美國微光技術新發(fā)展

微光技術歷經(jīng)半個多世紀，目前已進入成熟發(fā)展階段。雖然近年來熱成像技術發(fā)展迅速，但在近期內(nèi)還不會完全取代像增強裝置，主要是因為熱成像裝置結構復雜，價格較高，而且其分辨率尚不如微光裝置。因此，美國目前仍在不斷改進微光裝置。

采用無膜和薄膜像增強器

1997年末，美國開始在第3代像增強器基礎上研制無膜和薄膜像增強器。新研制的“無膜”和“薄膜”管的一個主要優(yōu)點是，可提高微光裝置的分辨率，在環(huán)境光線非常微弱的條件下可增大探測距離。據(jù)報道，原來的裝第3代管的步兵和飛行員夜視眼鏡，只能提供“陰天星光”（指無月有云）條件下的觀察能力，而裝有新的第3代管的微光裝置在陰天星光條件下也能夠有效工作；另外，將無膜管裝到AN/PVS-10微光瞄準鏡中，對樹叢中穿作戰(zhàn)服的人員目標的發(fā)現(xiàn)距離可達到850m，而以前采用第3代管的AN/PVS-10微光瞄準鏡，在同等條件下發(fā)現(xiàn)目標的距離為639m。

新型像增強器的另一個主要優(yōu)點是可以在較強的光照條件下使用，這對直升機駕駛員和地面士兵非常重要。當士兵快速從黑暗的區(qū)域進入光照明亮的區(qū)域（或相反）時，可以不必把夜視眼鏡從眼睛前面移開。

但是無膜管也存在一些缺點，一是靈敏度（信噪比、增益和亮度）會隨使用時間推移而逐漸下降;二是制造成本高。因此在2001年4月，美軍官員們經(jīng)過再次考慮，沒有將這種新的像增強器稱作第4代管，而是稱為無膜管或門控供電的增強第3代管。

2000年8月以后利頓公司已經(jīng)向美國特種部隊交付了超過900具裝無膜管的AN/PVS-17夜視瞄準鏡。2001年6月，美國海軍陸戰(zhàn)隊與利頓公司簽訂了 7 000具AN/PVS-17的合同，總價值3 500萬美元。

從2001年4月以來，ITT公司已經(jīng)交付約1 000具裝薄膜“頂峰”管的AN/PVS-7和AN/PVS-14地面用夜視眼鏡。AN/PVS-14是一種單目夜視眼鏡，供陸軍班排長使用。美國海岸警衛(wèi)隊也為他們的飛行員夜視眼鏡配裝了“頂峰”管。

研制緊湊型高性能微光裝置

美國積極致力于微光裝置的研制，力求縮小體積、減輕質量、增大視場、提高分辨率（增大觀察距離）、降低成本。除前述AN/PVS-17小型微光瞄準鏡已裝備美軍外，近期美國已經(jīng)完成或正在實施的項目主要有：

增強型夜視眼鏡（ENVG）計劃

裝在頭盔上的PVS-7翻轉下來使用時，其質心在士兵臉的前面。當士兵俯伏在地面時，他們必須調(diào)整眼鏡位置才能用武器射擊。美國陸軍步兵中心提出需要一種比現(xiàn)用的PVS-7雙目夜視眼鏡更小且使用更方便的夜視眼鏡。為此，美國陸軍夜視/偵察、監(jiān)視和捕捉目標辦公室（NV/RSTA）正在實施一項名為增強型夜視眼鏡（ENVG）的計劃，以滿足這一需求。ENVG將是一種外形比較小的裝在頭盔上的裝置，佩戴上它，不會影響單兵的動作。ITT/雷西昂公司組成的團隊和其他競爭者在 2002年1月交付了ENVG技術演示型樣機，2002年5月在本寧堡進行用戶評審。系統(tǒng)研制和演示計劃在2003財年末或2004財年初開始，大約在兩年之后開始生產(chǎn)。

AN/PVS-21夜視眼鏡

俄亥俄州一家特種技術服務公司生產(chǎn)出一種外形較小的雙目夜視眼鏡—— AN/PVS-21，已交付美國特種部隊使用。它采用獲得專利的折疊光學系統(tǒng)，2 個像增強管垂直放置而不是水平放置，每一個像管的物鏡放在面頰的兩邊。經(jīng)放大的圖像直接傳送到使用者眼前。

PVS-21體積小，全長小于80mm，質量只有760g，質心較低，減輕了頸部負擔。PVS-21已經(jīng)成功地通過了跳傘試驗，無論高海拔還是低海拔，無論強制開傘拉繩還是自由降落，都可以在整個跳傘過程中將眼鏡戴在眼睛前面。 PVS-21還具有獨特的“通視”能力，士兵或直升機駕駛員可以同時用直視光學系統(tǒng)和像增強通道觀看前面的景物，兩種圖像疊加在一起。這時的水平視場為 165°，垂直視場為90°，用像增強系統(tǒng)觀察的視場為40°。

