夜視技術(shù)的新發(fā)展和新動(dòng)向
為了提高**的夜戰(zhàn)能力，夜視技術(shù)多年來(lái)一直是發(fā)達(dá)國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。美國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域一直占據(jù)**地位。近年來(lái)，美國(guó)又在微光夜視和紅外夜視方面取得了新進(jìn)展，研制出第四代微光夜視眼鏡，開(kāi)始裝備橫向技術(shù)集成型**代前視紅外傳感器，并正在開(kāi)發(fā)突出量小的增強(qiáng)型微光夜視眼鏡、大 視場(chǎng) 的全景夜視眼鏡和第三代紅外技術(shù)。
第四代微光夜視眼鏡
眾所周知，微光夜視技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了三代。60年代開(kāi)創(chuàng)的**代微光夜視技術(shù)以采用級(jí)聯(lián)像增強(qiáng)器為特征；70年代的**代像增強(qiáng)器則采用了微通道板；80年代中期開(kāi)始生產(chǎn)的第三代像增強(qiáng)器官的特征是采用砷化鎵光電陰極和鍍離子阻擋膜的微通道板。砷化鎵光電陰極提高了微光管的響應(yīng)能力，并將工作波長(zhǎng)延伸到近紅外。離子阻擋膜則可以防止離子反饋和保護(hù)靈敏的光電陰極。但是，離子阻擋膜還會(huì)降低管子的分辨率和信噪比，影響像增強(qiáng)器在微光下有效的工作。因此，找出既不用阻擋膜又能保護(hù)光電陰極的方法，一直是夜視技術(shù)領(lǐng)域的研究目標(biāo)。
1998年初，美國(guó)利頓光電系統(tǒng)公司和ITT夜視公司在陸軍的資助下，先后取得技術(shù)突破，成功地制造出采用不微通道板、工作壽命可與標(biāo)準(zhǔn)第三代管相當(dāng)（10000小時(shí)）的像增強(qiáng)器管。利頓公司的技術(shù)措施是，采用能大幅度減少離子反饋的新型高性能玻璃制作的微通道板，以及采用能減少離子反饋的光電陰極的自動(dòng)門控電源。與使用連續(xù)直流電源不同，加在光電陰極上的自動(dòng)通斷的電壓是脈沖式的，即電源感知進(jìn)入像增強(qiáng)器管的光量，自動(dòng)高速接通和切斷。通斷的頻率在光照強(qiáng)時(shí)較高，光照弱時(shí)較低，以在光照極強(qiáng)時(shí)減少進(jìn)入微通道板的電子流，避免其飽和。于是，觀察者始終看到均勻一致的圖像。
自動(dòng)門控允許像增強(qiáng)器管在照明區(qū)域和白天仍產(chǎn)生對(duì)比度良好的高分辨率影像，而不產(chǎn)生模糊的影像。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)陸軍直升機(jī)駕駛員來(lái)說(shuō)是特別重要的。因?yàn)轳{駛員在城鎮(zhèn)、村莊上空飛行和著陸時(shí)，會(huì)遇到各種光照情況。在未來(lái)的城區(qū)作戰(zhàn)中自動(dòng)門控也是至關(guān)重要的，使陸軍士兵或陸戰(zhàn)隊(duì)員能快速在黑暗和明亮區(qū)域間運(yùn)動(dòng)，而不必摘除夜視眼鏡。自動(dòng)門控還有助于減少夜間車燈等明亮光源產(chǎn)生的暈圈或影像模糊效應(yīng)。
美國(guó)陸軍認(rèn)為，采用不微通道板和自動(dòng)門控電源的像增強(qiáng)器，其性能產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，被稱為第四代。
第四代管不僅增加了夜間的觀察距離，而且擴(kuò)大了徒步士兵和駕駛員使用像增強(qiáng)器的范圍。
