「硬核科普」士兵的“猫头鹰”：新一代夜视镜（下）

Part.1 增强型夜视镜的发展

2005年4月，ITT公司又从美国陆军研究、发展与工程司令部的采购中心获得一份合同，生产未具体说明数量的增强型夜视镜。据ITT公司称，在为期5年的合同期间，总金额可能达到5.6亿美元。第一年的首批夜视镜合同价值1 000万美元。这些首批夜视镜要经过严格的审查，以确保它们可以装备部队。

AN/PSQ-20的进一步计划是：2007财年第2季度进行使用试验，2007财年第4季度首批装备部队。该装置倍率为1倍，质量0.9kg（包括4节AA电池），可连续工作（像融合）7.5小时，此外像增强器还可再工作7.5小时。要求在150m距离上对人员目标的识别率达到80％，在300m距离达到50％。热成像部分在长波红外波段（8～12μm）工作。

AN/PVS-21夜视镜

STS公司的AN/PVS-21低轮廓夜视镜装有红外部件，可进行像融合

但是需要指出的是，已经有人尝试将像增强和红外热成像结合在一起，用于一些特别型号并已取得成功。在2004年6月的萨托利展会上，探测器技术系统（STS）公司演示了其AN/PVS-21低轮廓（LP:low-profile）夜视镜。该镜采用专利的带通视光束混合器的折叠光学系统，装有热成像摄像头。利用该公司的2750型微型头顶显示器（M-HUD），将红外图像投射到像增强（用第2或第3代管）图像的视场中。STS公司称，这一装置使AN/PVS-21成为在军队中使用的惟一能将两种图像合并的夜视镜。

M-HUD（或同等物）白天也可以使用,它的应用大大扩展了使用者的能力。它可以输入NTSC或PAL制式的视频信号。可以单独使用,也可以与AN/PVS-21联用。它在像增强图像40°的视场中投射进视场大约14°的红外图像。

该显示器模块的体积约为20cm³，夜视镜装上它时增加质量38g。它能够显示来自个人GPS、可穿戴式个人电脑、热成像瞄准镜、前视红外摄像机、车辆上的控制系统的信息。

泰勒斯公司的Lucie夜视镜是另一种低轮廓的夜视镜，内装红外照明器

AN/PVS-21在美国空军、海军和特种作战司令部服役，此外加拿大、德国、意大利、英国和其他一些北约国家也在使用。例如，意大利在2004年订购了500具该低轮廓夜视镜，金额大约为890万美元。2005年2月，意大利又订购900具，价值1 530万美元。意大利特种部队当时使用这些低轮廓夜视镜以支持美国领导的“伊拉克自由”之战，也用于在阿富汗的行动和其他反恐及准军事行动。

夜视镜的好处是可以获得夜视能力，其显而易见的缺点是增加了士兵头部和颈部的负荷。因此，减小其质量和尺寸已经成为夜视镜的发展趋势。为达到减小质量和尺寸的目的，制造商正在致力于减小夜视镜的“轮廓”，即减小其从前到后的尺寸。

夜视镜系统需要很多光学部件来引导光线，使光线从输入窗经过像增强器到达输出窗进入人眼。这不仅影响到系统的质量，也影响其性能，因为每一个光学零件都吸收一些光，这就意味着减少了光的输出。解决这一问题的方法之一是减小光学系统的质量和尺寸，这一问题使许多工业部门的工程师忙碌不停。

目前夜视镜的质量和尺寸减得较好的产品有探测器技术系统公司的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，还有ITT夜视公司的新型MINI-B夜视镜，2006年2月在新加坡举办的亚洲航空展会上第一次看到这种夜视镜。

挪威西姆拉德光电公司的低轮廓GN系列夜视镜质量较轻，最近已向委内瑞拉销售

Part.2 数据插入

法国陆军装备的Lucie夜视镜采用18mm XD4、Hypergen或第3代像增强管，能自动控制亮度，视场51°。该系统还有4倍或6倍的可快速安装的镜头。该夜视镜内装有红外照明器，在光线很弱的情况下使用时可以改善其性能，而且可在近距离观察时提供照明。

挪威西姆拉德公司的GN系列夜视镜以获得专利的光学结构为基础，缩短了从前到后的尺寸，提高了使用舒适性。GN系列夜视镜可配用18mm第2代或第3代像增强管，内部也装有红外二极管以强化性能。

Vectronix公司生产的像增强装置最近增加了质量轻的BIM4夜视镜。其研制工作已经完成。它可配用18mm第2代、2＋代、XR-5、第3代等多种像增强管，有亮度自动控制和亮点投射型，还有最新的自动门控型。

BIM4被描述成“供未来士兵使用的紧凑型单目像增强装置”，这种安装在头盔上的装置可以选装一种输入模块。通过该模块，数据和图表可以送进士兵的视场，添加到夜视景象中，在网络中心战时代这是一个重要的功能。

