论文部分内容阅读
[编者按]夜视技术是借助于光电成像器材实现夜间观察的一种光电技术,包括微光夜视和红外夜视两类。微光夜视是通过对微弱夜光下的目标像进行增强,达到观察的目的,它本质上是一种像增强技术。红外夜视技术又分为主动红外夜视技术和被动红外夜视技术,前者对应的装备是主动红外夜视仪,而后者就是热像仪,它是根据目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射来发现目标,作用距离远,抗干扰能力强,目前已成为国外夜视装备的发展重点,并大有取代微光夜视仪的趋势。本文遴选了一些国家的典型产品,供有兴趣的朋友参考。
法国
在法国萨吉姆防卫安全公司的系列产品中,为法国陆军定制开发的低端JIM-LR和高端JIM-MR具有一定的代表性。
JIM-LR是响应波长范围在3～5微米的制冷型观察系统,重量仅为2.6千克。尽管该系统有制冷器,但它工作时非常安静,即便在死寂一般的夜晚,把它放置在一个窄小的空房间内,也几乎听不见声音。JIM-LR提供2倍、4倍和8倍三种电子变焦设定,对坦克的发现距离超过9千米,识别距离超过3.5千米。JIM-LR还集成了GPS接收器,可以获得探测器的精确位置坐标,得到目标的位置信息。通过数字磁罗盘还可以进一步提高定位的精度。
用于近距离观察的JIM-MR是一种非制冷型号产品,可以提供响应波长8～12微米波段的宽视场和2倍电子变焦倍率。它对坦克的发现距离和识别距离分别为3.5千米和1千米。同时,由于有激光测距机和集成的数字磁罗盘,它也能获取目标的距离和方位数据。
从一定意义上说,法国可称为战场夜视观察产品的一个中心。除萨吉姆公司的产品外,还有泰利斯公司研制的类似系统。泰利斯公司生产的“索菲”系列产品是欧洲最著名的夜视侦察产品之一,采用双目结构,人机界面友好。作为最早的手持式、长波段热成像系统,它可以不需要任何外部制冷系统。最初生产的“索菲”工作波段为8～12微米,在大多数条件下能较好地穿透灰尘和烟幕。
“索菲”系列的高端产品为制冷型的多功能瞄具“索菲”-MF,可选择窄视场、宽视场和2倍变焦三种视场,对坦克的最大发现距离为10千米。“索菲”-MF可以在-40℃～ 55℃的典型恶劣环境下使用,利于部队在阿富汗这种极端气候条件下使用。其它功能模块还包括RS-422数据线、激光测距机、激光指示器、数字磁罗盘、内置GPS和彩色昼用摄像机。它最有吸引力的特色之一就是能发现伪装目标。挪威
欧洲另一个重要的观察系统制造商是挪威的辛瑞德光电公司。该公司的FOI2000是一种装备于前方观察员的模块化系统,包括数字摄像机、激光指示器和GPS等模块。其核心器件是该公司的LPIOTL目标定位装备和FTI前视红外热像系统。LPIOTL具有变焦功能,左目镜可以显示热像图和基于Windows CT操作系统的人机交互菜单。FOI2000通过陀螺仪和维克卓尼克斯公司的“小角”测角仪能获得目标数据,并经由通信网络将图像和数据分享给其它用户。
瑞士
瑞士的维克卓尼克斯AG公司也是欧洲先进观察装备的重要供应商,尤其是它的“小角”测角仪,能与战术无线电网络、外置GPS、陀螺仪或外接电源连接使用,还能与定制的热成像摄像机和激光测距机配套。维克卓尼克斯生产的几种版本的“小角”都能与“维克多”双目激光测距机配合使用,而在“小角”热像仪(TI)中增加了萨吉姆公司的“美迪斯”手持热成像摄像机。
维克卓尼克斯公司的测距双目望远镜“维克多”族产品非常受欢迎,已经销往北约的17个国家。其双目望远镜集成有对人眼安全的激光测距机,放大倍率7倍,配套有一体的数字磁罗盘,而且RS-232无线接口可以让用户把他们的图像通过C2网络轻而易举地传给同伴。为提高精度,“维克多”双目望远镜族提供数字弹道轨迹解算器,可以让用户比较射击点和瞄准点的偏差。维克卓尼克斯的MOSKITO人眼安全激光测距机也采用双目望远镜设计,能测量高低角和方位角。MOSKITO另一个特性是自动门控图像增强功能,可以调节在明亮光线条件下采集的图片,使之更适合使用者观看。这对于城市作战尤其重要,因为在城区光线条件变化较快。以色列
