寸金 編譯

增強型夜視鏡的發(fā)展

2005年4月，ITT公司又從美國陸軍研究、發(fā)展與工程司令部的采購中心獲得一份合同，生產(chǎn)未具體說明數(shù)量的增強型夜視鏡。據(jù)ITT公司稱，在為期5年的合同期間，總金額可能達到5．6億美元。第一年的首批夜視鏡合同價值1000萬美元。這些首批夜視鏡要經(jīng)過嚴(yán)格的審查，以確保它們可以裝備部隊。

AN／PSQ－20的進一步計劃是：2007財年第2季度進行使用試驗，2007財年第4季度首批裝備部隊。該裝置倍率為1，質(zhì)量0．9kg(包括4節(jié)AA電池)，可連續(xù)工作(像融合)7．5小時，此外像增強器還可再工作7．5小時。要求在150m距離上對人員目標(biāo)的識別率達到80％，在300m距離達到50％。熱成像部分在長波紅外波段(8～12μm)工作。

但是需要指出的是，已經(jīng)有人嘗試將像增強和紅外熱成像結(jié)合在一起，用于一些特別型號并已取得成功。在2004年6月的薩托利展會上，探測器技術(shù)系統(tǒng)(STS)公司演示了其AN／PVS-21低輪廓(LP：low-profile)夜視鏡。該鏡采用專利的帶通視光束混合器的折疊光學(xué)系統(tǒng)，裝有熱成像攝像頭。利用該公司的2750型微型頭頂顯示器(M—HUD)，將紅外圖像投射到像增強(用第2或第3代管)圖像的視場中。STS公司稱，這一裝置使AN／PVS-21成為在軍隊中使用的惟一能將兩種圖像合并的夜視鏡。

M-HUD(或同等物)白天也可以使用，它的應(yīng)用大大擴展了使用者的能力。它可以輸入NTSC或PAL制式的視頻信號?？梢詥为毷褂茫部梢耘cAN／PVS-21聯(lián)用。它在像增強圖像40°的視場中投射進視場大約14°的紅外圖像。 該顯示器模塊的體積約為20cm³，夜視鏡裝上它時增加質(zhì)量38g。它能夠顯示來自個人GPs、可穿戴式個人電腦、熱成像瞄準(zhǔn)鏡、前視紅外攝像機、車輛上的控制系統(tǒng)的信息。

AN／PVS-21在美國空軍、海軍和特種作戰(zhàn)司令部服役，此外加拿大、德國、意大利、英國和其他一些北約國家也在使用。例如，意大利在2004年訂購了500具該低輪廓夜視鏡，金額大約為890萬美元。2005年2月，意大利又訂購900具，價值1530萬美元。意大利特種部隊正在使用這些低輪廓夜視鏡以支持美國領(lǐng)導(dǎo)的“伊拉克自由”之戰(zhàn)，也用于在阿富汗的行動和其他反恐及準(zhǔn)軍事行動。

夜視鏡的好處是可以獲得夜視能力，其顯而易見的缺點是增加了士兵頭部和頸部的負荷。因此，減小其質(zhì)量和尺寸已經(jīng)成為夜視鏡的發(fā)展趨勢。為達到減小質(zhì)量和尺寸的目的，制造商正在致力于減小夜視鏡的“輪廓”，即減小其從前到后的尺寸。

夜視鏡系統(tǒng)需要很多光學(xué)部件來引導(dǎo)光線，使光線從輸入窗經(jīng)過像增強器到達輸出窗進入人眼。這不僅影響到系統(tǒng)的質(zhì)量，也影響其性能，因為每一個光學(xué)零件都吸收一些光，這就意味著減少了光的輸出。解決這一問題的方法之一是減小光學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量和尺寸，這一問題使許多工業(yè)部門的工程師忙碌不停。

目前夜視鏡的質(zhì)量和尺寸減得較好的產(chǎn)品有探測器技術(shù)系統(tǒng)公司的AN／PVS-21、泰勒斯公司的Lucie、挪威西姆拉德公司的GN2以及瑞士Vectronix公司的BIM4。此外，還有ITT公司的新型MINI-B夜視鏡，2006年2月在新加坡舉辦的亞洲航空展會上第一次看到這種夜視鏡。

