基本介紹
- 中文名：夜視技術
- 設備：光電成象器件
- 包括：微光夜視和紅外夜視
- 分類：夜視觀察儀、武器瞄準具
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夜視技術
紅外夜視技術分為主動紅外夜視技術和被動紅外夜視技術。主動紅外夜視技術是通過主動照射並利用目標反射紅外源的紅外光來實施觀察的夜視技術，對應裝備為主動紅外夜視儀。被動紅外夜視技術是藉助於目標自身發射的紅外輻射來實現觀察的紅外技術，它根據目標與背景或目標各部分之間的溫差或熱輻射差來發現目標。其裝備為熱像儀。熱成像儀具有不同於其它夜視儀的獨特優點，如可在霧、雨、雪的天氣下工作，作用距離遠，能識別偽裝和抗干擾等，已成國外夜視裝備的發展重點，並將在一定成度上取代微光夜視儀。
國外概況
微光夜視技術
目前，微光夜視儀在國外正廣泛裝備部隊。它分為像增強微光夜視技術（直接觀察）和微光電視（間接觀察）兩種。
像增強技術
像增強微光夜視技術是通過帶增強管的夜視鏡，對夜天光照亮的微弱目標像進行增強，以供觀察的光電成像技術。其工作原理為：首先將進行光電轉換，然後用微通道版（MCP）增強電子信號，最後進行電光轉換。
在50-60年代，由於多鹼光電陰極、光纖面板、微通道板（MCP）和負電子親和力（NEA）光電陰極的誕生，該技術迅速發展起來。由於它克服了主動紅外夜視的致命弱點，所以，它一出現，便成為夜視領域的發展重點。它逐漸代替了較早套用的主動紅外夜視技術，占據著統治地位。迄今為止，已發展到第三代。第一代產品於60年代初期開始發展，它採用光電陰極、光纖面板耦合的級聯式像增強管，1966年美軍在侵越戰場使用，於70年進行批量生產，裝備部隊。第二代產品於七十年代初期開始發展，採用多鹼光電陰極和微通道板（MCP）的像增強管，目前，美、英、法、德、荷蘭、以色列等許多技術先進國家都能生產第二代產品，自80年代以後，這些國家基本上用第二代取代了第一代產品。第三代產品於70年代初期開始研究，自80年代末美軍開始裝備，美國研製的第三代產品目前只限於向北約、韓國、日本、以色列和澳大利亞出售。
美軍夜視裝備
航空套用
AN/AVS-6型飛行員夜視鏡，研製公司為Bell Hawell，視場40o，美陸軍先後通過"奧米尼巴斯"採辦計畫（OminibusⅠ，OmnibusⅡ,OmnibusⅢ,Omnibus Ⅳ），進行過四次採辦，每次採辦，性能都有所改進。目前正大量裝備陸軍航空部隊，用於固定翼飛機或直升機。其中，OmniBus Ⅳ計畫由ITT承包，負責提供改進的AN/AVS-6，改後的AN/AVS-6的核心部分為ITT研製的MX-10160像增強管，這種第三代像增強管使用最新砷化鎵技術，工作於近紅外區，代替了早期（Omnibus Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）系統的像增強管，使解析度提高78%，光靈敏度提高80%，信噪比提高30%，探測距離也大大提高，在星光和更暗的夜光下也能看清物體。
ITT也研製和生產AN/AVS-9型（前身為F4949）夜視鏡，安裝在固定翼飛機飛行員的頭盔上。
美國和以色列聯合提供的AN/AVS-7型夜視飛行圖像系統/平視顯示器（ANVIS/HUD），是對AN/AVS-6型的改進。該系統安裝在飛行員護目鏡上部兩側，以獲取關鍵飛行信息，並傳輸至護目鏡，和護目鏡的圖像疊加後，飛行員可看到綜合夜景和關鍵飛行數據符號體系。配備該裝置後，飛行員低頭看儀表的時間大大減少，而平視擋風玻璃的時間大大增加。美陸軍原計畫部署1904部這種系統，到目前為止，已得到大約1800部，目前，正在進一步改進這種系統，以和UH-60A/L和CH-47D平台所使用的改進型全球定位系統（GPS）相兼容。計畫今年9月份，將有1200部這種系統進一步升級為"高級平視顯示器"，以取得現場可程式能力、錄像能力和更快的反應速度。該系統也用於美海軍陸戰隊。
地面部隊套用