以色列在夜视系统研发领域表现突出,各种类型和各代夜视系统都在以色列国防军装备使用过,并在过去25年来的所有作战行动中发挥了重要作用。
由埃尔比特系统公司(Elbit)电子光学分公司(EI-Op)研发的“珊瑚”CR是用于中等距离观察的手持式轻型热像仪,已通过以色列国防军测试。据公司报道,该产品适用于步兵、侦察兵、战场情报人员和分析目标情报的单元,采用制冷型3～5微米探测器,还包括激光测距仪、数字磁罗盘系统和内置GPS接收器,能标记并获得12位数的目标坐标值,并把它传给后方,对车辆目标的发现和识别距离分别为11千米和4千米,对人员目标的发现和识别距离为5千米和2千米。
E1-OD公司的另一种手持式“火星”热成像和目标捕获系统采用非制冷传感器技术,系统其它模块包括激光测距仪、GPS、数字磁罗盘、彩色昼用摄像机和视频记录仪。该系统对人员目标的发现和识别距离分别为2千米和500米,对车辆目标的发现和识别距离为3千米和1千米。在2008年,E1-Op被选作以色列三军MARS系统的供应商。目前公司正在研发的是“太阳神”系统,它被称为“热像仪中的劳斯莱斯”。“太阳神”安装在三角架上使用,还集成有制冷式热成像传感器、全彩色的视频摄像机、激光测距机、GPS和罗盘。此外,公司还在研究数据融合系统,拟把各种传感器的输入信息组合成一幅图像。
ITL公司的“探险者”体现了将多种功能进行综合集成的能力。该产品是一个用于昼夜观察和目标获取的轻型多传感器双目系统。这个一体化的系统把第三代焦平面阵列热像仪、作用距离可达15千米的人眼安全激光测距机、高分辨率的昼用摄像机、内置的长射频模块(LRF)、内置GPS(C/A码,12通道)、数字磁罗盘(精度为1°RMS)和倾角仪(±60°)组合在一起。系统提供连续变焦或三个视场选项。根据不同操作要求,“探险者”能手持、固定在三角架或能倾斜的平台上,以及远程遥控使用。ITL认为“探险者”能提供性能优良的观察、探测、识别和获取目标的能力。
康卓普(Controp)公司近来发布了新的“福克斯(FOX)”1400毫米热成像摄像机,它是“福克斯”热像仪族的一员,在世界范围内被广泛使用,有一个1400毫米口径的镜头,带有35倍的连续变倍,能获取和观察距离非常远的目标,作为海岸护卫和监视的远距离侦察系统的一部分已交付多个用户使用。“福克斯”热成像摄像机族的成员还包括250、450和720,它们各自有不同的特点。“福克斯”连续变倍的特点提供了视场转换间的平滑过渡,可用于监视、目标获取和识别目标的细节。此外,改进的图像处理算法可以确保即使在图像中有热源点(如爆炸、火等等),也可以得到一幅高质量的图像。自动增益控制(AGC)的特性可以在观察区域有较大的热差造成图像上有模糊阴影时,也能看清细节。“福克斯”热成像摄像机有12.5、22.5和36倍三种放大率可用,可根据天气情况和夜视的要求灵活配置,有了它可以满足国土安全、空中监视和侦察、护航的需要。而且“福克斯”摄像机尺寸小,配置简便灵活,既可以用作附件,与现有的大多数雷达系统、自动信息系统(AIS)或其它C4ISR有接口,与现有装备集成为一体,也可以作为单独的系统。
未来
在今天的战争中,前方观察员的经历对将来冲突中前线观察产品的设计标准产生重要影响。最近的几次作战行动再一次显示了热成像系统的重要性,前方观察员要求热像仪对目标的发现距离越来越远。同时,热成像系统已成为多波段探测系统,将越来越多地集成到现有的情报、监视和侦察资源中,并将与多种传感器和车载处理装置连接,以获得更大区域更清晰的战场图像。开发这些产品的公司面临的压力也更大:未来的热像仪将更便宜、更轻、更紧凑、部件模块化,以满足视场、波长、分辨率和动态范围的特殊要求。未来,高性能非制冷红外探测器是发展重点之一,一个以平台为中心或以网络为中心的体系结构将把先进热成像传感器、其它多传感器、平台和武器集成为一个地面战作战子系统,从而实现网络作战的效果。
