美军微光夜视头戴系统技术进展

夜视技术是拓展人眼视觉感知的重要手段,具有广泛的军事应用价值。主动红外夜视装备发展成熟,但需红外光源照射,易被对方探测,隐蔽性差;红外热像装备分辨率高,能有效探测和识别热源目标,但价格昂贵,难于大批量推广;微光夜视装备隐蔽性好,成本较红外热像装备低,虽然易受雨、雪、雾等恶劣天候影响,但价格较低,目前仍是军用夜视领域的重要手段。

麦姆斯咨询报道,近期,中国人民解放军32181部队高级工程师张勇等人在《红外》期刊上发表了以“美军微光夜视头戴系统技术进展”为主题的综述文章。张勇高级工程师主要从事光电装备保障方面的研究工作。

这项研究综述了美军微光夜视头戴系统的发展情况,分析了美军AN/AVS系列、AN/PVS系列以及微光/红外融合夜视镜、夹式热像仪、陆用全景夜视镜、双筒增强型夜视镜、集成视觉增强系统的特点和发展趋势,并对微光夜视头戴系统在高性能像管、固体微光夜视技术和微光/红外融合技术等方面的发展前景进行了讨论,为国内微光夜视头戴系统研制提供了参考。

美军微光夜视头戴系统主要有AN/AVS系列和AN/PVS系列。AN/AVS系列夜视镜主要用于美军固定翼飞机、旋翼机和直升机等机载平台的飞行员,AN/PVS系列夜视镜主要用于美军地面部队及特种战术小组。

美军在大量装备AVS、PVS系列夜视镜的同时,还大力发展了多波段融合夜视增强成像系统。同时还部署了夹式热像仪(COTI),是一种能够快速部署、技术成熟且价格适中的夜视装备。COTI将红外图像投射到微光夜视仪的物镜上,从而实现了微光细节分辨与热源目标突出显示的融合夜视效果。另外还部署的有陆用全景夜视镜、双筒增强型夜视镜以及集成视觉增强系统(IVAS)。IVAS由头部组件、可背负式单兵计算机、交互系统以及3片舒适穿戴电池(CWB)组成。IVAS集成了宽视场昼夜观察、红外/微光融合显示、战场态势感知、敏感目标辅助识别等一系列关键技术,实现了单兵态势感知能力与作战效能的显著提升。但具备AR功能的IVAS需要长期训练才能发挥其效能从而提高作战效能。

微光与微光/红外融合图像的对比
COTI安装到PVS-7夜视仪上的实物图及效果图

美军微光夜视头戴系统的技术特点:(1)高性能像管研发处于领先地位。高性能像管是微光夜视头戴系统的核心部件。目前美军微光夜视装备已普遍换装了三代像管。(2)标准化程度逐步提高。目前美军采用的三代像管外形已逐步标准化,分别是MX10160、MX11769和MX10130。(3)针对不同应用场景,研制了不同型号的微光夜视装备。在结构形式上有单筒单目、单筒双目和双筒双目等;在作战使用方面,AVS系列充分考虑了飞行速度和过载需求,PVS系列则考虑了战场环境的复杂性、信息获取和信息共享的特殊要求。(4)微光夜视装备逐步向信息感知综合化方向发展。

夜视技术作为拓展人眼夜间低照度视觉感知的重要手段,具有广泛的军事应用价值。随着数字图像处理技术的快速发展,微光夜视装备在高性能像管、固体微光夜视技术、微光/红外融合技术等方面还有巨大的发展空间。电子轰击有源像素传感器(EBAPS)逐步成为微光夜视研究的重要方向。随着CMOS生产工艺以及数字电路设计的快速发展,超低照度CMOS固体成像器件的性能指标不断提升。需进一步深化研究彩色融合算法、配准技术、色彩传递以及融合图像效果评价等关键技术,尽可能得到与人眼可见光波段观察景物色彩相吻合的彩色夜视图像;同时研制图像融合处理硬件平台,以提高融合算法的鲁棒性。

该项目获得陆军装备军内科研项目(20212C031781)和河北省军民科技协同创新专项(20355601D)的支持。

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