數(shù)據(jù)插入

法國陸軍裝備的Lucie夜視鏡采用18mm XD4、Hypergen或第3代像增強管，能自動控制亮度，視場51°。該系統(tǒng)還有4倍或6倍的可快速安裝的鏡頭。該夜視鏡內(nèi)裝有紅外照明器，在光線很弱的情況下使用時可以改善其性能，而且可在近距離觀察時提供照明。

挪威西姆拉德公司的GN系列夜視鏡以獲得專利的光學(xué)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，縮短了從前到后的尺寸，提高了使用舒適性。GN系列夜視鏡可配用18mm第2代或第3代像增強管，內(nèi)部也裝有紅外二極管以強化性能。

Vectronix公司生產(chǎn)的像增強裝置最近增加了質(zhì)量輕的BIM4夜視鏡。其研制工作已經(jīng)完成，現(xiàn)已試生產(chǎn)并在挪威和瑞典進行試驗。它可配用18mm第2代、2+代、XR-5、第3代等多種像增強管，有亮度自動控制和亮點投射型，還有最新的自動門控型。

BIM4被描述成“供未來士兵使用的緊湊型單目像增強裝置”，這種安裝在頭盔上的裝置可以選裝一種輸入模塊。通過該模塊，數(shù)據(jù)和圖表可以送進士兵的視場，添加到夜視景象中，在網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)時代這是一個重要的功能。

該公司強調(diào)，BIM4的單目設(shè)計、質(zhì)量輕以及前伸尺寸較短等特點，減輕了脖子的緊張程度，而新的頭盔座在后部裝電池，可起到平衡的作用，又進一步減輕了脖子的受力。該頭盔座允許士兵將夜視鏡放在任一只眼睛的前面，讓另一只眼睛適應(yīng)黑暗，以對周圍保持很寬的視場。

ITT公司的F2525 MINI—B(Miniature Individual Night Imager—Binocular，微型單兵夜間成像儀一雙目鏡)是從F5050型(AN／PVS-23)發(fā)展而來的，供需要更小、更輕裝置的特種作戰(zhàn)單位使用。據(jù)ITT公司說，MINI-B保持雙目結(jié)構(gòu)，每個目鏡可以獨立校正，性能比單目夜視鏡好。

MINIB比AN／PVS-23輕14％，由一節(jié)AA電池供電，在20m深的水中也可以使用。既可裝在頭盔座上使用，也可作為手持單目鏡使用。ITT公司稱，新的頭盔座減小了夜視鏡的力臂，感覺比較輕。

許多公司正在努力將數(shù)據(jù)插入功能引入他們的系統(tǒng)。這一需求是由這些年在全世界迅速發(fā)展的“士兵現(xiàn)代化”計劃牽動的。實現(xiàn)這一需求的技術(shù)已經(jīng)存在，例如前面提到的STS公司的AN／PVS-21系統(tǒng)。用傳統(tǒng)的方法，采用“通視”或頭頂顯示器光學(xué)系統(tǒng)，可以做到這一點，但帶來的問題是增加了質(zhì)量，而且使用和維護非常復(fù)雜。

除了數(shù)據(jù)插入之外，還出現(xiàn)了記錄圖像、以數(shù)字格式提供給使用者并將它傳回指揮網(wǎng)絡(luò)的需求。將像增強器與CCD(電荷耦合器件)或CMOS結(jié)合在一起，并在系統(tǒng)中加入相關(guān)的電子裝置，可以實現(xiàn)這一要求。這些電子裝置裝有軟件以優(yōu)化圖像，可插入符號和使用者從戰(zhàn)場數(shù)據(jù)電臺接收的信息，并在一個質(zhì)量非常輕的裝置中將它們整合在一起。這是真正的創(chuàng)新。

未來士兵計劃

在這一領(lǐng)域的大多數(shù)角色是在美國國防部牽頭下參與這項工作的。他們參加士兵計劃執(zhí)行辦公室2004年5月推出的“先進夜視鏡”計劃(實際上是數(shù)字ENVG)和ITT公司的“強化的像增強器”(EI²)合同，以支持美國陸軍的“未來部隊勇士”計劃。

E12系統(tǒng)將會產(chǎn)生取自戰(zhàn)場的電子圖像，這種圖像可以傳送給其他使用者和遠距離的站點。ITT公司正在為一種安裝在頭頂?shù)臄z像機研制探測器和電子裝置。EI²合同要求2005年底交付完整的一體式樣機，2006年中交付工程樣機。