試驗(yàn)表明，采用二代管、二代半管、三代管和四代管的微光夜視眼鏡，在1/4月條件下的作用距離分別為145米、225米、355米和390米；二代管在滿月到1/4月條件下工作，三代管則使士兵能在星光下觀察，四代管采用門控電源和低暈圈，不僅能在云遮星光的極暗條件下有效工作，而且能在包括黃昏和拂曉的各種光照條件下工作。
2000年末，利頓公司的第四代管已通過(guò)了美國(guó)陸軍合格鑒定試驗(yàn)，并將這種管用于美國(guó)特種作戰(zhàn)司令部所屬**使用的M4A1卡賓槍上的新型夜視瞄具，不久還將向陸軍航空兵提供采用第四代管的新型夜視眼鏡，而且還將用第四代管取代現(xiàn)役夜視眼鏡上的第三代管。
ITT夜視公司在1998年與陸軍簽定了合同，提交**批數(shù)量有限的第四代管；又在1999年8月贏得了**航空系統(tǒng)司令部的合同，定于2001年初開(kāi)始交付2252具采用第四代管的飛行員夜視眼鏡，供**和**陸戰(zhàn)隊(duì)直升機(jī)駕駛員使用。
增強(qiáng)型夜視眼鏡
夜視眼鏡給夜間行動(dòng)的步兵、直升機(jī)駕駛員等作戰(zhàn)人員提供了極大的便利，但佩帶時(shí)，特別對(duì)地面**來(lái)說(shuō)，仍然顯得笨重。而且現(xiàn)有的夜視眼鏡從面部突出，重心離開(kāi)面部一定距離，佩帶時(shí)就很不舒適，甚至?xí)恋K空降兵這類作戰(zhàn)人員的行動(dòng)。因此，美國(guó)陸軍根據(jù)實(shí)戰(zhàn)的需要，希望夜視眼鏡的突出量盡可能地小，以不影響或限制士兵的行動(dòng)。例如，步兵必須能佩帶著夜視眼鏡跳出車輛、快速跑動(dòng)、撲向地面、旋轉(zhuǎn)身軀。陸軍把這種夜視眼鏡稱為增強(qiáng)型夜視眼鏡。
根據(jù)軍方的要求，美國(guó)ITT夜視公司和利頓光電公司提出了增強(qiáng)型夜視眼鏡的概念。為了減小尺寸，增強(qiáng)型夜視眼鏡使用的像增強(qiáng)器的直徑可能比現(xiàn)裝備夜視眼睛使用的18毫米像增強(qiáng)器小，多半是16毫米。由于采集光的光電陰極比較小，因而可能造成性能的少許下降，但*新的第四代像增強(qiáng)器管在目標(biāo)探測(cè)距離和分辨率方面獲得明顯的突破，可以彌補(bǔ)這種性能下降。2001年初兩家公司開(kāi)始制造演示型夜視眼鏡，以供陸軍步兵學(xué)校進(jìn)行試驗(yàn)。計(jì)劃要求增強(qiáng)型夜視眼鏡在2003~2004財(cái)年經(jīng)過(guò)工程和制造發(fā)展階段，2004或2005財(cái)年進(jìn)入初始生產(chǎn)。
據(jù)報(bào)道，美國(guó)以研制出型號(hào)為AN/PVS-21的小突出量雙目夜視眼鏡，并交付特種作戰(zhàn)部門。AN/PVS-21夜視眼鏡使用折疊光學(xué)系統(tǒng)，其兩個(gè)像增強(qiáng)器管垂直安置，每個(gè)管的前段物鏡位于面頰兩側(cè)。增強(qiáng)的場(chǎng)景仍直接映入佩帶者的眼睛中。AN/PVS-21還提供了獨(dú)特的通視能力。士兵或直升機(jī)駕駛員可以用直視光學(xué)系統(tǒng)觀看前方場(chǎng)景，并同時(shí)觀看增強(qiáng)的場(chǎng)景。微光 視場(chǎng) 和直視 視場(chǎng) 疊加在一起，如果遇到使增強(qiáng)的影像看不清的明亮燈光或日光，佩帶者可以直接觀察。直視光學(xué)系統(tǒng)的水平 視場(chǎng) 為1650，微光系統(tǒng)水平 視場(chǎng) 為400。此外，該夜視眼鏡還嵌入平視顯示器，可以將有關(guān)信息疊加在觀看的影像上。AN/PVS-21夜視眼鏡的突出量小，安裝在頭盔上時(shí)重心低，不僅減少了佩帶者的頸部負(fù)擔(dān)，而且將眼鏡碰撞或掛住其他物體的可能減到*小。
