紅外導航系統

紅外導航系統是作戰飛機在夜間或不良能見度條件下執行作戰任務時不可或缺的一種裝備，可為飛行員實時提供更清晰的環境圖像，進一步提高戰鬥機的飛行安全能力及作戰能力。

基本介紹

• 中文名：紅外導航系統
• 外文名：infrared navigation system
• 技術基礎：紅外線技術

相關知識

紅外線簡介

紅外線（Infrared）是波長介於微波與可見光之間的電磁波，波長在760納米（nm）至1毫米（mm）之間，比紅光長的非可見光。

紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由英國科學家赫歇爾於1800年發現，又稱為紅外熱輻射，熱作用強。他將太陽光用三稜鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計，試圖測量各種顏色的光的加熱效應。結果發現，位於紅光外側的那支溫度計升溫最快。因此得到結論：太陽光譜中，紅光的外側必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當作傳輸之媒介。太陽光譜上紅外線的波長大於可見光線，波長為0.75～1000μm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為(0.75-1)～(2.5-3)μm之間；中紅外線，波長為(2.5-3)～(25-40)μm之間；遠紅外線，波長為(25-40)～l500μm 之間。

紅外線物理性質

1，有熱效應

2，穿透雲霧的能力強

紅外線特點

紅外線波長較長， （無線電、微波、紅外線、可見光。波長按由長到短順序），給人的感覺是熱的感覺，產生的效應是熱效應，那么紅外線在穿透的過程中穿透達到的範圍是在一個什麼樣的層次？如果紅外線能穿透到原子、分子內部，那么會引起原子、分子的膨大而導致原子、分子的解體。而事實上，紅外線頻率較低，能量不夠，遠遠達不到原子、分子解體的效果。因此，紅外線只能穿透了原子分子的間隙中，而不能穿透到原子、分子的內部，由於紅外線只能穿透到原子、分子的間隙，會使原子、分子的振動加快、間距拉大，即增加熱運動能量，從巨觀上看，物質在融化、在沸騰、在汽化，但物質的本質（原子、分子本身）並沒有發生改變，這就是紅外線的熱效應。

因此我們可以利用紅外線的這種激發機制來燒烤食物，使有機高分子發生變性，但不能利用紅外線產生光電效應，更不能使原子核內部發生改變。

同樣的道理，我們不能用無線電波來燒烤食物，無線電波的波長實在太長無法穿透到有機高分子間隙更不用說使其變性達到食物烤熟的目的。

通過上述我們知道：波長越短，頻率越高、能量越大的波穿透達到的範圍越大；波長越長，頻率越低、能量越小的波穿透達到的範圍越小。

原理

紅外成像技術

當前，國內外普遍使用的紅外成像處理系統大致包括：熱像儀、微光夜視儀、主動式紅外圖像採集。其中，微光夜視儀主要是通過夜間的微弱的光線，比如月光、星光來實現成像。它的光放管增強被攝像物體發射的光線，然後通過紅外敏感攝像機來採集物體圖像。熱像儀是通過物體紅外輻射來實現圖像採集的，再通過光放大器根據紅外輻射強弱的差異性來攝取物體的圖像細節，最後轉換為可見光圖像。而主動式紅外圖像系統主要是利用了敏感紅外攝像感測器直接採集物體的圖像。這種敏感紅外感測器的感光光譜範圍更廣，延伸到了紅外光譜區域。即便是在夜間，攝像機配套的紅外光源發射合紅外光線，攝取的物體圖像更加清晰。

紅外圖像處理技術的優越性

導航系統必須要實現基於複雜的環境下的自主導航功能，要求在各種各樣的環境條件下能夠順利壁障。常規的攝像系統是基於可見光成像的，通過光學感測器件來成像，經過信號轉換後顯示在導航設備上，不僅圖像質量差，而且存在各種干擾，嚴重影響了導航的性能。尤其在夜間，這種成像系統的性能更差，為了適應全天候導航的需要，必須考慮紅外成像技術，能夠實現夜間導航功能。

研究現狀

紅外導航系統作為一種既可用於偵察又可用於執行攻擊任務的光電設備在各國得到普遍重視，已經廣泛套用於各國空軍，其裝備數量近年來有大幅增長，其主要類型分為單一導航功能吊船、貓準導航多功能吊船和掛架內埋式紅外導航設備三種。

（1）單一導航功能吊艙

AN/AAQ-13導航吊艙是美國空軍裝備量較大的一種裝備，它包括寬場前視紅外感測器和地形跟蹤雷達，可以為飛行員提供航線上的可視地形圖像信息；AN/AAQ-13導航吊艙直徑355mm，長1980mm，總高546mm，重195.5kg。

（2）瞄準/導航多功能吊艙

瞄準導航多功能吊船的典型代表是法國泰勒斯光電公司的達摩克利斯瞄準導航多功能吊艙，達摩克利斯吊艙在2000年開始進行飛行試驗，目前仍在生產中，已裝備於“超軍旗”艦載攻擊機、“陣風”和“幻影”戰鬥機。

達摩克利斯貓準導航多功能吊艙直徑370mm，長2500mm，重265kg。內部有一套導航用的中波波段前視紅外系統，該吊船既可安裝在機船內，也可安裝在飛機武器掛架上。瞄準吊艙捕獲的圖像投射在頭盔顯示器（HMD）上，目標瞄準信息同時顯示在其中一個座艙多功能顯示器上，飛行員可同時觀看頭盜顯示器和座船顯示器。

（3）掛架內埋式紅外導航設備

紅外導航設備內埋方式的典型代表是美國海軍“大黃蜂”和超級大黃蜂戰鬥機的裝備的AN/ASQ-228 ATFLIR（高級目標指示前視紅外）吊艙，吊艙直徑330mm，長1830mm，重191kg，吊艙的紅外導航設備安裝在光電瞄準吊艙的掛架內，類似系統還有法國的紅外導航設備。

從國外情況看，多種紅外導航設備已配裝於各型戰鬥機，隨著雷達和紅外探測器技術的不斷進步，火控雷達的功能已經可以兼容導航雷達的功能，隨著紅外探測器元件有單元到多元面陣的演變及嵌入式計算機的飛速發展，紅外感測器性能也得到大幅度提高、體積更小，使得獨立前紅導航吊艙已經逐漸被其它設備所取代備的安裝方式向內埋方式方向發展，其視場均為大視場。