红外夜视技术应用

2018-03-07 17:26:30 109

北方图锐

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,使分辨率提高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分辨率更高(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

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。