據(jù)稱，AN/PVS-21已成功地進(jìn)行了空降作戰(zhàn)試驗(yàn)，包括高空、低空、固定開(kāi)傘索和自由落體空降，可以在整個(gè)跳傘過(guò)程中佩帶在眼前。
全景夜視眼鏡
目前，夜視眼鏡的水平 視場(chǎng) 為400，而人眼的水平 視場(chǎng) 可以達(dá)到1350，因此佩帶夜視眼鏡的人員盡管可以通過(guò)頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)彌補(bǔ)夜視眼鏡有限的 視場(chǎng) ，但仍感到不十分方便。為此，美國(guó)陸軍和空軍決定一起研制 視場(chǎng) 為800~1000、且不降低影象分辨率的寬 視場(chǎng) 夜視眼鏡?？哲妼⑵浞Q作全景夜視眼鏡，陸軍稱其為先進(jìn)夜視眼鏡。
為了獲得寬 視場(chǎng) ，先進(jìn)夜視眼鏡可能采用雙目目鏡，并使用4個(gè)16 毫米像增強(qiáng)器管，而不是以往的2 個(gè)18 毫米管。
據(jù)報(bào)道，美國(guó)空軍和陸軍已在UH-60“黑鷹‘直升機(jī)”上對(duì)寬 視場(chǎng) 夜視眼鏡進(jìn)行了低空飛行、著陸等試驗(yàn)。夜視公司為試驗(yàn)提供了一種 視場(chǎng) 為100 的夜視眼鏡。該眼鏡安裝在頭盔上，每個(gè)眼鏡有兩個(gè)像增強(qiáng)器管，即采用了4個(gè)像增強(qiáng)器管。試驗(yàn)結(jié)果表明全景夜視眼鏡是有前途的。尚需要解決的問(wèn)題是：增加像增強(qiáng)器與減輕夜視眼鏡重量的矛盾、夜視眼鏡的調(diào)焦以及如何折衷解決增加 視場(chǎng) 與減少分辨率、景深的矛盾。
橫向技術(shù)集成型前視紅外傳感器
在“沙漠風(fēng)暴”行動(dòng)后，美國(guó)陸軍發(fā)現(xiàn)由于各**使用不同的前視紅外傳感器，使聯(lián)合**的成員在作戰(zhàn)中所觀察的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)不能互通。為了克服這個(gè)缺陷，陸軍部進(jìn)行了專題研究。研究的結(jié)論是，陸軍應(yīng)有統(tǒng)一的前視紅外管理單位，應(yīng)發(fā)展一套通用的**代硬件，并在陸軍的裝甲車隊(duì)橫向集成。于是，組建了橫向技術(shù)集成型二代前視紅外產(chǎn)品辦公室，以發(fā)展和集成新的通用型前視紅外系統(tǒng)。
90年代末，美國(guó)研制出通用型**代前視紅外傳感器，即橫向技術(shù)集成型二代前視紅外傳感器。這種前視紅外系統(tǒng)的特點(diǎn)是：具有雙 視場(chǎng) ；掃描速率30赫茲和60赫茲；2倍和4倍電子 變焦 能力；能與數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)兼容；作用距離是**代通用組件的2倍，使乘員能在夜間或透過(guò)煙霧發(fā)現(xiàn)和識(shí)別6公里外的目標(biāo)，使美國(guó)作戰(zhàn)人員具有**的晝夜全天候作戰(zhàn)能力。
這種橫向技術(shù)集成型二代前視紅外傳感器被稱為B套件。為了將通用的B套件組合到不同的作戰(zhàn)平臺(tái)上，還研制了平臺(tái)專用的A套件。
