开始装备横向技术集成型第二代前视红外传感器,并正在开发突出量小的增强型微光夜视眼镜、大视场的全景夜视眼镜和第三代红外技术。
第四代微光夜视眼镜
众所周知,微光夜视技术已经发展了三代。60年代开创的第一代微光夜视技术以采用级联像增强器为特征;70年代的第二代像增强器则采用了微通道板;80年代中期开始生产的第三代像增强器官的特征是采用砷化镓光电阴极和镀离子阻挡膜的微通道板。砷化镓光电阴极提高了微光管的响应能力,并将工作波长延伸到近红外。离子阻挡膜则可以防止离子反馈和保护灵敏的光电阴极。但是,离子阻挡膜还会降低管子的分辨率和信噪比,影响像增强器在微光下有效的工作。因此,找出既不用阻挡膜又能保护光电阴极的方法,一直是夜视技术领域的研究目标。
1998年初,美国利顿光电系统公司和ITT夜视公司在陆军的资助下,先后取得技术突破,成功地制造出采用不镀膜微通道板、工作寿命可与标准第三代管相当(10000小时)的像增强器管。利顿公司的技术措施是,采用能大幅度减少离子反馈的新型高性能玻璃制作的微通道板,以及采用能减少离子反馈的光电阴极的自动门控电源。与使用连续直流电源不同,加在光电阴极上的自动通断的电压是脉冲式的,即电源感知进入像增强器管的光量,自动高速接通和切断。通断的频率在光照强时较高,光照弱时较低,以在光照极强时减少进入微通道板的电子流,避免其饱和。于是,观察者始终看到均匀一致的图像。
自动门控允许像增强器管在照明区域和白天仍产生对比度良好的高分辨率影像,而不产生模糊的影像。这个特点对陆军直升机驾驶员来说是特别重要的。因为驾驶员在城镇、村庄上空飞行和着陆时,会遇到各种光照情况。在未来的城区作战中自动门控也是至关重要的,使陆军士兵或陆战队员能快速在黑暗和明亮区域间运动,而不必摘除夜视眼镜。自动门控还有助于减少夜间车灯等明亮光源产生的晕圈或影像模糊效应。
美国陆军认为,采用不镀膜微通道板和自动门控电源的像增强器,其性能产生了质的飞跃,被称为第四代。
第四代管不仅增加了夜间的观察距离,而且扩大了徒步士兵和驾驶员使用像增强器的范围。
试验表明,采用二代管、二代半管、三代管和四代管的微光夜视眼镜,在1/4月条件下的作用距离分别为145米、225米、355米和390米;二代管在满月到1/4月条件下工作,三代管则使士兵能在星光下观察,四代管采用门控电源和低晕圈,不仅能在云遮星光的极暗条件下有效工作,而且能在包括黄昏和拂晓的各种光照条件下工作。
2000年末,利顿公司的第四代管已通过了美国陆军合格鉴定试验,并将这种管用于美国特种作战司令部所属部队使用的M4A1卡宾枪上的新型夜视瞄具,不久还将向陆军航空兵提供采用第四代管的新型夜视眼镜,而且还将用第四代管取代现役夜视眼镜上的第三代管。
ITT夜视公司在1998年与陆军签定了合同,提交第一批数量有限的第四代管;又在1999年8月赢得了海军航空系统司令部的合同,定于2001年初开始交付2252具采用第四代管的飞行员夜视眼镜,供海军和海军陆战队直升机驾驶员使用。
增强型夜视眼镜
夜视眼镜给夜间行动的步兵、直升机驾驶员等作战人员提供了极大的便利,但佩带时,特别对地面部队来说,仍然显得笨重。而且现有的夜视眼镜从面部突出,重心离开面部一定距离,佩带时就很不舒适,甚至会妨碍空降兵这类作战人员的行动。因此,美国陆军根据实战的需要,希望夜视眼镜的突出量尽可能地小,以不影响或限制士兵的行动。例如,步兵必须能佩带着夜视眼镜跳出车辆、快速跑动、扑向地面、旋转身躯。陆军把这种夜视眼镜称为增强型夜视眼镜。
根据军方的要求,美国ITT夜视公司和利顿光电公司提出了增强型夜视眼镜的概念。为了减小尺寸,增强型夜视眼镜使用的像增强器的直径可能比现装备夜视眼睛使用的18毫米像增强器小,多半是16毫米。由于采集光的光电阴极比较小,因而可能造成性能的少许下降,但最新的第四代像增强器管在目标探测距离和分辨率方面获得明显的突破,可以弥补这种性能下降。2001年初两家公司开始制造演示型夜视眼镜,以供陆军步兵学校进行试验。计划要求增强型夜视眼镜在2003~2004财年经过工程和制造发展阶段,2004或2005财年进入初始生产。
据报道,美国以研制出型号为AN/PVS-21的小突出量双目夜视眼镜,并交付特种作战部门。AN/PVS-21夜视眼镜使用折叠光学系统,其两个像增强器管垂直安置,每个管的前段物镜位于面颊两侧。增强的场景仍直接映入佩带者的眼睛中。AN/PVS-21还提供了独特的通视能力。士兵或直升机驾驶员可以用直视光学系统观看前方场景,并同时观看增强的场景。微光视场和直视视场叠加在一起,如果遇到使增强的影像看不清的明亮灯光或日光,佩带者可以直接观察。直视光学系统的水平视场为1650,微光系统水平视场为400。此外,该夜视眼镜还嵌入平视显示器,可以将有关信息叠加在观看的影像上。AN/PVS-21夜视眼镜的突出量小,安装在头盔上时重心低,不仅减少了佩带者的颈部负担,而且将眼镜碰撞或挂住其他物体的可能减到最小。
据称,AN/PVS-21已成功地进行了空降作战试验,包括高空、低空、固定开伞索和自由落体空降,可以在整个跳伞过程中佩带在眼前。
全景夜视眼镜
目前,夜视眼镜的水平视场为400,而人眼的水平视场可以达到1350,因此佩带夜视眼镜的人员尽管可以通过头部的转动来弥补夜视眼镜有限的视场,但仍感到不十分方便。为此,美国陆军和空军决定一起研制视场为800~1000、且不降低影象分辨率的宽视场夜视眼镜。空军将其称作全景夜视眼镜,陆军称其为先进夜视眼镜。
为了获得宽视场,先进夜视眼镜可能采用双目目镜,并使用4个16 毫米像增强器管,而不是以往的2 个18 毫米管。
据报道,美国空军和陆军已在UH-60“黑鹰‘直升机”上对宽视场夜视眼镜进行了低空飞行、着陆等试验。夜视公司为试验提供了一种视场为100 的夜视眼镜。该眼镜安装在头盔上,每个眼镜有两个像增强器管,即采用了4个像增强器管。试验结果表明全景夜视眼镜是有前途的。尚需要解决的问题是:增加像增强器与减轻夜视眼镜重量的矛盾、夜视眼镜的调焦以及如何折衷解决增加视场与减少分辨率、景深的矛盾。
横向技术集成型前视红外传感器
在“沙漠风暴”行动后,美国陆军发现由于各部队使用不同的前视红外传感器,使联合部队的成员在作战中所观察的战场态势不能互通。为了克服这个缺陷,陆军部进行了专题研究。研究的结论是,陆军应有统一的前视红外管理单位,应发展一套通用的第二代硬件,并在陆军的装甲车队横向集成。于是,组建了横向技术集成型二代前视红外产品办公室,以发展和集成新的通用型前视红外系统。
