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保存至快速回贴步兵夜视装备两发展方向受青睐 仍有五大挑战
来源：搜狐军事
作者：知远 吴新建
原标题：步兵夜视装备发展面临的五大技术挑战
　　泰国《亚洲军事评论》2016年第3期发表了彼得&唐纳森的文章：Vision Thing。文章称，随着夜视技术的发展,世界许多国家正在研制将各种夜视技术的长处综合在一起，并同其他侦察手段（如雷达、激光测距仪、毫米波成像器材等）结合起来，能同时在不同波段下工作的、主被动合一的组合夜视系统。文章详细介绍了新型夜视系统研制过程中面临的五大技术挑战。文章编译如下：
　　《亚洲军事评论》报道，通过改进现有技术，专注于研发轻便、耐用、节能、更容易操作、性能更佳的夜视器材，步兵夜视系统正在不断进步，更革命性的变革似乎呼之欲出。
　　在多个有前途的发展方向中，哈里斯公司夜视和士兵系统产品经理、通信系统首席技术专家W?埃里克?加里斯（W. Eric Garris）对两个方向青睐有加：一个发展方向是更小、更轻的直观式系统；另一个发展方向则专注于更好的势态感知能力。他在接受《亚洲军事评论》采访说：“士兵们希望他们的夜视设备有更多功能，而不仅限于能够在黑暗中看到目标，尤其是希望能够与平视显示器的光电安全态势感知能力结合在一起。”
　　数字成像设备，如互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Silicon，CMOS）成像仪正在开始对固有的模拟图像增强领域产生冲击。企业界热衷于这一领域的开发，因为数字输出信号更容易促进诸如跨越数字通信网络的分发和图像融合之类的功能。互补金属氧化物半导体技术被应用于芯片的制造，它能够在相对较低功耗的情况下提供极强的抗扰性，所以制造出的芯片具有极强的抗干扰能力。
　　挑战之一：互补金属氧化物半导体的限制因素
　　然而，加里斯先生警告说，互补金属氧化物半导体使能设备是一种低光度性能和高延迟互相妥协的折衷方案，士兵们需要关注屏幕的刷新率，并且相较于最佳图像增强设备，会消耗更多的能量。期望用数字设备来取代模拟设备是很自然的想法，但是实现这一愿望所需要的时间可能比人们的预期更长。他说：“最快也需要5至10年的时间，因为数字夜视传感器是一次技术上的飞跃。”
　　以色列夜视系统制造商梅普洛光学公司（Meprolight）市场营销副总裁班尼?科基亚（Benny Kokia）指出，图像增强器制造商正在大幅提升其模拟管的性能。他说，这意味着，数字设备正在追逐一个主要性能指标被称为品质因数（Figure of Merit，FOM）的移动目标。品质因数由每毫米对数表示的分辨率与信噪比相乘得到的，现在高性能图像增强管所提供的品质因数值通常在之间。
　　科基亚补充说：“我认为，图像增强管制造商大规模投资于高端管有利于互补金属氧化物半导体技术的突破。”
　　虽然品质因数是衡量图像增强管性能的公认行业标准，但这些数据更多的意味着士兵们在战场上被检测、识别和鉴定（Detection, Recognition and Identification，DRI)的范围。在这方面，科基亚先生认为，相对于诸如互补金属氧化物半导体之类的数字设备，模拟图像增强器仍然有着显著优势。因为后者能够150米（492.1英尺）至300米（984英尺）的范围内实现这些目标，而前者的范围被限定在50米（164英尺）至150米（492.1英尺）之间。他说：“这些差距在民用领域，如狩猎方面是可以接受的，但在战术武器方面不行。如果一家公司提供的互补金属氧化物半导体技术能够在300米或400米（1312英尺）范围内进行检测、识别和鉴定，对于常规模拟夜视镜技术它将是一种真正的威胁，或者至少是一个有力的竞争者。我认为我们必须从现在起，在3年或4年的时间里非常谨慎的关注互补金属氧化物半导体技术，它可能是一个合适的备选方案。”