B套件由杜瓦瓶、制冷器、掃描器、離焦光學(xué)系統(tǒng)以及處理熱像的電子裝置組成。其中杜瓦瓶和制冷器是兩個(gè)核心部件。杜瓦瓶的正式稱謂是標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)杜瓦瓶組件Ⅱ（SADAⅡ），使用1瓦制冷能力的線性驅(qū)動(dòng)分置式斯特林制冷器。制造這種杜瓦瓶需要各類技術(shù)，如新材料、微電子器件、高真空、先進(jìn)結(jié)構(gòu)和制冷技術(shù)。紅外探測(cè)器采用480×4元碲鎘汞混合焦平面陣列，位于抽真空的杜瓦瓶?jī)?nèi)。在1.27厘米（1/2英寸）的芯片上制造出這種480×4元高響應(yīng)、低噪聲紅外探測(cè)器陣列，并與讀出電子部件混合，技術(shù)難度很大。為了獲得8—12微米波段的性能，這種組件的光敏探測(cè)器材料必須制冷到低溫。
標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)杜瓦瓶組件Ⅱ采用了將制冷器換熱器與杜瓦瓶冷指組合的集成設(shè)計(jì)法，因此對(duì)制造精度的要求及其嚴(yán)格，但是允許制冷器能力低50%。此外，線性驅(qū)動(dòng)技術(shù)使可靠性提高4—10倍，并在減少音頻噪聲、振動(dòng)輸出、制冷時(shí)間方面有顯著的優(yōu)點(diǎn)。
美國(guó)軍方認(rèn)為，其他國(guó)家研制的所謂**代前視紅外系統(tǒng)，確實(shí)優(yōu)于一代產(chǎn)品，但仍不能與美國(guó)的橫向技術(shù)集成型二代前視紅外系統(tǒng)相比，它們的目標(biāo)探測(cè)距離和分辨率與美國(guó)陸軍的橫向技術(shù)集成型二代前視紅外系統(tǒng)的指標(biāo)還有差距。其中，法國(guó)SAGEM公司的二代前視紅外系統(tǒng)性能*為接近。
安裝這種前視紅外系統(tǒng)的**批平臺(tái)是：2000年裝備的系統(tǒng)增強(qiáng)型M1A2 SEP坦克和M2A3步兵戰(zhàn)車；2001年開(kāi)始裝備的遠(yuǎn)距離先進(jìn)偵察監(jiān)視系統(tǒng)和計(jì)劃中的瞄準(zhǔn)線制導(dǎo)反坦克武器系統(tǒng)；2004年開(kāi)始裝備的“阿帕奇”直升機(jī)用的“箭頭”系統(tǒng)。
此外，美國(guó)陸軍還計(jì)劃在首批裝備旅戰(zhàn)斗**的過(guò)渡性裝甲車族上增添二代前視紅外系統(tǒng)，并用橫向技術(shù)集成型二代前視紅外系統(tǒng)改造少量的M1A1D坦克和“布雷德利”戰(zhàn)車。
M1A2 SEP型坦克用它改進(jìn)車長(zhǎng)獨(dú)立熱觀察儀和炮長(zhǎng)主瞄準(zhǔn)具；M2A3步兵戰(zhàn)車用它來(lái)改造目標(biāo)捕獲子系統(tǒng)和車長(zhǎng)獨(dú)立觀察瞄準(zhǔn)具，使其與M1A2坦克具有相同的熱成像和戰(zhàn)場(chǎng)觀察能力。
遠(yuǎn)距離先進(jìn)偵察監(jiān)視系統(tǒng)是安裝在“悍馬”越野車上或?yàn)槌踅脩?zhàn)斗隊(duì)采辦的過(guò)渡性裝甲偵察車頂部的一套傳感器，供陸軍步兵和裝甲營(yíng)偵察排以及初建旅戰(zhàn)斗隊(duì)偵察營(yíng)使用。除了二代前視紅外系統(tǒng)以外，這套傳感器還包括晝用電視攝象機(jī)、人眼**激光測(cè)距機(jī)、全球定位系統(tǒng)干涉儀。該系統(tǒng)使偵察員探測(cè)目標(biāo)的距離是現(xiàn)有系統(tǒng)的3倍，從而使其能在敵方傳感器和直射武器作用距離之外偵察。
瞄準(zhǔn)線制導(dǎo)反坦克武器系統(tǒng)是安裝在“悍馬”車上的超高速導(dǎo)彈系統(tǒng)，正在按照先期概念技術(shù)演示計(jì)劃研制。該系統(tǒng)使用**代前視紅外系統(tǒng)捕獲目標(biāo)。
