光電分散式孔徑系統

光電分散式孔徑系統（英語：Electro-Optical Distributed Aperture System，縮寫：EODAS）是一種紅外光電感測器，主要套用於高解析度動態成像，能將所成像細節最大化，體型小巧。光電分散式孔徑系統最早由美國海軍研究局於上個世紀90年代末，發展自分散式紅外孔徑海軍先進技術演示計畫。

光電分散式孔徑系統可以使航空器、裝甲車輛和艦船有一個全方位的清晰視野，能提供相當於指揮官觀察器、射手瞄準具、駕駛員觀察器的功能，自動識別防禦來襲目標並提供一個高分別率成像預警。大大提高了航空器、裝甲車輛和艦船戰場態勢感知能力。

基本介紹

• 中文名：光電分散式孔徑系統
• 外文名：Electro-Optical Distributed Aperture System

發展沿革

EODAS最初的簡稱是DAIRS——分散式孔徑紅外系統，因其強調使用IR感測器而得名。DAIRS的初期，美國海軍研究局為其提供了部分資金（項目6.2），在這個項目下，誕生了2個樣機感測器和實驗室測試用的支持軟體。在資金項目名稱為“海軍先進技術演示”的“多功能紅外分散式孔徑系統（MIDAS）”的標題下DAIRS在FY-00上使用了4個感測器。經歷機載測試。MIDAS包括綜合一個頭盔顯示器（HMD）用於態勢感知的成像。MIDAS項目是從2000年開始的一個先進技術演示項目，為期3年。是在DAIRS感測器和算法成功演示的基礎上進行的，演示了功能的套用情況。在MIDAS項目下，設計和開發出具有形狀係數的高解析度感測器，為EODAS打下了基礎。

DAIRS 的研製階段

技術套用

EODAS可以用於成像，目的是將細節最大化，還可以用於遠距探測不可辨目標，如飛彈或飛機，目的是獲得靈敏度和抑制干擾雜波。成像套用包括領航/導航、態勢感知、瞄準和戰場損傷評估的支援。不可辨目標探測的套用包括飛彈威脅告警和IRST。

成像套用

對導航套用來說，EODAS與顯示系統和飛行員的互動決定了需求。需要統一放大倍數的解析度給飛行員提供“窗戶外”的環境，以滿足相當於VFR，目視飛行規則，的操作需要。在當前使用導航IR感測器的經驗基礎上，0.5~1.0mrad的解析度被認為是最低可接受的範圍。由於飛機振動對飛行員視覺的影響會導致系統性能降低，因此獲得人眼解析度極限（0.15mrad），並不是必須的。頭盔瞄準顯示器（HMD）對克服座艙顯示器視界的限制非常有吸引力。為了避免使用HMD時產生的贗像，具有很少或沒有畸變的無縫圖像很重要。EODAS和HMD聯合起來提供了一種新的工作模式，即當JSF以VSTOL降落時具有一種“穿透地板”觀察的能力。

美國F-35戰機的EODAS系統

飛行員利用電子可控“後視鏡”，可以提高態勢感知能力,從而看到附近的飛機。戰鬥損傷評估，BDA，只有在一個非常高解析度感測器的幫助下，才能得到最好的實現。EODAS可以通過提供連續的全向覆蓋來提供有用的數據，並為其有限的解析度做出補償。在時間歷程是重要線索的事件里，包含著發炸藥、產生熱氣或碎片噴射羽煙的延遲起爆武器和武器爆炸後燃燒的目標。對這些情況來說，EODAS是一個功能BDA感測器，可以替換高解析度的感測器。關鍵的要求是要有足夠的動態範圍，可以感應這些密度高、時間短的事件，而對當前部署的系統來說，不會造成過載和產生很長的恢復時間。

探測套用

EODAS在不可辨目標探測上的套用，就是在飛彈告警和IRST方面的套用。雜波抑制是探測不可辨目標的關鍵問題。解決雜波抑制的方法包括空間濾波、跟蹤檔案濾波、速度濾波和多光譜濾波。跟蹤檔案濾波器是最簡單的雜波鑑別器。對跟蹤檔案濾波器來說，最困難的是從連續幀中聯繫觀察結果的關聯問題。關聯通常是用時間投影來進行的，後者定義了下一個幀里的一個視窗，這一幀應該包含被跟蹤的物體。這個投影的精度直接取決於感測器的解析度，因而更高解析度的感測器是最佳選擇。速度濾波器工作在整個視景上，因為它們是檢波前濾波器。辨別速度的能力是這個方法成功的關鍵。

中國殲-20機頭下方的EODAS探頭

由於確定慣性背景地形的LOS速率相對容易，因此速度濾波是把威脅從地形中隔離出來的最有效方法。一個波段以上的多光譜感測器是解決雜波抑制的好方法，它是基於這樣的一個前提，即威脅物體的光譜特徵有別於雜波特徵。一般情況下，它需要對2個或多個波段上點目標的IR特徵進行相對精確的測量。為IRST所作的主要工作是研製掃描的高解析度感測器。因為IFOV小，因此這種感測器可以提供良好的靈敏度和碧空範圍，但是在目標瞄準之間具有相對低的幀速率（小於1Hz）。有一個階段在EODAS上使用了凝視型感測器，結果表明，高幀頻、30Hz、像雜波抑制技術一樣，大大提高了速度濾波的效能。EODAS中IRST所需要的處理包括空間濾波與速度濾波在檢波前模式里的耦合。

殲-20機頭上方的EODAS探頭

套用實例

美國F-35

由於EODAS的先進性，它已經成為美國第五代戰鬥機奪取空中優勢、先發制人的重要裝備。有報導稱，F-22上也有類似分散式孔徑系統的裝置，稱為飛彈發射探測器(MLD)，它也包括6個IR攝像機，裝在F-22的機身周圍，提供全向覆蓋能力。但是，正式裝備部隊的F-22上並沒有此類配置，據報導F-22上被削減的IR感測器出現在JSF上。因此可以認為在F-22的設計之初是考慮了分散式孔徑系統的，可能因為某些技術還沒有突破，因此，把它的實現寄托在F-35上。

諾斯羅普·格魯門公司為F-35研製的EODAS直接裝在機身上，不需要吊艙。6個IR攝像機嵌在飛機上，可提供圍繞飛機360º的球形紅外探測圖像，為F-35的飛行員提供飛彈接近告警、電子對抗措施的投放情況、與空空雷達相似的被動探測、空空飛彈的離軸瞄準及寬視場的晝夜視覺。採用離軸瞄準時，飛行員可為HMD分配一個感興趣的顯示畫面，並將其頭部指向要攻擊的目標，進行指示並發射飛彈。由於EODAS可提供穿透座艙底部的視覺，故可為操縱飛機著陸的飛行員提供幫助。它還可用於黑夜中的轟炸破壞指示（BDI）。

F-35 戰場感知示意圖

中國J-20

在中國2011號殲-20戰機的最新照片中，機頭下方新增了一個一個菱形的視窗，從視窗表面規則的多邊形分布形態和材質來看，應該是一個光學視窗。有分析認為，該裝置表明了殲-20戰鬥機可能採用了分散式光學孔徑系統。實際早在2001號殲-20戰鬥機試飛的時候，機頭部位也有類似的視窗。在早期的殲-20照片中，機頭部分可以清晰看到有明顯的凹陷，這與F-35戰鬥機上的AN/AAQ－37分散式光學孔徑系統（EODAS）的探測頭十分相似。

J-20