90年代末,美国研制出通用型第二代前视红外传感器,即横向技术集成型二代前视红外传感器。这种前视红外系统的特点是:具有双视场;扫描速率30赫兹和60赫兹;2倍和4倍电子变焦能力;能与数字化战场兼容;作用距离是第一代通用组件的2倍,使乘员能在夜间或透过烟雾发现和识别6公里外的目标,使美国作战人员具有空前的昼夜全天候作战能力。
这种横向技术集成型二代前视红外传感器被称为B套件。为了将通用的B套件组合到不同的作战平台上,还研制了平台专用的A套件。
B套件由杜瓦瓶、制冷器、扫描器、离焦光学系统以及处理热像的电子装置组成。其中杜瓦瓶和制冷器是两个核心部件。杜瓦瓶的正式称谓是标准先进杜瓦瓶组件Ⅱ(SADAⅡ),使用1瓦制冷能力的线性驱动分置式斯特林制冷器。制造这种杜瓦瓶需要各类技术,如新材料、微电子器件、高真空、先进结构和制冷技术。红外探测器采用480×4元碲镉汞混合焦平面阵列,位于抽真空的杜瓦瓶内。在1.27厘米(1/2英寸)的芯片上制造出这种480×4元高响应、低噪声红外探测器阵列,并与读出电子部件混合,技术难度很大。为了获得8—12微米波段的性能,这种组件的光敏探测器材料必须制冷到低温。
标准先进杜瓦瓶组件Ⅱ采用了将制冷器换热器与杜瓦瓶冷指组合的集成设计法,因此对制造精度的要求及其严格,但是允许制冷器能力低50%。此外,线性驱动技术使可*性提高4—10倍,并在减少音频噪声、振动输出、制冷时间方面有显著的优点。
美国军方认为,其他国家研制的所谓第二代前视红外系统,确实优于一代产品,但仍不能与美国的横向技术集成型二代前视红外系统相比,它们的目标探测距离和分辨率与美国陆军的横向技术集成型二代前视红外系统的指标还有差距。其中,法国SAGEM公司的二代前视红外系统性能最为接近。
安装这种前视红外系统的第一批平台是:2000年装备的系统增强型M1A2 SEP坦克和M2A3步兵战车;2001年开始装备的远距离先进侦察监视系统和计划中的瞄准线制导反坦克武器系统;2004年开始装备的“阿帕奇”直升机用的“箭头”系统。
此外,美国陆军还计划在首批装备旅战斗部队的过渡性装甲车族上增添二代前视红外系统,并用横向技术集成型二代前视红外系统改造少量的M1A1D坦克和“布雷德利”战车。
M1A2 SEP型坦克用它改进车长独立热观察仪和炮长主瞄准具;M2A3步兵战车用它来改造目标捕获子系统和车长独立观察瞄准具,使其与M1A2坦克具有相同的热成像和战场观察能力。
远距离先进侦察监视系统是安装在“悍马”越野车上或为初建旅战斗队采办的过渡性装甲侦察车顶部的一套传感器,供陆军步兵和装甲营侦察排以及初建旅战斗队侦察营使用。除了二代前视红外系统以外,这套传感器还包括昼用电视摄象机、人眼安全激光测距机、全球定位系统干涉仪。该系统使侦察员探测目标的距离是现有系统的3倍,从而使其能在敌方传感器和直射武器作用距离之外侦察。
瞄准线制导反坦克武器系统是安装在“悍马”车上的超高速导弹系统,正在按照先期概念技术演示计划研制。该系统使用第二代前视红外系统捕获目标。
AH-64“阿帕奇”攻击直升机载的“箭头”系统,可能使用横向技术集成型二代前视红外系统的某些组件,以降低成本。然而,其使用的杜瓦瓶,不是标准先进杜瓦瓶组件Ⅱ,而是为“阿帕奇”和“科曼奇”直升机研制的更新型的标准先进杜瓦瓶组件Ⅰ。该组件使用更大的红外探测器阵列,以获得更远的作用距离和更高的灵敏度。与使用第一代通用组件前视红外系统的、70年代末生产的目标捕获指示瞄准具/驾驶员夜视传感器光电系统相比,其目标捕获距离加倍,而且可*性好,以致使支持费用减少一半以上。
第三代前视红外技术
美国陆军通信-电子司令部夜视和电子传感器局正投资研究第三代前视红外技术。陆军可能部署三类第三代前视红外系统。第一类安装在优先级高的平台上,如“未来战斗系统”。这种高性能第三代前视红外系统可能是制冷型传感器,但工作温度较高,允许制冷器较小。它使用大型凝视焦平面阵列,例如1000×1000元或2000×2000元,以使作用距离更远,灵敏度更高。它还可能工作在两个不同的红外波段。
中波(3—5微米)和长波(8—12微米)是大气中探测红外辐射的最好波段。长波红外传感器通过战场烟尘观看时优于中波传感器,因而主要被陆军采用。中波传感器可在远距离提供较高的目标分辨率。第三代双波段红外传感器将具有两个波段的优点,通过使目标-背景的对比度最大,提供较高的识别隐藏在杂乱回波中的目标的几率。
夜视和电子传感器局的研究表明,第三代前视红外系统的目标识别距离将比第二代增加50%。而且,双波段红外系统能得到同一目标场景的两个不同的影像,并同时馈送给自动目标识别系统,故有助于目标的识别,可显著提高探测伪装目标的能力,甚至可识别车辆的类型,从而保持极低的虚警率。
陆军研究人员发展的另外两类第三代前视红外系统是非制冷型的。陆军官员认为,由于去掉了制冷器,减少了功率需求,可导致装置的成本显著降低,因此非制冷型前视红外系统是革命性的。而且,去掉带活动部分的前视红外系统机械制冷器,将大大增加系统可*性,减低寿命周期支持费用。
第一种非制冷型第三代前视红外系统将是高性能单色传感器,采用1000×1000元凝视焦平面阵列,可用于陆军计划的理想班组武器和无人驾驶地面车辆。第二种非制冷型第三代前视红外系统,将是一种低成本微型前视红外系统,采用小型凝视阵列,可能用于小型无人机或用作遥控监视传感器以及士兵通用传感器。
陆军希望将非制冷微型前视红外系统的成本、重量和功耗减少到使其足够便宜、足够轻便,以致可以向小型手电筒那样装备每一个徒步作战的士兵。士兵将可以通过头盔显示器观看影像;也可以象手持装置那样使用,绕过墙角瞄准而不暴露士兵自己;也可以夹在步枪或头盔上作为昼夜瞄准具。
摘自《全民国防教育网 》