AH-64“阿帕奇”攻擊直升機(jī)載的“箭頭”系統(tǒng)，可能使用橫向技術(shù)集成型二代前視紅外系統(tǒng)的某些組件，以降低成本。然而，其使用的杜瓦瓶，不是標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)杜瓦瓶組件Ⅱ，而是為“阿帕奇”和“科曼奇”直升機(jī)研制的更新型的標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)杜瓦瓶組件Ⅰ。該組件使用更大的紅外探測(cè)器陣列，以獲得更遠(yuǎn)的作用距離和更高的靈敏度。與使用**代通用組件前視紅外系統(tǒng)的、70年代末生產(chǎn)的目標(biāo)捕獲指示瞄準(zhǔn)具/駕駛員夜視傳感器光電系統(tǒng)相比，其目標(biāo)捕獲距離加倍，而且可靠性好，以致使支持費(fèi)用減少一半以上。
第三代前視紅外技術(shù)
美國(guó)陸軍通信-電子司令部夜視和電子傳感器局正投資研究第三代前視紅外技術(shù)。陸軍可能部署三類第三代前視紅外系統(tǒng)。**類安裝在優(yōu)先級(jí)高的平臺(tái)上，如“未來(lái)戰(zhàn)斗系統(tǒng)”。這種高性能第三代前視紅外系統(tǒng)可能是制冷型傳感器，但工作溫度較高，允許制冷器較小。它使用大型凝視焦平面陣列，例如1000×1000元或2000×2000元，以使作用距離更遠(yuǎn)，靈敏度更高。它還可能工作在兩個(gè)不同的紅外波段。
中波（3—5微米）和長(zhǎng)波（8—12微米）是大氣中探測(cè)紅外輻射的*好波段。長(zhǎng)波紅外傳感器通過(guò)戰(zhàn)場(chǎng)煙塵觀看時(shí)優(yōu)于中波傳感器，因而主要被陸軍采用。中波傳感器可在遠(yuǎn)距離提供較高的目標(biāo)分辨率。第三代雙波段紅外傳感器將具有兩個(gè)波段的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)使目標(biāo)-背景的對(duì)比度*大，提供較高的識(shí)別隱藏在雜亂回波中的目標(biāo)的幾率。
夜視和電子傳感器局的研究表明，第三代前視紅外系統(tǒng)的目標(biāo)識(shí)別距離將比**代增加50%。而且，雙波段紅外系統(tǒng)能得到同一目標(biāo)場(chǎng)景的兩個(gè)不同的影像，并同時(shí)饋送給自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)，故有助于目標(biāo)的識(shí)別，可顯著提高探測(cè)偽裝目標(biāo)的能力，甚至可識(shí)別車輛的類型，從而保持極低的虛警率。
陸軍研究人員發(fā)展的另外兩類第三代前視紅外系統(tǒng)是非制冷型的。陸軍官員認(rèn)為，由于去掉了制冷器，減少了功率需求，可導(dǎo)致裝置的成本顯著降低，因此非制冷型前視紅外系統(tǒng)是**性的。而且，去掉帶活動(dòng)部分的前視紅外系統(tǒng)機(jī)械制冷器，將大大增加系統(tǒng)可靠性，減低壽命周期支持費(fèi)用。
**種非制冷型第三代前視紅外系統(tǒng)將是高性能單色傳感器，采用1000×1000元凝視焦平面陣列，可用于陸軍計(jì)劃的理想班組武器和無(wú)人駕駛地面車輛。**種非制冷型第三代前視紅外系統(tǒng)，將是一種低成本微型前視紅外系統(tǒng)，采用小型凝視陣列，可能用于小型無(wú)人機(jī)或用作遙控監(jiān)視傳感器以及士兵通用傳感器。
陸軍希望將非制冷微型前視紅外系統(tǒng)的成本、重量和功耗減少到使其足夠便宜、足夠輕便，以致可以向小型手電筒那樣裝備每一個(gè)徒步作戰(zhàn)的士兵。士兵將可以通過(guò)頭盔顯示器觀看影像；也可以象手持裝置那樣使用，繞過(guò)墻角瞄準(zhǔn)而不暴露士兵自己；也可以?shī)A在**或頭盔上作為晝夜瞄準(zhǔn)具。
鍍膜 鍍膜
公安機(jī)關(guān)備案號(hào)：