　　挑战之二：图像增强器的小型化
　　同时，科基亚先生指出，图像增强器的尺寸正在变得越来越小，这主要得益于荷兰Photonis公司生产的直径为16毫米的图像增强管已经开始进军现在由18毫米管主导的步兵市场。科基亚先生说：“我相信，它很难挤进18毫米管主导的市场，尽管采用这一技术对于制造商有一定的好处，因为16毫米管将帮助他们制造出更轻、更小的设备。我认为，除了一些尝鲜者将接受这一技术，主流市场基本上将继续使用18毫米图像增强管。”
　　埃尔比特系统公司埃洛普分公司负责陆地光电和热成像部门的副总裁奥德?本?大卫（Oded Ben David）认为，目前步兵夜视镜市场很稳定，尽管处于科技不断发展的背景下，但是热成像仪市场没有最初预期地那么热。他说：“每个人都以为，所有军队都会为每个士兵配备热成像瞄准具。”这件事情并没有发生，因为成本太高，尽管如此，本?大卫先生认为，情况会随着时间而改变。他补充说：“热成像武器瞄准具将变得越来越便宜，重量更轻并且数量越来越多。毫无疑问，这些条件真的很必要。现在唯一的问题是数量，如果你需要的量很大，就会解决定价点的问题。”
　　本?大卫先生称，这将转化为对包括护目镜、单目观测仪以及瞄准具在内的图像增强设备的持续需求。埃尔比特公司在这一领域的最新产品是XACT-NV32“微小型”单目夜视仪，该设备能够通过合适的适配器安装在武器、头盔上或戴在头上。XACT-NV32单目夜视仪重量不到180克（0.3磅），配备了Photonis公司的XD-4图像增强管和完整的激光照明器，提供40度视场，25毫米的眼睛间隙，250毫米至无穷大的焦距，依靠一枚1.5伏AA或3.6伏锂电池供电，能够工作48小时以上。
　　挑战之三：系统之间的融合问题
　　除了小型和微型无人机搭载的传感器，步兵光电系统对于尺寸、重量和功耗（SWAP）的要求最为苛刻，这使得多传感器系统的实际应用（多个传感器输出的信息被组合生成一个图像）成为一根非常难啃的骨头。哈里斯螺旋增强型夜视镜是极少数实现这一目标的系统之一，Thermoteknix公司和Vectronix公司提供的夹式热成像备选方案也被证明很有吸引力。
　　加里斯先生认为哈里斯公司生产的i-Aware数字化轻型战术机动夜视镜（NVG TM）是近年来技术快速发展的代表之一，该夜视镜集成了摄像头以及提供数字输入/导出功能的通信链路。他还认为以非常坚固（非夹式）的方式将两个或多个传感器集成到设备中，包括为步兵制造融合的图像增强/热成像装置是主要的挑战之一。
　　加里斯先生告诉《亚洲军事评论》的记者，有些军队对这些系统很感兴趣，但除了美国以外，市场仍处于早期阶段。与此同时，科基亚先生对于融合保持了一种谨慎的态度，他表示，他十年前就已经在防务界听说了这个术语，但他并不认为提供给步兵的很多装备已经实现了真正的融合。他说：“目前市场上有夜视镜与非制冷热（成像）结合的系统。然而，如果你想找到一种真正实现热成像和夜视镜融合的系统，结果可能会令你非常失望。目前的挑战是希望打造一种通用的紧凑型系统，既可以安装在头盔上，也可以安装在步枪上。”
　　当客户走进以色列梅普洛光学公司询问融合的问题时，他犹豫不决的告诉他们，该公司没有融合业务，因为该项业务的回报很可能远远低于投资，现有可用的夹式设备能够提供可行的替代方案。他说：“这将耗费产业界数年的时间，而且最终用户要明白，如果他们正在寻找融合的解决方案，他们将要多付出一点，我说的多一点真的是很大的数量，而且还将需要很多年才能引进紧凑型系统。”