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夜视技术是借助于光电成象器件实现夜间观察的一种光电技术。夜视技术包括微光夜视和红外夜视两方面。微光夜视技术又称像增强技术,是通过带像增强管的夜视镜,对夜天光照亮的微弱目标像进行增强,以供观察的光电成像技术。微光夜视仪,是目前国外生产量和装备量最大和用途最广的夜视器材,可分为直接观察(如夜视观察仪、武器瞄准具、夜间驾驶仪、夜视眼镜)和间接观察(如微光电视)两种。红外夜视技术分为主动红外夜视技术和被动红外夜视技术。主动红外夜视技术是通过主动照射并利用目标反射红外源的红外光来实施观察的夜视技术,对应装备为主动红外夜视仪。被动红外夜视技术是借助于目标自身发射的红外辐射来实现观察的红外技术,它根据目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差来发现目标。其装备为热像仪。热成像仪具有不同于其它夜视仪的独特优点,如可在雾、雨、雪的天气下工作,作用距离远,能识别伪装和抗干扰等,已成国外夜视装备的发展重点,并将在一定成度上取代微光夜视仪。
[国外概况]
1、微光夜视技术
目前,微光夜视仪在国外正广泛装备部队。它分为像增强微光夜视技术(直接观察)和微光电视(间接观察)两种。
(1) 像增强技术
像增强微光夜视技术是通过带增强管的夜视镜,对夜天光照亮的微弱目标像进行增强,以供观察的光电成像技术。其工作原理为:首先将进行光电转换,然后用微通道版(MCP)增强电子信号,最后进行电光转换。
在50-60年代,由于多碱光电阴极、光纤面板、微通道板(MCP)和负电子亲和力(NEA)光电阴极的诞生,该技术迅速发展起来。由于它克服了主动红外夜视的致命弱点,所以,它一出现,便成为夜视领域的发展重点。它逐渐代替了较早应用的主动红外夜视技术,占据着统治地位。迄今为止,已发展到第三代。第一代产品于60年代初期开始发展,它采用光电阴极、光纤面板耦合的级联式像增强管,1966年美军在侵越战场使用,于70年进行批量生产,装备部队。第二代产品于七十年代初期开始发展,采用多碱光电阴极和微通道板(MCP)的像增强管,目前,美、英、法、德、荷兰、以色列等许多技术先进国家都能生产第二代产品,自80年代以后,这些国家基本上用第二代取代了第一代产品。第三代产品于70年代初期开始研究,自80年代末美军开始装备,美国研制的第三代产品目前只限于向北约、韩国、日本、以色列和澳大利亚出售。
目前美军已装备和即将装备的主要微光夜视装备如下:
航空应用
AN/AVS-6型飞行员夜视镜,研制公司为Bell Hawell,视场40o,美陆军先后通过"奥米尼巴斯"采办计划(OminibusⅠ,OmnibusⅡ,OmnibusⅢ,Omnibus Ⅳ),进行过四次采办,每次采办,性能都有所改进。目前正大量装备陆军航空部队,用于固定翼飞机或直升机。其中,OmniBus Ⅳ计划由ITT承包,负责提供改进的AN/AVS-6,改后的AN/AVS-6的核心部分为ITT研制的MX-10160像增强管,这种第三代像增强管使用最新砷化镓技术,工作于近红外区,代替了早期(Omnibus Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)系统的像增强管,使分辩率提高78%,光灵敏度提高80%,信噪比提高30%,探测距离也大大提高,在星光和更暗的夜光下也能看清物体。
ITT也研制和生产AN/AVS-9型(前身为F4949)夜视镜,安装在固定翼飞机飞行员的头盔上。
美国和以色列联合提供的AN/AVS-7型夜视飞行图像系统/平视显示器(ANVIS/HUD),是对AN/AVS-6型的改进。该系统安装在飞行员护目镜上部两侧,以获取关键飞行信息,并传输至护目镜,和护目镜的图像叠加后,飞行员可看到综合夜景和关键飞行数据符号体系。配备该装置后,飞行员低头看仪表的时间大大减少,而平视挡风玻璃的时间大大增加。美陆军原计划部署1904部这种系统,到目前为止,已得到大约1800部,目前,正在进一步改进这种系统,以和UH-60A/L和CH-47D平台所使用的改进型全球定位系统(GPS)相兼容。计划今年9月份,将有1200部这种系统进一步升级为"高级平视显示器",以取得现场可编程能力、录像能力和更快的反应速度。该系统也用于美海军陆战队。
地面部队应用
美陆军地面部队用的新一代在役夜视装置主要为单筒眼镜,如由ITT公司提供的AN/PVS-7D和当前最先进的AN/PVS-14。AN/PVS-14结合了第三代"超级" MX-10160型无源像增强管和航空用夜视镜AN/AVS-6的优点,有助于增强观察、指挥和控制能力,它比AN/PVS-7D分辩率更高(1.3圈/微弧度,而AN/PVS-7D为1.15)、重量更轻(0.4公斤,而AN/PVS-7D为0.68公斤),步兵作战小组指挥员使用起来更加灵活可戴到头上, 观察距离也大大增加。1996年,ITT和Litton两公司跟美国陆军通信-电子司令部研究、发展和工程中心所属的夜视和电子传感器委员会(NVESD)签订了Omnibus(OMNI) Ⅴ共同生产合同,来生产AN/PVS-14装置。迄今为止,AN/PVS-14装置已部署了大约3000部。预期到2000年时,ITT公司将向美陆军交付3万部这种装置。Omnibus Ⅴ还继续为地面战斗应用生产先进的 AN/PVS-7D单管夜视护目镜和Litton公司建议的先进的I2改进型AN/AVS-6飞行员护目镜,这些工作希望在2001年3月31日前完成。据Litton公司的首席执行官称,该项目通过适当的改进延长了数千个野外系统的寿命,同时大大地提高了夜视系统的性能。
第三代像增强管也是AN/PVS-10狙击手夜晚瞄准具和改进型昼/夜火控和观察装置的必要组成部分。该增强管的采办由陆军特种作战司令部负责,以向特种部队提供实时可见的像增强(I2)图像,既可用于中型和重型阻击步枪瞄准,也可用于战略侦察。
第三代像增强(I2)管也用于改进许多现役系统。例如,用于将70年代服役的AN/PVS-4型武器瞄准具改进为当前的AN/PVS-4A型,到目前为止,已改进了1000多个,计划最终要改进5000多个。
覆行全球作战任务的一些美军作战部队不久也将把"目标定位和观察系统(TLOS)" 装配于其M-16系列步枪上。这种系统装有一个第三代门控像增强管、两个视域物镜和一个激光发光器。该系统使用近红外低能激光来直接获取目标光电信息。该装置不具有激光对抗能力,但可获取无源式目标信息、提供夜晚隐蔽发光和直接射击瞄准。