▲美國陸軍的ANVG裝有一個微型非致冷熱成像攝像儀，來自該攝像儀的圖像被疊加到像增強圖像的中央

▲美國陸軍的ANVG采用ITT公司的4個新型16mm管，水平視場達到100°

先進夜視眼鏡（ANVG）技術演示計劃

這項計劃的主要要求是分辨率比現(xiàn)裝備系統(tǒng)提高50%以上。ANVG采用4 個新型16mm管，水平視場達到100°。ANVG將用于山地（包括空降）部隊和下車作戰(zhàn)部隊。用于地面作戰(zhàn)的ANVG計劃將在2004財年進入系統(tǒng)研制和演示階段。

▲探測器融合技術是將不同方式收到的圖像加以疊加。上圖為像增強通道的輸出圖像，中圖為紅外探測器的輸出圖像，下圖為融合后的圖像。

開發(fā)像融合技術

隨著像增強裝置在世界各國軍隊的使用，“擁有夜晚”的能力不再是美國陸軍的專利。這就導致美國陸軍的一些機構尋求能夠占據(jù)優(yōu)勢的途徑，例如將來自不同類型探測器的輸入信號融合。這種方法既可以利用不同技術的優(yōu)點，同時又可以使其缺點弱化或消除。

ITT公司和雷西昂公司已簽訂了戰(zhàn)略使用協(xié)議，他們將合作開發(fā)夜視探測器融合（night-vi sion sensor fusion)技術。

最簡單的融合方法是用光學的方法將來自小型熱成像儀的圖像疊加到來自傳統(tǒng)直視夜視單目鏡的圖像上，兩種圖像經(jīng)過光束匯合器輸出。這種方法比較簡單且經(jīng)濟，特別適合步兵頭戴系統(tǒng)。缺點是在現(xiàn)場邊緣疊加不匹配，需要使用復雜的光學通道，并要人工調(diào)整相對亮度。

第二種方法叫做“添加”或“A+B”融合，是將來自熱成像攝像儀和像增強攝像儀的圖像用電子方法“相加”，得到的圖像在單一視頻顯示器上顯示。這是一種模擬法，耗能較少，但仍然存在不匹配問題。

第三種途徑是完全數(shù)字融合，即將來自兩種視頻攝像儀的圖像在逐個像素的基礎上混合。數(shù)字融合方法可以提供高分辨率和低畸變，但是需要較高功率。

ITT和雷西昂公司當前的主要目標是，滿足美國陸軍對ENVG的需求， ENVG將取代PVS-7夜視眼鏡，用于包括城區(qū)作戰(zhàn)在內(nèi)的戰(zhàn)斗和戰(zhàn)斗支援。它要求像增強通道的觀察距離大于160m，視場最小40°，非制冷熱像儀的觀察距離超過175m，采用融合方法將兩個通道的圖像融合。

恩沃斯羅普·格魯曼公司按照與美國陸軍夜視和電子探測器局簽訂的合同，已經(jīng)開展“下車像融合系統(tǒng)”的研究工作，該系統(tǒng)可以在波長400～ 3500nm的范圍內(nèi)工作。

此外，該公司還正在研制數(shù)字像融合武器/觀察瞄準鏡(DIF/OS-5)。該公司稱，這是第一種采用真正數(shù)字像融合技術的、能夠實用的裝置。DIF/OS- 5長340mm，寬160mm，質量7.3kg。普通型（倍率為5倍）的視場為6.6°。其體積和AN/TAS-5班組武器瞄準鏡差不多，并將取代AN/TAS-5。目前有數(shù)千具AN/TAS-5在美國陸軍、海軍陸戰(zhàn)隊和大約20個國家的軍隊中服役。

英賽特（Insight）技術公司正在按照與美國特種作戰(zhàn)司令部的一項為期 10個月的合同研制兩套融合眼鏡系統(tǒng)（FGS)，該合同于2001年1月簽訂，合同價值1 200萬美元。FGS將使操作者借助同一目鏡觀看來自兩個探測器的輸出圖像，并能控制輸出內(nèi)容，從兩者的100%改變到兩者的任意組合。FGS將取代ITT公司的F5050“海盜”裝置和恩沃斯羅普·格魯曼公司的AN/PVS- 15潛水雙目微光鏡。它可用于發(fā)現(xiàn)、識別和確認目標，也可作為跳傘時的導航輔助裝置?！?/p>

（編輯/魏開功）