劉寶剛，李常成，莫啟元

(總裝重慶軍代局駐昆明地區(qū)軍代室，昆明 650223)

某熱像觀瞄具采用大面陣凝視型熱成像技術(shù)，能進(jìn)行大、中、小3 個(gè)視場(chǎng)的調(diào)節(jié)，主要用于夜間或白天不良?xì)庀髼l件下對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)行搜索、觀察和瞄準(zhǔn)，并具備夜間巡航能力。在研制初期，該熱像觀瞄具暴露出圖像質(zhì)量差，個(gè)別性能指標(biāo)水平低的問題，一定程度上影響了其使用。經(jīng)對(duì)原設(shè)計(jì)光、機(jī)、電各組成部分的初步分析后認(rèn)為，光、機(jī)設(shè)計(jì)比較成熟，處于國內(nèi)先進(jìn)水平，所選用的探測(cè)器也是國際上較先進(jìn)的，而處理電路設(shè)計(jì)尚有潛力可挖。再對(duì)初期掛飛試驗(yàn)出現(xiàn)的故障進(jìn)行全面分析，認(rèn)為確實(shí)屬主處理電路設(shè)計(jì)問題。于是，建議承研企業(yè)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，以提高圖像質(zhì)量，更好地滿足技術(shù)指標(biāo)和作戰(zhàn)使用要求。

1 攻關(guān)目標(biāo)及可行性分析

1.1 目標(biāo)

經(jīng)過系統(tǒng)分析，確定的攻關(guān)目標(biāo)為:通過電路改進(jìn)設(shè)計(jì)，使整機(jī)的NETD、MRTD 有所提高，圖像質(zhì)量明顯改善，增加作用距離1 000 m;最大限度地體現(xiàn)320 ×256 探測(cè)器的技術(shù)水平，而且能夠兼容384 ×288 探測(cè)器，以提高其后續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力;降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 可行性分析

首先，技術(shù)上是可行的。由于對(duì)原電路的設(shè)計(jì)缺陷有比較深刻的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為是電路處理軟、硬件方面考慮不夠周全，采用處理方法不夠新穎，處理手段較為落后，硬件資源不夠充分等。另外，項(xiàng)目組骨干成員掌握著先進(jìn)的圖像處理電路設(shè)計(jì)技術(shù)，并一直從事凝視焦平面電路的設(shè)計(jì)與研究，經(jīng)驗(yàn)豐富，曾獲得過多次國防科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)及國防專利。這是1 支作風(fēng)硬、技術(shù)精的人才隊(duì)伍，能勝任本次電路改進(jìn)設(shè)計(jì)任務(wù)。承研企業(yè)現(xiàn)有科研檢測(cè)、試驗(yàn)設(shè)備和相關(guān)物質(zhì)條件均能保證本項(xiàng)目的攻關(guān)需求。其設(shè)計(jì)選用的電子元器件可靠、供應(yīng)鏈穩(wěn)定，品質(zhì)能夠得到保證。

其次，經(jīng)濟(jì)上是合算的。初始樣機(jī)選用的電子組件(含320×256 探測(cè)器)，是從國內(nèi)廠商購買的，價(jià)格為60 萬元，對(duì)方出于對(duì)技術(shù)上的保密，裝配過程中派有專人調(diào)試，故其產(chǎn)品出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)急處理困難，即使是其他生產(chǎn)項(xiàng)目使用該電子組件，也是如此，進(jìn)度往往受到影響。如果對(duì)該電路改進(jìn)設(shè)計(jì)成功，使用自行設(shè)計(jì)的電路，成本、價(jià)格均會(huì)降低，而且還會(huì)打破技術(shù)壁壘。

再次，環(huán)境、條件是有利的。武器裝備采購競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的引入是大環(huán)境，這一客觀需求促使軍工企業(yè)必須提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而提高其競(jìng)爭(zhēng)力。該項(xiàng)目就是軍方采用招標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)的例證之一。加之，原采購電路存在的缺陷，正好提供了改進(jìn)設(shè)計(jì)空間。最后，本次技術(shù)攻關(guān)得到了相關(guān)方的大力支持和協(xié)作保證。

2 故障原因分析

1)圖像發(fā)白。原設(shè)計(jì)沒有自動(dòng)增益調(diào)整功能，在目標(biāo)信號(hào)較強(qiáng)時(shí)圖像容易出現(xiàn)細(xì)節(jié)丟失問題。

2)大視場(chǎng)情況下存在“陰陽臉”問題。由于地表紅外輻射遠(yuǎn)高于天空紅外輻照度，原設(shè)計(jì)未考慮該問題，同時(shí)不具備自動(dòng)增益功能，因此大視場(chǎng)工作情況下觀察地平線時(shí)會(huì)出現(xiàn)上部全黑下部全白的問題。

3)細(xì)節(jié)不清晰，圖像灰暗無層次。原設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)增強(qiáng)功能較弱，在信號(hào)較弱的條件下增強(qiáng)效果不明顯，且圖像灰暗。

4)圖像不均勻，有較淡的光暈感，在一定情況下影響觀感。原設(shè)計(jì)不能夠?qū)o法避免的雜散光進(jìn)行補(bǔ)償，因此表現(xiàn)出光暈現(xiàn)象。

5)目標(biāo)在視場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)過程中存在鋸齒狀變形，嚴(yán)重影響跟蹤精度和跟蹤穩(wěn)定性。原設(shè)計(jì)插值算法比較簡單，屬于簡單的鄰域替換型插值算法，因此插值后的圖像存在鋸齒狀變形。

6)觀察高速運(yùn)動(dòng)物體有跳躍感。原設(shè)計(jì)由于硬件資源限制等原因，僅僅具備較低的25 Hz 幀頻，跟蹤延遲過長，跟蹤帶寬無法提高。

3 改進(jìn)對(duì)策及實(shí)施

根據(jù)上述從系統(tǒng)到具體故障的分析，確定了總體改進(jìn)方案，包括對(duì)上述處理電路設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)設(shè)計(jì)，從根本上提高圖像質(zhì)量;兼容384 ×288 探測(cè)器，擴(kuò)展技術(shù)空間，以提高該熱像觀瞄具的后續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力;將處理電路組件、通訊組件和電源板集成一體，以提高可靠性。具體對(duì)策見表1。

4 效果驗(yàn)證及結(jié)論

改進(jìn)電路后整機(jī)(系統(tǒng))的性能、可靠性和圖像質(zhì)量得到明顯改善，將320 ×256 凝視型熱成像技術(shù)發(fā)揮到極致。

軍企雙方進(jìn)行的驗(yàn)證試驗(yàn)和總體鑒定試驗(yàn)后表明，其改進(jìn)設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。具體結(jié)果見表2。

表1 改進(jìn)對(duì)策

表2 結(jié)果驗(yàn)證

5 結(jié)束語

通過本次技術(shù)攻關(guān)，不僅解決了總體掛飛試驗(yàn)因圖像質(zhì)量不佳導(dǎo)致的一系列問題，而且使熱像觀瞄具性能指標(biāo)有了明顯改善，完全滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求和作戰(zhàn)使用要求，使320 ×256 探測(cè)器達(dá)到了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手采用384 ×288 探測(cè)器所達(dá)到的性能指標(biāo)，而且每套電路(含探測(cè)器)降低成本超過25 萬元，大大提高了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和利潤，全面實(shí)現(xiàn)了攻關(guān)預(yù)期。

［1］王真勝，馬颯颯，宋偉. 紅外熱像儀外場(chǎng)性能測(cè)試系統(tǒng)［J］.兵工自動(dòng)化，2011(11):63-67.