英国精密仪器公司向德国联邦国防军提供的新型G22狙击步枪的夜晚瞄准具使用二代半像增强管(型号为NSV80 Ⅱ),可在漆黑的夜晚清楚地发现目标。该瞄准具安排在标准的光学瞄准镜前面特制的韦弗(Weaver)式导轨上,射手可随意确定眼睛和瞄具的距离,随意调整分划,不改变瞄准点位置,在数秒钟后又可实施射击。
技术难点和途径
目前,国外像增强夜视仪存在两方面的技术局限:(1)当明亮的光照在这种夜视仪上会造成远处或附近的微光图像丢失;(2)像增强管使用平面式成像面( 即位于焦平面上的为平面式微通道板),这样会造成光畸变,使目前为部队所使用的夜视仪的视域最多为400×400,且人眼难以适应。
美国洛斯·阿拉莫斯实验室正采用如下途径来解决上述问题:(1)将微通道板(MCP)分割成不同的电子区域(MCP的5%),对每个电子区域使用各自的自动增益控制(AGC)电路。亮光只通过部分电子区域及其AGC,这样,夜视仪在受到明亮的光照射的情况下仍能看清亮光后面模糊背景中的物体。微通道分割可用激光碾磨或"选择区域"沉积(如平版印刷术)等工艺完成;(2)使用弧形微通道板来代替平面式微通道板,这种弧形微通道板目前用于ALEXIS宇宙飞船的X射线望远镜上,这样开发出来的夜视仪为每只眼提供的视域将至少为600×600,当级联使用时,可提供900(水平)×600(垂直)的视域,为目前水平的3倍多,同时,人眼更容易适应,长期使用时,大大减少眼睛和颈部疲劳。
(2)微光电视
微光电视是像增强管和电视摄像管相结合的微光夜视系统。它诞生于四十年代,七十年才迅速发展起来。它具有成像面积大、直观性强、连续性、远距离多点多人观察等优点,目益广泛地用于监视、侦察、探测、制导、跟踪等方面, 国外已装备30余 种。典型产品有法国的坦克用的 "卡纳斯特 "微光电视系统 、美国的直机用UVR-700 型昼夜两用电视跟踪系统、英国的海军用 V0084型微光电视系统 、瑞士的2704型远距离 ( 观察距离为10公里 ) 微光电视摄像机等 。
目前的微光夜视装置仅能提供单色的图像,而利用彩色图像会有助于目标 识别,使识别速度提高30 %,识别错误减少60%, 因此彩色微光夜视技术已受到关注。
美国Delft传感器系统公司采用光谱响应不同的两只像增强器管观察同一场景,利用它们间的差别,通过滤光和特殊的电子处理技术,来产生彩色图像。
麻省理工学院林肯实验室则将微光图像和红外热像相结合,产生彩色图像。林肯实验室设计的小型彩色夜视系统采用与三代像增强器耦合的电荷耦合器件(CCD)获得微光图像,又用非致冷热成像阵列获得红外热像,然后用二向色分光镜进行匹配和图像处理器处理,在液晶显示器上显示出逼真的彩色图像。
美国伍德监视技术公司研制出全彩色夜视摄像机。该摄像机的每一个原色有一个增强型CCD芯片,并采用了视频增强技术,从而获得了类似于广播级摄像机的彩色图像。
俄罗斯的喀山光学和机械厂正在研制的彩色夜视系统,可将接收的不 同的红外频率转换彩色图像,估计几年后可推入市场。
2、红外夜视成像技术
红外夜视技术先后经历了早期的主动红外夜视成像技术和现在的被动红外(热成像)技术。红外探测器最早是用单元探测器,后来为了提高灵敏度和分辩率而发展为多元线列探测器,现已向多元面阵红外探测器发展。相应的系统已实现了从点探测到目标热成像的飞跃。
(1)主动红外像转换技术(近红外区)。
这种技术是利用光电图像转换原理来实现夜间观察的。这类仪器包括红外光源和含有变像管的夜视镜两大部分。红外光源照射目标,夜视镜将不可见光红外像转换成可见像。这类技术于三十代未期开始研究,二战中得到发展与应用。装有主动红外夜视仪的步枪瞄准镜广泛地用于太平洋战场上。六十代前后,该技术趋于成熟,观察距离可达3000米,后广泛装备部队,但因其具有灵敏度低、热发射大、耗电多、体大、量重、观察距离有限以及易于暴露的致命弱点,因此,逐渐被以后发展的夜视技术所取代,现在只有少数国家有小数量的装备。
(2) 被动红外夜视技术(中、远红外区)
红外热像仪是一种最有发展前途的红外探测器,代表着夜视器材的发展方向。它采用一种内光电效应半导体器件作探测器,将景物的辐射图像转换成电荷图像,经信息处理后,由显示器件转换成可见图像。一些典型型号包括:
美国Raytheon系统公司为美陆军研制的ANS/PAS-13 型"热力武器瞄准器(TWS)" 是乞今为止最为先进的被动红外夜视设备 ,这是一种使用第二代前视红外技术的热成像瞄准系统。这种系统使用的技术包括:用于小型望远镜远距离目标获取的高灵敏度碲化镉焦平面技术;以高级塑料作外壳的轻质、高传输率二元光学部件;小体积、低功耗的超大规模集成电路(VLSI)电子部件;无声操作、高可*性、拇指大小的热电致冷器;低功耗、高亮度发光二极管(LED)显示;适用于
1、 赢得有效夜战时间
夜间和不良天气占全年时间的比例相当大,夜视装备使夜间变得透明,大大延长了有效作战时间。红外夜视器材分辩率高,具有探测掠海飞行目标的优势。舰载跟踪用红外热像仪既可用于为发射导弹提供目标数据,还可用于探测敌方掠海飞行导弹。配备热成像设备在内的光电火控系统,便于识别目标并缩短武器系统的反应时间。
2、 确立了夜战的军事地位
西方发达国家随着三军大量装备夜视装备,已将主宰夜晚作战作为制胜策略。
3、 倍增武器效能
夜视技术与武器装备相结合将大大提高武器装备在夜间和不良天气下区获取信息、实施打击、指挥部队、机动兵力和协同作战的效能。
4、 减少飞行事故
通过在飞机上使用配备前视红外摄像机的导航吊仓和让飞行员配戴装有夜视镜的护目镜,可大大减少航空事故。
[影响]
1、 赢得有效夜战时间
夜间和不良天气占全年时间的比例相当大,夜视装备使夜间变得透明,大大延长了有效作战时间。红外夜视器材分辩率高,具有探测掠海飞行目标的优势。舰载跟踪用红外热像仪既可用于为发射导弹提供目标数据,还可用于探测敌方掠海飞行导弹。配备热成像设备在内的光电火控系统,便于识别目标并缩短武器系统的反应时间。
2、 确立了夜战的军事地位
西方发达国家随着三军大量装备夜视装备,已将主宰夜晚作战作为制胜策略。
3、 倍增武器效能
夜视技术与武器装备相结合将大大提高武器装备在夜间和不良天气下区获取信息、实施打击、指挥部队、机动兵力和协同作战的效能。
4、 减少飞行事故
通过在飞机上使用配备前视红外摄像机的导航吊仓和让飞行员配戴装有夜视镜的护目镜,可大大减少航空事故。
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回复