按照美國陸軍的技術(shù)路線圖，ITT公司正在為增強型夜視鏡研制“數(shù)字升級包”，采用先進的圖像處理技術(shù)，以提高圖像的清晰度和士兵的態(tài)勢感知能力，還要通過指揮網(wǎng)絡(luò)輸入和輸出數(shù)字文件(引入數(shù)據(jù)／地圖)或圖像。ITT公司研究解決的問題包括電能消耗和頭頂顯示器。

諾斯羅普·格魯曼電子光學(xué)系統(tǒng)公司在這方面的研制工作并未停滯。2005年3月，該公司已經(jīng)生產(chǎn)出一種新的模塊式數(shù)字ENVG，減小了尺寸(長度減到160mm)、能量消耗和質(zhì)量(減到1．45kg)。作出的改變包括：采用新的“微小”非致冷長波紅外探測器、先進的數(shù)字成像算法，簡化了菜單操作。同時，諾斯羅普·格魯曼電子光學(xué)系統(tǒng)公司的數(shù)字像融合工作也得到美國陸軍的認可，以“融合的多頻譜武器瞄準(zhǔn)鏡”(FMWS)的形式找到了別的用途。2004年10月，該公司的首批FMWS交付給了用戶。

到寫這篇文章之時，士兵計劃執(zhí)行辦公室已經(jīng)選定了一個合同商和系統(tǒng)，但是預(yù)計要到2009～2010財年才進行數(shù)字ENVG的研制和演示。

在歐洲，Photonis-DEP公司經(jīng)過研制，已經(jīng)將像增強器、CCD／CMOS、以及攝像頭控制裝置組合進一個管形殼體中，其外形尺寸與AN／PVS-7管的尺寸相同。

這一數(shù)字成像方法的變革成果“巨大”，其具有如下優(yōu)勢：

●數(shù)字圖像是合成的。將像增強器輸出的數(shù)字圖像與熱成像瞄準(zhǔn)鏡輸出的數(shù)字圖像合成，可以生成真正意義上的完全逼真的夜視圖像。

●數(shù)字圖像可以再進行穩(wěn)定處理。如果坐在行駛于崎嶇道路上的車?yán)铮鴪D像穩(wěn)定，駕駛員就會感覺好像是在夜間高速公路上開車。

●數(shù)字圖像可以投射。這主要應(yīng)用在裝甲車輛駕駛員顯示器上，老式的坦克駕駛員潛望鏡是以光學(xué)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的?，F(xiàn)在可以研制出一種新的系統(tǒng)，其外部輪廓(在坦克的外面)很小，在坦克內(nèi)部的裝置也很小、很輕。如果在車外有合適的探測器，并使它360°高速旋轉(zhuǎn)，駕駛員就能觀察所在位置周圍的情況(實現(xiàn)這種設(shè)想的折中辦法是使用多個探測器，而不只旋轉(zhuǎn)一個探測器，若干個這樣的項目研制工作已經(jīng)在進行中)。

●數(shù)字圖像可以傳送。將圖像傳送回指揮與控制中心，能夠為上層決策提供依據(jù)。

數(shù)字化的沖擊并不意味著從現(xiàn)在開始的5年以后，現(xiàn)有模式的像增強器(以及用它制造的夜視鏡)將不再需要。將光子轉(zhuǎn)換為電子并增加電子數(shù)量對各種應(yīng)用都是基本的技術(shù)。弗盧恩預(yù)計會雙軌(標(biāo)準(zhǔn)的和數(shù)字的)并行。他說：“這意味著，我們將繼續(xù)關(guān)注現(xiàn)有像管所能進行的改進，但是我們也將努力數(shù)字化。”

顯而易見，美國的數(shù)字像融合正在順利進展，而歐洲正緊隨其后。毫無疑問，當(dāng)數(shù)字化從實驗室轉(zhuǎn)移到戰(zhàn)場上的士兵身上并得到充分應(yīng)用時，夜視鏡的外觀和技術(shù)都將會有一些變化。

那就是說，在未來許多年內(nèi)仍將用像增強管制造成千上萬的夜視鏡，這些夜視鏡將繼續(xù)在軍隊中使用。許多夜視鏡將盡可能被翻新和升級?！皳碛幸雇怼笔腔拒娛聭?zhàn)術(shù)即突然襲擊的主要元素。

編輯／曾振宇