美陸軍地面部隊用的新一代在役夜視裝置主要為單筒眼鏡，如由ITT公司提供的AN/PVS-7D和當前最先進的AN/PVS-14。AN/PVS-14結合了第三代"超級" MX-10160型無源像增強管和航空用夜視鏡AN/AVS-6的優點，有助於增強觀察、指揮和控制能力，它比AN/PVS-7D解析度更高（1.3圈/微弧度，而AN/PVS-7D為1.15）、重量更輕（0.4公斤，而AN/PVS-7D為0.68公斤），步兵作戰小組指揮員使用起來更加靈活可戴到頭上, 觀察距離也大大增加。1996年，ITT和Litton兩公司跟美國陸軍通信-電子司令部研究、發展和工程中心所屬的夜視和電子感測器委員會（NVESD）簽訂了Omnibus(OMNI) Ⅴ共同生產契約，來生產AN/PVS-14裝置。迄今為止，AN/PVS-14裝置已部署了大約3000部。預期到2000年時，ITT公司將向美陸軍交付3萬部這種裝置。Omnibus Ⅴ還繼續為地面戰鬥套用生產先進的 AN/PVS-7D單管夜視護目鏡和Litton公司建議的先進的I2改進型AN/AVS-6飛行員護目鏡，這些工作希望在2001年3月31日前完成。據Litton公司的執行長稱，該項目通過適當的改進延長了數千個野外系統的壽命，同時大大地提高了夜視系統的性能。
第三代像增強管也是AN/PVS-10狙擊手夜晚瞄準具和改進型晝/夜火控和觀察裝置的必要組成部分。該增強管的採辦由陸軍特種作戰司令部負責，以向特種部隊提供實時可見的像增強（I2）圖像，既可用於中型和重型阻擊步槍瞄準，也可用於戰略偵察。
第三代像增強（I2）管也用於改進許多現役系統。例如，用於將70年代服役的AN/PVS-4型武器瞄準具改進為當前的AN/PVS-4A型，到目前為止，已改進了1000多個，計畫最終要改進5000多個。
覆行全球作戰任務的一些美軍作戰部隊不久也將把"目標定位和觀察系統（TLOS）" 裝配於其M-16系列步槍上。這種系統裝有一個第三代門控像增強管、兩個視域物鏡和一個雷射發光器。該系統使用近紅外低能雷射來直接獲取目標光電信息。該裝置不具有雷射對抗能力，但可獲取無源式目標信息、提供夜晚隱蔽發光和直接射擊瞄準。
英國精密儀器公司向德國聯邦國防軍提供的新型G22狙擊步槍的夜晚瞄準具使用二代半像增強管（型號為NSV80 Ⅱ），可在漆黑的夜晚清楚地發現目標。該瞄準具安排在標準的光學瞄準鏡前面特製的韋弗（Weaver）式導軌上，射手可隨意確定眼睛和瞄具的距離，隨意調整分劃，不改變瞄準點位置，在數秒鐘後又可實施射擊。
技術難點
目前，國外像增強夜視儀存在兩方面的技術局限：（1）當明亮的光照在這種夜視儀上會造成遠處或附近的微光圖像丟失；（2）像增強管使用平面式成像面( 即位於焦平面上的為平面式微通道板)，這樣會造成光畸變，使目前為部隊所使用的夜視儀的視域最多為400×400，且人眼難以適應。
美國洛斯·阿拉莫斯實驗室正採用如下途徑來解決上述問題：（1）將微通道板（MCP）分割成不同的電子區域（MCP的5%），對每個電子區域使用各自的自動增益控制（AGC）電路。亮光只通過部分電子區域及其AGC，這樣，夜視儀在受到明亮的光照射的情況下仍能看清亮光後面模糊背景中的物體。微通道分割可用雷射碾磨或"選擇區域"沉積（如平版印刷術）等工藝完成；（2）使用弧形微通道板來代替平面式微通道板，這種弧形微通道板目前用於ALEXIS宇宙飛船的X射線望遠鏡上，這樣開發出來的夜視儀為每隻眼提供的視域將至少為600×600，當級聯使用時，可提供900（水平）×600（垂直）的視域，為目前水平的3倍多，同時，人眼更容易適應，長期使用時，大大減少眼睛和頸部疲勞。
微光電視
微光電視是像增強管和電視攝像管相結合的微光夜視系統。它誕生於四十年代，七十年才迅速發展起來。它具有成像面積大、直觀性強、連續性、遠距離多點多人觀察等優點，目益廣泛地用於監視、偵察、探測、制導、跟蹤等方面， 國外已裝備30餘 種。典型產品有法國的坦克用的 "卡納斯特 "微光電視系統 、美國的直機用UVR-700 型晝夜兩用電視跟蹤系統、英國的海軍用 V0084型微光電視系統 、瑞士的2704型遠距離 ( 觀察距離為10公里 ) 微光電視攝像機等 。
目前的微光夜視裝置僅能提供單色的圖像，而利用彩色圖像會有助於目標 識別，使識別速度提高30 %，識別錯誤減少60%， 因此彩色微光夜視技術已受到關注。