近年来,美国又在微光夜视和红外夜视方面取得了新进展,研制出第四代微光夜视眼镜,开始装备横向技术集成型第二代前视红外传感器,并正在开发突出量小的增强型微光夜视眼镜、大视场的全景夜视眼镜和第三代红外技术。
第四代微光夜视眼镜
众所周知,微光夜视技术已经发展了三代。60年代开创的第一代微光夜视技术以采用级联像增强器为特征;70年代的第二代像增强器则采用了微通道板;80年代中期开始生产的第三代像增强器官的特征是采用砷化镓光电阴极和镀离子阻挡膜的微通道板。砷化镓光电阴极提高了微光管的响应能力,并将工作波长延伸到近红外。离子阻挡膜则可以防止离子反馈和保护灵敏的光电阴极。但是,离子阻挡膜还会降低管子的分辨率和信噪比,影响像增强器在微光下有效的工作。因此,找出既不用阻挡膜又能保护光电阴极的方法,一直是夜视技术领域的研究目标。
1998年初,美国利顿光电系统公司和ITT夜视公司在陆军的资助下,先后取得技术突破,成功地制造出采用不镀膜微通道板、工作寿命可与标准第三代管相当(10000小时)的像增强器管。利顿公司的技术措施是,采用能大幅度减少离子反馈的新型高性能玻璃制作的微通道板,以及采用能减少离子反馈的光电阴极的自动门控电源。与使用连续直流电源不同,加在光电阴极上的自动通断的电压是脉冲式的,即电源感知进入像增强器管的光量,自动高速接通和切断。通断的频率在光照强时较高,光照弱时较低,以在光照极强时减少进入微通道板的电子流,避免其饱和。于是,观察者始终看到均匀一致的图像。
自动门控允许像增强器管在照明区域和白天仍产生对比度良好的高分辨率影像,而不产生模糊的影像。这个特点对陆军直升机驾驶员来说是特别重要的。因为驾驶员在城镇、村庄上空飞行和着陆时,会遇到各种光照情况。在未来的城区作战中自动门控也是至关重要的,使陆军士兵或陆战队员能快速在黑暗和明亮区域间运动,而不必摘除夜视眼镜。自动门控还有助于减少夜间车灯等明亮光源产生的晕圈或影像模糊效应。
美国陆军认为,采用不镀膜微通道板和自动门控电源的像增强器,其性能产生了质的飞跃,被称为第四代。
第四代管不仅增加了夜间的观察距离,而且扩大了徒步士兵和驾驶员使用像增强器的范围。
试验表明,采用二代管、二代半管、三代管和四代管的微光夜视眼镜,在1/4月条件下的作用距离分别为145米、225米、355米和390米;二代管在满月到1/4月条件下工作,三代管则使士兵能在星光下观察,四代管采用门控电源和低晕圈,不仅能在云遮星光的极暗条件下有效工作,而且能在包括黄昏和拂晓的各种光照条件下工作。
2000年末,利顿公司的第四代管已通过了美国陆军合格鉴定试验,并将这种管用于美国特种作战司令部所属部队使用的M4A1卡宾枪上的新型夜视瞄具,不久还将向陆军航空兵提供采用第四代管的新型夜视眼镜,而且还将用第四代管取代现役夜视眼镜上的第三代管。
ITT夜视公司在1998年与陆军签定了合同,提交第一批数量有限的第四代管;又在1999年8月赢得了海军航空系统司令部的合同,定于2001年初开始交付2252具采用第四代管的飞行员夜视眼镜,供海军和海军陆战队直升机驾驶员使用。
增强型夜视眼镜
夜视眼镜给夜间行动的步兵、直升机驾驶员等作战人员提供了极大的便利,但佩带时,特别对地面部队来说,仍然显得笨重。而且现有的夜视眼镜从面部突出,重心离开面部一定距离,佩带时就很不舒适,甚至会妨碍空降兵这类作战人员的行动。因此,美国陆军根据实战的需要,希望夜视眼镜的突出量尽可能地小,以不影响或限制士兵的行动。例如,步兵必须能佩带着夜视眼镜跳出车辆、快速跑动、扑向地面、旋转身躯。陆军把这种夜视眼镜称为增强型夜视眼镜。
根据军方的要求,美国ITT夜视公司和利顿光电公司提出了增强型夜视眼镜的概念。为了减小尺寸,增强型夜视眼镜使用的像增强器的直径可能比现装备夜视眼睛使用的18毫米像增强器小,多半是16毫米。由于采集光的光电阴极比较小,因而可能造成性能的少许下降,但最新的第四代像增强器管在目标探测距离和分辨率方面获得明显的突破,可以弥补这种性能下降。2001年初两家公司开始制造演示型夜视眼镜,以供陆军步兵学校进行试验。计划要求增强型夜视眼镜在2003~2004财年经过工程和制造发展阶段,2004或2005财年进入初始生产。
据报道,美国以研制出型号为AN/PVS-21的小突出量双目夜视眼镜,并交付特种作战部门。AN/PVS-21夜视眼镜使用折叠光学系统,其两个像增强器管垂直安置,每个管的前段物镜位于面颊两侧。增强的场景仍直接映入佩带者的眼睛中。AN/PVS-21还提供了独特的通视能力。士兵或直升机驾驶员可以用直视光学系统观看前方场景,并同时观看增强的场景。微光视场和直视视场叠加在一起,如果遇到使增强的影像看不清的明亮灯光或日光,佩带者可以直接观察。直视光学系统的水平视场为1650,微光系统水平视场为400。此外,该夜视眼镜还嵌入平视显示器,可以将有关信息叠加在观看的影像上。AN/PVS-21夜视眼镜的突出量小,安装在头盔上时重心低,不仅减少了佩带者的颈部负担,而且将眼镜碰撞或挂住其他物体的可能减到最小。
据称,AN/PVS-21已成功地进行了空降作战试验,包括高空、低空、固定开伞索和自由落体空降,可以在整个跳伞过程中佩带在眼前。
全景夜视眼镜
目前,夜视眼镜的水平视场为400,而人眼的水平视场可以达到1350,因此佩带夜视眼镜的人员尽管可以通过头部的转动来弥补夜视眼镜有限的视场,但仍感到不十分方便。为此,美国陆军和空军决定一起研制视场为800~1000、且不降低影象分辨率的宽视场夜视眼镜。空军将其称作全景夜视眼镜,陆军称其为先进夜视眼镜。
为了获得宽视场,先进夜视眼镜可能采用双目目镜,并使用4个16 毫米像增强器管,而不是以往的2 个18 毫米管。
据报道,美国空军和陆军已在UH-60“黑鹰‘直升机”上对宽视场夜视眼镜进行了低空飞行、着陆等试验。夜视公司为试验提供了一种视场为100 的夜视眼镜。该眼镜安装在头盔上,每个眼镜有两个像增强器管,即采用了4个像增强器管。试验结果表明全景夜视眼镜是有前途的。尚需要解决的问题是:增加像增强器与减轻夜视眼镜重量的矛盾、夜视眼镜的调焦以及如何折衷解决增加视场与减少分辨率、景深的矛盾。
横向技术集成型前视红外传感器