相比欧美等技术先进的国家,改革开放以来我国的热成像技术已经取得较大进展,但由于器件的性能、技术指标以及工艺水平都还比较低,不能批量生产,距当今国际先进水平大约还有15-20年的差距。我国七十年代初研制出热电器件,目前以主动式红外夜视仪和带制冷器的红外探测系统居多。随着技术发展和广泛应用,民用市场上的非制冷型热成像产品已开始大量出现,军用热成像瞄准与跟踪系统还处于研发阶段,仍任重而道远。
[编辑 何 懿]
法国
在法国萨吉姆防卫安全公司的系列产品中,为法国陆军定制开发的低端JIM-LR和高端JIM-MR具有一定的代表性。
JIM-LR是响应波长范围在3～5微米的制冷型观察系统,重量仅为2.6千克。尽管该系统有制冷器,但它工作时非常安静,即便在死寂一般的夜晚,把它放置在一个窄小的空房间内,也几乎听不见声音。JIM-LR提供2倍、4倍和8倍三种电子变焦设定,对坦克的发现距离超过9千米,识别距离超过3.5千米。JIM-LR还集成了GPS接收器,可以获得探测器的精确位置坐标,得到目标的位置信息。通过数字磁罗盘还可以进一步提高定位的精度。
用于近距离观察的JIM-MR是一种非制冷型号产品,可以提供响应波长8～12微米波段的宽视场和2倍电子变焦倍率。它对坦克的发现距离和识别距离分别为3.5千米和1千米。同时,由于有激光测距机和集成的数字磁罗盘,它也能获取目标的距离和方位数据。
从一定意义上说,法国可称为战场夜视观察产品的一个中心。除萨吉姆公司的产品外,还有泰利斯公司研制的类似系统。泰利斯公司生产的“索菲”系列产品是欧洲最著名的夜视侦察产品之一,采用双目结构,人机界面友好。作为最早的手持式、长波段热成像系统,它可以不需要任何外部制冷系统。最初生产的“索菲”工作波段为8～12微米,在大多数条件下能较好地穿透灰尘和烟幕。
“索菲”系列的高端产品为制冷型的多功能瞄具“索菲”-MF,可选择窄视场、宽视场和2倍变焦三种视场,对坦克的最大发现距离为10千米。“索菲”-MF可以在-40℃～ 55℃的典型恶劣环境下使用,利于部队在阿富汗这种极端气候条件下使用。其它功能模块还包括RS-422数据线、激光测距机、激光指示器、数字磁罗盘、内置GPS和彩色昼用摄像机。它最有吸引力的特色之一就是能发现伪装目标。挪威
欧洲另一个重要的观察系统制造商是挪威的辛瑞德光电公司。该公司的FOI2000是一种装备于前方观察员的模块化系统,包括数字摄像机、激光指示器和GPS等模块。其核心器件是该公司的LPIOTL目标定位装备和FTI前视红外热像系统。LPIOTL具有变焦功能,左目镜可以显示热像图和基于Windows CT操作系统的人机交互菜单。FOI2000通过陀螺仪和维克卓尼克斯公司的“小角”测角仪能获得目标数据,并经由通信网络将图像和数据分享给其它用户。
瑞士
瑞士的维克卓尼克斯AG公司也是欧洲先进观察装备的重要供应商,尤其是它的“小角”测角仪,能与战术无线电网络、外置GPS、陀螺仪或外接电源连接使用,还能与定制的热成像摄像机和激光测距机配套。维克卓尼克斯生产的几种版本的“小角”都能与“维克多”双目激光测距机配合使用,而在“小角”热像仪(TI)中增加了萨吉姆公司的“美迪斯”手持热成像摄像机。
维克卓尼克斯公司的测距双目望远镜“维克多”族产品非常受欢迎,已经销往北约的17个国家。其双目望远镜集成有对人眼安全的激光测距机,放大倍率7倍,配套有一体的数字磁罗盘,而且RS-232无线接口可以让用户把他们的图像通过C2网络轻而易举地传给同伴。为提高精度,“维克多”双目望远镜族提供数字弹道轨迹解算器,可以让用户比较射击点和瞄准点的偏差。维克卓尼克斯的MOSKITO人眼安全激光测距机也采用双目望远镜设计,能测量高低角和方位角。MOSKITO另一个特性是自动门控图像增强功能,可以调节在明亮光线条件下采集的图片,使之更适合使用者观看。这对于城市作战尤其重要,因为在城区光线条件变化较快。以色列
以色列在夜视系统研发领域表现突出,各种类型和各代夜视系统都在以色列国防军装备使用过,并在过去25年来的所有作战行动中发挥了重要作用。