美國Delft感測器系統公司採用光譜回響不同的兩隻像增強器管觀察同一場景，利用它們間的差別，通過濾光和特殊的電子處理技術，來產生彩色圖像。
麻省理工學院林肯實驗室則將微光圖像和紅外熱像相結合，產生彩色圖像。林肯實驗室設計的小型彩色夜視系統採用與三代像增強器耦合的電荷耦合器件（CCD）獲得微光圖像，又用非致冷熱成像陣列獲得紅外熱像，然後用二向色分光鏡進行匹配和圖像處理器處理，在液晶顯示器上顯示出逼真的彩色圖像。
美國伍德監視技術公司研製出全彩色夜視攝像機。該攝像機的每一個原色有一個增強型CCD晶片，並採用了視頻增強技術，從而獲得了類似於廣播級攝像機的彩色圖像。
俄羅斯的喀山光學和機械廠正在研製的彩色夜視系統，可將接收的不 同的紅外頻率轉換彩色圖像，估計幾年後可推入市場。
紅外夜視成像技術
紅外夜視技術先後經歷了早期的主動紅外夜視成像技術和現在的被動紅外（熱成像）技術。紅外探測器最早是用單元探測器，後來為了提高靈敏度和解析度而發展為多元線列探測器，現已向多元面陣紅外探測器發展。相應的系統已實現了從點探測到目標熱成像的飛躍。
（1）主動紅外像轉換技術（近紅外區）
這種技術是利用光電圖像轉換原理來實現夜間觀察的。這類儀器包括紅外光源和含有變像管的夜視鏡兩大部分。紅外光源照射目標，夜視鏡將不可見光紅外像轉換成可見像。這類技術於三十代末期開始研究，二戰中得到發展與套用。裝有主動紅外夜視儀的步槍瞄準鏡廣泛地用於太平洋戰場上。六十代前後，該技術趨於成熟，觀察距離可達3000米，後廣泛裝備部隊，但因其具有靈敏度低、熱發射大、耗電多、體大、量重、觀察距離有限以及易於暴露的致命弱點，因此，逐漸被以後發展的夜視技術所取代，現在只有少數國家有小數量的裝備。
（2） 被動紅外夜視技術（中、遠紅外區）
紅外熱像儀是一種最有發展前途的紅外探測器，代表著夜視器材的發展方向。它採用一種內光電效應半導體器件作探測器，將景物的輻射圖像轉換成電荷圖像，經信息處理後，由顯示器件轉換成可見圖像。一些典型型號包括：
美國Raytheon系統公司為美陸軍研製的ANS/PAS-13 型"熱力武器瞄準器（TWS）" 是乞今為止最為先進的被動紅外夜視設備 ，這是一種使用第二代前視紅外技術的熱成像瞄準系統。這種系統使用的技術包括：用於小型望遠鏡遠距離目標獲取的高靈敏度碲化鎘焦平面技術；以高級塑膠作外殼的輕質、高傳輸率二元光學部件；小體積、低功耗的超大規模積體電路（VLSI）電子部件；無聲操作、高可靠性、拇指大小的熱電致冷器；
低功耗、高亮度發光二極體（LED）顯示
贏得有效夜戰時間
夜間和不良天氣占全年時間的比例相當大，夜視裝備使夜間變得透明，大大延長了有效作戰時間。紅外夜視器材解析度高，具有探測掠海飛行目標的優勢。艦載跟蹤用紅外熱像儀既可用於為發射飛彈提供目標數據，還可用於探測敵方掠海飛行飛彈。配備熱成像設備在內的光電火控系統，便於識別目標並縮短武器系統的反應時間。
確立了夜戰的軍事地位
西方已開發國家隨著三軍大量裝備夜視裝備，已將主宰夜晚作戰作為制勝策略。
倍增武器效能
夜視技術與武器裝備相結合將大大提高武器裝備在夜間和不良天氣下區獲取信息、實施打擊、指揮部隊、機動兵力和協同作戰的效能。
減少飛行事故
通過在飛機上使用配備前視紅外攝像機的導航吊倉和讓飛行員配戴裝有夜視鏡的護目鏡，可大大減少航空事故。
影響
1、 贏得有效夜戰時間
夜間和不良天氣占全年時間的比例相當大，夜視裝備使夜間變得透明，大大延長了有效作戰時間。紅外夜視器材分辯率高，具有探測掠海飛行目標的優勢。艦載跟蹤用紅外熱像儀既可用於為發射飛彈提供目標數據，還可用於探測敵方掠海飛行飛彈。配備熱成像設備在內的光電火控系統，便於識別目標並縮短武器系統的反應時間。
2、 確立了夜戰的軍事地位
西方已開發國家隨著三軍大量裝備夜視裝備，已將主宰夜晚作戰作為制勝策略。
3、 倍增武器效能
夜視技術與武器裝備相結合將大大提高武器裝備在夜間和不良天氣下區獲取信息、實施打擊、指揮部隊、機動兵力和協同作戰的效能。
4、 減少飛行事故
通過在飛機上使用配備前視紅外攝像機的導航吊倉和讓飛行員配戴裝有夜視鏡的護目鏡，可大大減少航空事故。