在“沙漠风暴”行动后,美国陆军发现由于各部队使用不同的前视红外传感器,使联合部队的成员在作战中所观察的战场态势不能互通。为了克服这个缺陷,陆军部进行了专题研究。研究的结论是,陆军应有统一的前视红外管理单位,应发展一套通用的第二代硬件,并在陆军的装甲车队横向集成。于是,组建了横向技术集成型二代前视红外产品办公室,以发展和集成新的通用型前视红外系统。
90年代末,美国研制出通用型第二代前视红外传感器,即横向技术集成型二代前视红外传感器。这种前视红外系统的特点是:具有双视场;扫描速率30赫兹和60赫兹;2倍和4倍电子变焦能力;能与数字化战场兼容;作用距离是第一代通用组件的2倍,使乘员能在夜间或透过烟雾发现和识别6公里外的目标,使美国作战人员具有空前的昼夜全天候作战能力。
这种横向技术集成型二代前视红外传感器被称为B套件。为了将通用的B套件组合到不同的作战平台上,还研制了平台专用的A套件。
B套件由杜瓦瓶、制冷器、扫描器、离焦光学系统以及处理热像的电子装置组成。其中杜瓦瓶和制冷器是两个核心部件。杜瓦瓶的正式称谓是标准先进杜瓦瓶组件Ⅱ(SADAⅡ),使用1瓦制冷能力的线性驱动分置式斯特林制冷器。制造这种杜瓦瓶需要各类技术,如新材料、微电子器件、高真空、先进结构和制冷技术。红外探测器采用480×4元碲镉汞混合焦平面阵列,位于抽真空的杜瓦瓶内。在1.27厘米(1/2英寸)的芯片上制造出这种480×4元高响应、低噪声红外探测器阵列,并与读出电子部件混合,技术难度很大。为了获得8—12微米波段的性能,这种组件的光敏探测器材料必须制冷到低温。
标准先进杜瓦瓶组件Ⅱ采用了将制冷器换热器与杜瓦瓶冷指组合的集成设计法,因此对制造精度的要求及其严格,但是允许制冷器能力低50%。此外,线性驱动技术使可*性提高4—10倍,并在减少音频噪声、振动输出、制冷时间方面有显著的优点。
美国军方认为,其他国家研制的所谓第二代前视红外系统,确实优于一代产品,但仍不能与美国的横向技术集成型二代前视红外系统相比,它们的目标探测距离和分辨率与美国陆军的横向技术集成型二代前视红外系统的指标还有差距。其中,法国SAGEM公司的二代前视红外系统性能最为接近。
安装这种前视红外系统的第一批平台是:2000年装备的系统增强型M1A2 SEP坦克和M2A3步兵战车;2001年开始装备的远距离先进侦察监视系统和计划中的瞄准线制导反坦克武器系统;2004年开始装备的“阿帕奇”直升机用的“箭头”系统。
此外,美国陆军还计划在首批装备旅战斗部队的过渡性装甲车族上增添二代前视红外系统,并用横向技术集成型二代前视红外系统改造少量的M1A1D坦克和“布雷德利”战车。
M1A2 SEP型坦克用它改进车长独立热观察仪和炮长主瞄准具;M2A3步兵战车用它来改造目标捕获子系统和车长独立观察瞄准具,使其与M1A2坦克具有相同的热成像和战场观察能力。
远距离先进侦察监视系统是安装在“悍马”越野车上或为初建旅战斗队采办的过渡性装甲侦察车顶部的一套传感器,供陆军步兵和装甲营侦察排以及初建旅战斗队侦察营使用。除了二代前视红外系统以外,这套传感器还包括昼用电视摄象机、人眼安全激光测距机、全球定位系统干涉仪。该系统使侦察员探测目标的距离是现有系统的3倍,从而使其能在敌方传感器和直射武器作用距离之外侦察。
瞄准线制导反坦克武器系统是安装在“悍马”车上的超高速导弹系统,正在按照先期概念技术演示计划研制。该系统使用第二代前视红外系统捕获目标。
AH-64“阿帕奇”攻击直升机载的“箭头”系统,可能使用横向技术集成型二代前视红外系统的某些组件,以降低成本。然而,其使用的杜瓦瓶,不是标准先进杜瓦瓶组件Ⅱ,而是为“阿帕奇”和“科曼奇”直升机研制的更新型的标准先进杜瓦瓶组件Ⅰ。该组件使用更大的红外探测器阵列,以获得更远的作用距离和更高的灵敏度。与使用第一代通用组件前视红外系统的、70年代末生产的目标捕获指示瞄准具/驾驶员夜视传感器光电系统相比,其目标捕获距离加倍,而且可*性好,以致使支持费用减少一半以上。
第三代前视红外技术
美国陆军通信-电子司令部夜视和电子传感器局正投资研究第三代前视红外技术。陆军可能部署三类第三代前视红外系统。第一类安装在优先级高的平台上,如“未来战斗系统”。这种高性能第三代前视红外系统可能是制冷型传感器,但工作温度较高,允许制冷器较小。它使用大型凝视焦平面阵列,例如1000×1000元或2000×2000元,以使作用距离更远,灵敏度更高。它还可能工作在两个不同的红外波段。
中波(3—5微米)和长波(8—12微米)是大气中探测红外辐射的最好波段。长波红外传感器通过战场烟尘观看时优于中波传感器,因而主要被陆军采用。中波传感器可在远距离提供较高的目标分辨率。第三代双波段红外传感器将具有两个波段的优点,通过使目标-背景的对比度最大,提供较高的识别隐藏在杂乱回波中的目标的几率。
夜视和电子传感器局的研究表明,第三代前视红外系统的目标识别距离将比第二代增加50%。而且,双波段红外系统能得到同一目标场景的两个不同的影像,并同时馈送给自动目标识别系统,故有助于目标的识别,可显著提高探测伪装目标的能力,甚至可识别车辆的类型,从而保持极低的虚警率。
陆军研究人员发展的另外两类第三代前视红外系统是非制冷型的。陆军官员认为,由于去掉了制冷器,减少了功率需求,可导致装置的成本显著降低,因此非制冷型前视红外系统是革命性的。而且,去掉带活动部分的前视红外系统机械制冷器,将大大增加系统可*性,减低寿命周期支持费用。
第一种非制冷型第三代前视红外系统将是高性能单色传感器,采用1000×1000元凝视焦平面阵列,可用于陆军计划的理想班组武器和无人驾驶地面车辆。第二种非制冷型第三代前视红外系统,将是一种低成本微型前视红外系统,采用小型凝视阵列,可能用于小型无人机或用作遥控监视传感器以及士兵通用传感器。
陆军希望将非制冷微型前视红外系统的成本、重量和功耗减少到使其足够便宜、足够轻便,以致可以向小型手电筒那样装备每一个徒步作战的士兵。士兵将可以通过头盔显示器观看影像;也可以象手持装置那样使用,绕过墙角瞄准而不暴露士兵自己;也可以夹在步枪或头盔上作为昼夜瞄准具。
摘自《全民国防教育网 》