由埃尔比特系统公司(Elbit)电子光学分公司(EI-Op)研发的“珊瑚”CR是用于中等距离观察的手持式轻型热像仪,已通过以色列国防军测试。据公司报道,该产品适用于步兵、侦察兵、战场情报人员和分析目标情报的单元,采用制冷型3～5微米探测器,还包括激光测距仪、数字磁罗盘系统和内置GPS接收器,能标记并获得12位数的目标坐标值,并把它传给后方,对车辆目标的发现和识别距离分别为11千米和4千米,对人员目标的发现和识别距离为5千米和2千米。
E1-OD公司的另一种手持式“火星”热成像和目标捕获系统采用非制冷传感器技术,系统其它模块包括激光测距仪、GPS、数字磁罗盘、彩色昼用摄像机和视频记录仪。该系统对人员目标的发现和识别距离分别为2千米和500米,对车辆目标的发现和识别距离为3千米和1千米。在2008年,E1-Op被选作以色列三军MARS系统的供应商。目前公司正在研发的是“太阳神”系统,它被称为“热像仪中的劳斯莱斯”。“太阳神”安装在三角架上使用,还集成有制冷式热成像传感器、全彩色的视频摄像机、激光测距机、GPS和罗盘。此外,公司还在研究数据融合系统,拟把各种传感器的输入信息组合成一幅图像。
ITL公司的“探险者”体现了将多种功能进行综合集成的能力。该产品是一个用于昼夜观察和目标获取的轻型多传感器双目系统。这个一体化的系统把第三代焦平面阵列热像仪、作用距离可达15千米的人眼安全激光测距机、高分辨率的昼用摄像机、内置的长射频模块(LRF)、内置GPS(C/A码,12通道)、数字磁罗盘(精度为1°RMS)和倾角仪(±60°)组合在一起。系统提供连续变焦或三个视场选项。根据不同操作要求,“探险者”能手持、固定在三角架或能倾斜的平台上,以及远程遥控使用。ITL认为“探险者”能提供性能优良的观察、探测、识别和获取目标的能力。
康卓普(Controp)公司近来发布了新的“福克斯(FOX)”1400毫米热成像摄像机,它是“福克斯”热像仪族的一员,在世界范围内被广泛使用,有一个1400毫米口径的镜头,带有35倍的连续变倍,能获取和观察距离非常远的目标,作为海岸护卫和监视的远距离侦察系统的一部分已交付多个用户使用。“福克斯”热成像摄像机族的成员还包括250、450和720,它们各自有不同的特点。“福克斯”连续变倍的特点提供了视场转换间的平滑过渡,可用于监视、目标获取和识别目标的细节。此外,改进的图像处理算法可以确保即使在图像中有热源点(如爆炸、火等等),也可以得到一幅高质量的图像。自动增益控制(AGC)的特性可以在观察区域有较大的热差造成图像上有模糊阴影时,也能看清细节。“福克斯”热成像摄像机有12.5、22.5和36倍三种放大率可用,可根据天气情况和夜视的要求灵活配置,有了它可以满足国土安全、空中监视和侦察、护航的需要。而且“福克斯”摄像机尺寸小,配置简便灵活,既可以用作附件,与现有的大多数雷达系统、自动信息系统(AIS)或其它C4ISR有接口,与现有装备集成为一体,也可以作为单独的系统。
未来
在今天的战争中,前方观察员的经历对将来冲突中前线观察产品的设计标准产生重要影响。最近的几次作战行动再一次显示了热成像系统的重要性,前方观察员要求热像仪对目标的发现距离越来越远。同时,热成像系统已成为多波段探测系统,将越来越多地集成到现有的情报、监视和侦察资源中,并将与多种传感器和车载处理装置连接,以获得更大区域更清晰的战场图像。开发这些产品的公司面临的压力也更大:未来的热像仪将更便宜、更轻、更紧凑、部件模块化,以满足视场、波长、分辨率和动态范围的特殊要求。未来,高性能非制冷红外探测器是发展重点之一,一个以平台为中心或以网络为中心的体系结构将把先进热成像传感器、其它多传感器、平台和武器集成为一个地面战作战子系统,从而实现网络作战的效果。
相比欧美等技术先进的国家,改革开放以来我国的热成像技术已经取得较大进展,但由于器件的性能、技术指标以及工艺水平都还比较低,不能批量生产,距当今国际先进水平大约还有15-20年的差距。我国七十年代初研制出热电器件,目前以主动式红外夜视仪和带制冷器的红外探测系统居多。随着技术发展和广泛应用,民用市场上的非制冷型热成像产品已开始大量出现,军用热成像瞄准与跟踪系统还处于研发阶段,仍任重而道远。
[编辑 何 懿]