　　目前讨论的融合通常集中在热成像和图像增强，但是对于融合来说，这是一个困难的组合，部分是因为后者的模拟性质，但其它的组合，科基亚先生认为，可能会更加迅速地获得成功。互补金属氧化物半导体可能是其中之一，他在接受《亚洲军事评论》采访时说：“它不是很昂贵，能够发展成为一种可靠的技术，我相信在两到三年的时间里可能会为那些寻求融合的客户提供一些答案。但是，当我们谈论热成像和夜视镜的时候，我并不看好这个组合。我认为，市场是不存在的，最终用户都不愿意付出代价。”不过，他也认为，狙击手、神枪手，甚至士兵在近距离战斗中更快识别目标的需求可能会加速融合系统的开发。
　　挑战之四：至关重要的多功能性
　　科基亚先生不断强调在市场的这一领域多功能性的重要性，例如，该公司生产的新的MINIMON（L）单目镜，这是一种配备18毫米图像增强管的单目镜，可以拿在手中，安装在突击步枪上，安装在头盔或其它诸如面罩之类的头部遮盖物上。MINIMON（L）单目镜提供40度视场，同时完整保持了肉眼的外围视野，并配备了红外LED（发光二极管）照明器。
　　MINIMON（L）单目镜是为了响应以色列的战术要求而开发，为了实现MINIMON（L）功能的融合，该公司费了九牛二虎之力。科基亚先生告诉《亚洲军事评论》的记者：“我们花了一年的时间进行研究与开发，才制造出这种能够承受突击步枪后坐力的强大的迷你单目镜。我们面临的挑战是减轻重量&&因为如果你想要把它从步枪上卸下，安装在你的头盔上，你不能让它的重量超过500克（1.1磅）。”
　　该公司没有透露MINIMON（L）单目镜的实际重量，而是将其描述为“非常轻”。这与以色列梅普洛光学公司正在进行的通过新材料的应用以减少夜视设备的重量，而不牺牲鲁棒性的研究和开发工作相一致。同样，这次还是受到战术要求的驱动。科基亚先生说：“这样的要求对于我们是相当大的挑战，因为我们需要再次减轻其重量，提高其耐用性，我们正在尝试各种复合材料。”
　　挑战之五：荧光屏的变革
　　在一个保守的市场，细心地改进既定产品很可能比追求革命性的变革更为成功。以色列梅普洛光学公司的最新举措是改进“猎人”（Hunter）狙击手瞄准具，使其能够在内存中存储射手设置的所有仰角和风偏校正，这源自该公司与以色列国境警察特勤队合作进行的一项研究。科基亚先生认为，每一次切换目标时必须记住点击的仰角和风偏增加了狙击手在高压力情况下的工作量，这可能意味着失去一次命中目标的重要机会，因为目标暴露的时间可能非常短暂。以色列梅普洛光学公司在2015年12月完成了这些改进。科基亚先生还指出了对于在图像增强管中使用白色而不是绿色荧光屏的黑白夜视装置的需求，加里斯先生也指出了这一趋势，并且认为有可能得到普及。“白色荧光粉将会被更大程度的采用不仅仅是一个利基，”加里斯先生说，“尽管没有具体实验信息进行支持，但是用户需要大量的白色荧光屏，主要在特种作战领域。”由于较低的数量需求，目前使用白色荧光粉的图像增强管都比较贵，他补充说，在长远来看，从绿色到白色的转变可能使两种技术的价格更加接近，尽管白色荧光屏仍有可能存在着溢价。
　　未来趋势
　　对于加里斯先生来说，在未来几年最重要的发展将集中于他所谓的网络化夜视镜的完美集成，作为一种部署就绪能力，主要侧重于战场上的士兵昼夜运用图像的能力。传感器融合事实上已经应用在对于尺寸、重量和功耗限制不太严苛的设备上，真正地融合可能最终取决于重大的技术突破，如单个探测器芯片对所有可用的红外波长以及可见光都敏感。
(责任编辑：张玉)
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