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夜视技术是借助于光电成象器件实现夜间观察的一种光电技术。夜视技术包括微光夜视和红外夜视两方面。微光夜视技术又称像增强技术,是通过带像增强管的夜视镜,对夜天光照亮的微弱目标像进行增强,以供观察的光电成像技术。微光夜视仪,是目前国外生产量和装备量最大和用途最广的夜视器材,可分为直接观察(如夜视观察仪、武器瞄准具、夜间驾驶仪、夜视眼镜)和间接观察(如微光电视)两种。红外夜视技术分为主动红外夜视技术和被动红外夜视技术。主动红外夜视技术是通过主动照射并利用目标反射红外源的红外光来实施观察的夜视技术,对应装备为主动红外夜视仪。被动红外夜视技术是借助于目标自身发射的红外辐射来实现观察的红外技术,它根据目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差来发现目标。其装备为热像仪。热成像仪具有不同于其它夜视仪的独特优点,如可在雾、雨、雪的天气下工作,作用距离远,能识别伪装和抗干扰等,已成国外夜视装备的发展重点,并将在一定成度上取代微光夜视仪。
[国外概况]
1、微光夜视技术
目前,微光夜视仪在国外正广泛装备部队。它分为像增强微光夜视技术(直接观察)和微光电视(间接观察)两种。
(1) 像增强技术
像增强微光夜视技术是通过带增强管的夜视镜,对夜天光照亮的微弱目标像进行增强,以供观察的光电成像技术。其工作原理为:首先将进行光电转换,然后用微通道版(MCP)增强电子信号,最后进行电光转换。
在50-60年代,由于多碱光电阴极、光纤面板、微通道板(MCP)和负电子亲和力(NEA)光电阴极的诞生,该技术迅速发展起来。由于它克服了主动红外夜视的致命弱点,所以,它一出现,便成为夜视领域的发展重点。它逐渐代替了较早应用的主动红外夜视技术,占据着统治地位。迄今为止,已发展到第三代。第一代产品于60年代初期开始发展,它采用光电阴极、光纤面板耦合的级联式像增强管,1966年美军在侵越战场使用,于70年进行批量生产,装备部队。第二代产品于七十年代初期开始发展,采用多碱光电阴极和微通道板(MCP)的像增强管,目前,美、英、法、德、荷兰、以色列等许多技术先进国家都能生产第二代产品,自80年代以后,这些国家基本上用第二代取代了第一代产品。第三代产品于70年代初期开始研究,自80年代末美军开始装备,美国研制的第三代产品目前只限于向北约、韩国、日本、以色列和澳大利亚出售。
目前美军已装备和即将装备的主要微光夜视装备如下:
航空应用
AN/AVS-6型飞行员夜视镜,研制公司为Bell Hawell,视场40o,美陆军先后通过"奥米尼巴斯"采办计划(OminibusⅠ,OmnibusⅡ,OmnibusⅢ,Omnibus Ⅳ),进行过四次采办,每次采办,性能都有所改进。目前正大量装备陆军航空部队,用于固定翼飞机或直升机。其中,OmniBus Ⅳ计划由ITT承包,负责提供改进的AN/AVS-6,改后的AN/AVS-6的核心部分为ITT研制的MX-10160像增强管,这种第三代像增强管使用最新砷化镓技术,工作于近红外区,代替了早期(Omnibus Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)系统的像增强管,使分辩率提高78%,光灵敏度提高80%,信噪比提高30%,探测距离也大大提高,在星光和更暗的夜光下也能看清物体。
ITT也研制和生产AN/AVS-9型(前身为F4949)夜视镜,安装在固定翼飞机飞行员的头盔上。
美国和以色列联合提供的AN/AVS-7型夜视飞行图像系统/平视显示器(ANVIS/HUD),是对AN/AVS-6型的改进。该系统安装在飞行员护目镜上部两侧,以获取关键飞行信息,并传输至护目镜,和护目镜的图像叠加后,飞行员可看到综合夜景和关键飞行数据符号体系。配备该装置后,飞行员低头看仪表的时间大大减少,而平视挡风玻璃的时间大大增加。美陆军原计划部署1904部这种系统,到目前为止,已得到大约1800部,目前,正在进一步改进这种系统,以和UH-60A/L和CH-47D平台所使用的改进型全球定位系统(GPS)相兼容。计划今年9月份,将有1200部这种系统进一步升级为"高级平视显示器",以取得现场可编程能力、录像能力和更快的反应速度。该系统也用于美海军陆战队。
地面部队应用
美陆军地面部队用的新一代在役夜视装置主要为单筒眼镜,如由ITT公司提供的AN/PVS-7D和当前最先进的AN/PVS-14。AN/PVS-14结合了第三代"超级" MX-10160型无源像增强管和航空用夜视镜AN/AVS-6的优点,有助于增强观察、指挥和控制能力,它比AN/PVS-7D分辩率更高(1.3圈/微弧度,而AN/PVS-7D为1.15)、重量更轻(0.4公斤,而AN/PVS-7D为0.68公斤),步兵作战小组指挥员使用起来更加灵活可戴到头上, 观察距离也大大增加。1996年,ITT和Litton两公司跟美国陆军通信-电子司令部研究、发展和工程中心所属的夜视和电子传感器委员会(NVESD)签订了Omnibus(OMNI) Ⅴ共同生产合同,来生产AN/PVS-14装置。迄今为止,AN/PVS-14装置已部署了大约3000部。预期到2000年时,ITT公司将向美陆军交付3万部这种装置。Omnibus Ⅴ还继续为地面战斗应用生产先进的 AN/PVS-7D单管夜视护目镜和Litton公司建议的先进的I2改进型AN/AVS-6飞行员护目镜,这些工作希望在2001年3月31日前完成。据Litton公司的首席执行官称,该项目通过适当的改进延长了数千个野外系统的寿命,同时大大地提高了夜视系统的性能。
第三代像增强管也是AN/PVS-10狙击手夜晚瞄准具和改进型昼/夜火控和观察装置的必要组成部分。该增强管的采办由陆军特种作战司令部负责,以向特种部队提供实时可见的像增强(I2)图像,既可用于中型和重型阻击步枪瞄准,也可用于战略侦察。
第三代像增强(I2)管也用于改进许多现役系统。例如,用于将70年代服役的AN/PVS-4型武器瞄准具改进为当前的AN/PVS-4A型,到目前为止,已改进了1000多个,计划最终要改进5000多个。
覆行全球作战任务的一些美军作战部队不久也将把"目标定位和观察系统(TLOS)" 装配于其M-16系列步枪上。这种系统装有一个第三代门控像增强管、两个视域物镜和一个激光发光器。该系统使用近红外低能激光来直接获取目标光电信息。该装置不具有激光对抗能力,但可获取无源式目标信息、提供夜晚隐蔽发光和直接射击瞄准。
英国精密仪器公司向德国联邦国防军提供的新型G22狙击步枪的夜晚瞄准具使用二代半像增强管(型号为NSV80 Ⅱ),可在漆黑的夜晚清楚地发现目标。该瞄准具安排在标准的光学瞄准镜前面特制的韦弗(Weaver)式导轨上,射手可随意确定眼睛和瞄具的距离,随意调整分划,不改变瞄准点位置,在数秒钟后又可实施射击。
技术难点和途径
目前,国外像增强夜视仪存在两方面的技术局限:(1)当明亮的光照在这种夜视仪上会造成远处或附近的微光图像丢失;(2)像增强管使用平面式成像面( 即位于焦平面上的为平面式微通道板),这样会造成光畸变,使目前为部队所使用的夜视仪的视域最多为400×400,且人眼难以适应。
美国洛斯·阿拉莫斯实验室正采用如下途径来解决上述问题:(1)将微通道板(MCP)分割成不同的电子区域(MCP的5%),对每个电子区域使用各自的自动增益控制(AGC)电路。亮光只通过部分电子区域及其AGC,这样,夜视仪在受到明亮的光照射的情况下仍能看清亮光后面模糊背景中的物体。微通道分割可用激光碾磨或"选择区域"沉积(如平版印刷术)等工艺完成;(2)使用弧形微通道板来代替平面式微通道板,这种弧形微通道板目前用于ALEXIS宇宙飞船的X射线望远镜上,这样开发出来的夜视仪为每只眼提供的视域将至少为600×600,当级联使用时,可提供900(水平)×600(垂直)的视域,为目前水平的3倍多,同时,人眼更容易适应,长期使用时,大大减少眼睛和颈部疲劳。
(2)微光电视
微光电视是像增强管和电视摄像管相结合的微光夜视系统。它诞生于四十年代,七十年才迅速发展起来。它具有成像面积大、直观性强、连续性、远距离多点多人观察等优点,目益广泛地用于监视、侦察、探测、制导、跟踪等方面, 国外已装备30余 种。典型产品有法国的坦克用的 "卡纳斯特 "微光电视系统 、美国的直机用UVR-700 型昼夜两用电视跟踪系统、英国的海军用 V0084型微光电视系统 、瑞士的2704型远距离 ( 观察距离为10公里 ) 微光电视摄像机等 。
目前的微光夜视装置仅能提供单色的图像,而利用彩色图像会有助于目标 识别,使识别速度提高30 %,识别错误减少60%, 因此彩色微光夜视技术已受到关注。
美国Delft传感器系统公司采用光谱响应不同的两只像增强器管观察同一场景,利用它们间的差别,通过滤光和特殊的电子处理技术,来产生彩色图像。
麻省理工学院林肯实验室则将微光图像和红外热像相结合,产生彩色图像。林肯实验室设计的小型彩色夜视系统采用与三代像增强器耦合的电荷耦合器件(CCD)获得微光图像,又用非致冷热成像阵列获得红外热像,然后用二向色分光镜进行匹配和图像处理器处理,在液晶显示器上显示出逼真的彩色图像。
美国伍德监视技术公司研制出全彩色夜视摄像机。该摄像机的每一个原色有一个增强型CCD芯片,并采用了视频增强技术,从而获得了类似于广播级摄像机的彩色图像。
俄罗斯的喀山光学和机械厂正在研制的彩色夜视系统,可将接收的不 同的红外频率转换彩色图像,估计几年后可推入市场。
2、红外夜视成像技术
红外夜视技术先后经历了早期的主动红外夜视成像技术和现在的被动红外(热成像)技术。红外探测器最早是用单元探测器,后来为了提高灵敏度和分辩率而发展为多元线列探测器,现已向多元面阵红外探测器发展。相应的系统已实现了从点探测到目标热成像的飞跃。
(1)主动红外像转换技术(近红外区)。
这种技术是利用光电图像转换原理来实现夜间观察的。这类仪器包括红外光源和含有变像管的夜视镜两大部分。红外光源照射目标,夜视镜将不可见光红外像转换成可见像。这类技术于三十代未期开始研究,二战中得到发展与应用。装有主动红外夜视仪的步枪瞄准镜广泛地用于太平洋战场上。六十代前后,该技术趋于成熟,观察距离可达3000米,后广泛装备部队,但因其具有灵敏度低、热发射大、耗电多、体大、量重、观察距离有限以及易于暴露的致命弱点,因此,逐渐被以后发展的夜视技术所取代,现在只有少数国家有小数量的装备。
(2) 被动红外夜视技术(中、远红外区)
红外热像仪是一种最有发展前途的红外探测器,代表着夜视器材的发展方向。它采用一种内光电效应半导体器件作探测器,将景物的辐射图像转换成电荷图像,经信息处理后,由显示器件转换成可见图像。一些典型型号包括:
美国Raytheon系统公司为美陆军研制的ANS/PAS-13 型"热力武器瞄准器(TWS)" 是乞今为止最为先进的被动红外夜视设备 ,这是一种使用第二代前视红外技术的热成像瞄准系统。这种系统使用的技术包括:用于小型望远镜远距离目标获取的高灵敏度碲化镉焦平面技术;以高级塑料作外壳的轻质、高传输率二元光学部件;小体积、低功耗的超大规模集成电路(VLSI)电子部件;无声操作、高可*性、拇指大小的热电致冷器;低功耗、高亮度发光二极管(LED)显示;适用于
1、 赢得有效夜战时间
夜间和不良天气占全年时间的比例相当大,夜视装备使夜间变得透明,大大延长了有效作战时间。红外夜视器材分辩率高,具有探测掠海飞行目标的优势。舰载跟踪用红外热像仪既可用于为发射导弹提供目标数据,还可用于探测敌方掠海飞行导弹。配备热成像设备在内的光电火控系统,便于识别目标并缩短武器系统的反应时间。
2、 确立了夜战的军事地位
西方发达国家随着三军大量装备夜视装备,已将主宰夜晚作战作为制胜策略。
3、 倍增武器效能
夜视技术与武器装备相结合将大大提高武器装备在夜间和不良天气下区获取信息、实施打击、指挥部队、机动兵力和协同作战的效能。
4、 减少飞行事故
通过在飞机上使用配备前视红外摄像机的导航吊仓和让飞行员配戴装有夜视镜的护目镜,可大大减少航空事故。
[影响]
1、 赢得有效夜战时间
夜间和不良天气占全年时间的比例相当大,夜视装备使夜间变得透明,大大延长了有效作战时间。红外夜视器材分辩率高,具有探测掠海飞行目标的优势。舰载跟踪用红外热像仪既可用于为发射导弹提供目标数据,还可用于探测敌方掠海飞行导弹。配备热成像设备在内的光电火控系统,便于识别目标并缩短武器系统的反应时间。
2、 确立了夜战的军事地位
西方发达国家随着三军大量装备夜视装备,已将主宰夜晚作战作为制胜策略。
3、 倍增武器效能
夜视技术与武器装备相结合将大大提高武器装备在夜间和不良天气下区获取信息、实施打击、指挥部队、机动兵力和协同作战的效能。
4、 减少飞行事故
通过在飞机上使用配备前视红外摄像机的导航吊仓和让飞行员配戴装有夜视镜的护目镜,可大大减少航空事故。