该公司强调，BIM4的单目设计、质量轻以及前伸尺寸较短等特点，减轻了脖子的紧张程度，而新的头盔座在后部装电池，可起到平衡的作用，又进一步减轻了脖子的受力。该头盔座允许士兵将夜视镜放在任一只眼睛的前面，让另一只眼睛适应黑暗，以对周围保持很宽的视场。

ITT公司的F2525 MINI-B（Miniature Individual Night Imager－Binocular，微型单兵夜间成像仪－双目镜）是从F5050型（AN/PVS-23）发展而来的,供需要更小、更轻装置的特种作战单位使用。据ITT公司说，MINI-B保持双目结构，每个目镜可以独立校正，性能比单目夜视镜好。

ITT夜视公司的最新MINI-B型夜视镜型号为F2525，在2006年亚洲航空展上首次亮相

MＩＮＩ-B比AN/PVS-23轻14％，由一节AA电池供电，在20m深的水中也可以使用。既可装在头盔座上使用，也可作为手持单目镜使用。ITT公司称，新的头盔座减小了夜视镜的力臂，感觉比较轻。

许多公司正在努力将数据插入功能引入他们的系统。这一需求是由这些年在全世界迅速发展的“士兵现代化”计划牵动的。实现这一需求的技术已经存在，例如前面提到的STS公司的AN/PVS-21系统。用传统的方法，采用“通视”或头顶显示器光学系统，可以做到这一点，但带来的问题是增加了质量，而且使用和维护非常复杂。

除了数据插入之外，还出现了记录图像、以数字格式提供给使用者并将它传回指挥网络的需求。将像增强器与CCD（电荷耦合器件）或CMOS结合在一起，并在系统中加入相关的电子装置，可以实现这一要求。这些电子装置装有软件以优化图像，可插入符号和使用者从战场数据电台接收的信息，并在一个质量非常轻的装置中将它们整合在一起。这是真正的创新。

Part.3 未来士兵计划

在这一领域的大多数角色是在美国国防部牵头下参与这项工作的。他们参加士兵计划执行办公室2004年5月推出的“先进夜视镜”计划（实际上是数字ENVG）和ITT公司的“强化的像增强器”（EI2）合同，以支持美国陆军的“未来部队勇士”计划。

EI2系统将会产生取自战场的电子图像，这种图像可以传送给其他使用者和远距离的站点。ITT公司正在为一种安装在头顶的摄像机研制探测器和电子装置。EI2合同要求2005年底交付完整的一体式样机，2006年中交付工程样机。

Vectronix公司的BIM4夜视镜的低轮廓物镜/像管组件。BIM4质量轻，是为“未来士兵”设计的

按照美国陆军的技术路线图，ITT公司正在为增强型夜视镜研制“数字升级包”，采用先进的图像处理技术，以提高图像的清晰度和士兵的态势感知能力，还要通过指挥网络输入和输出数字文件（引入数据/地图）或图像。ITT公司研究解决的问题包括电能消耗和头顶显示器。

诺斯罗普·格鲁曼电子光学系统公司在这方面的研制工作并未停滞。2005年3月，该公司已经生产出一种新的模块式数字ENVG，减小了尺寸（长度减到160mm）、能量消耗和质量（减到1.45kg）。作出的改变包括：采用新的“微小”非致冷长波红外探测器、先进的数字成像算法，简化了菜单操作。同时，诺斯罗普·格鲁曼电子光学系统公司的数字像融合工作也得到美国陆军的认可，以“融合的多频谱武器瞄准镜”（FMWS）的形式找到了别的用途。2004年10月，该公司的首批FMWS交付给了用户。

到写这篇文章之时，士兵计划执行办公室已经选定了一个合同商和系统，但是预计要到2009～2010财年才进行数字ENVG的研制和演示。

在欧洲，Photonis-DEP公司经过研制，已经将像增强器、CCD/CMOS、以及摄像头控制装置组合进一个管形壳体中，其外形尺寸与AN/PVS-7管的尺寸相同。

这一数字成像方法的变革成果“巨大”，其具有如下优势:

●数字图像是合成的。将像增强器输出的数字图像与热成像瞄准镜输出的数字图像合成，可以生成真正意义上的完全逼真的夜视图像。

●数字图像可以再进行稳定处理。如果坐在行驶于崎岖道路上的车里，而图像稳定，驾驶员就会感觉好像是在夜间高速公路上开车。

●数字图像可以投射。这主要应用在装甲车辆驾驶员显示器上，老式的坦克驾驶员潜望镜是以光学系统为基础的。现在可以研制出一种新的系统，其外部轮廓（在坦克的外面）很小，在坦克内部的装置也很小、很轻。如果在车外有合适的探测器，并使它360°高速旋转，驾驶员就能观察所在位置周围的情况（实现这种设想的折中办法是使用多个探测器，而不只旋转一个探测器，若干个这样的项目研制工作已经在进行中）。

●数字图像可以传送。将图像传送回指挥与控制中心，能够为上层决策提供依据。

数字化的冲击并不意味着从现在开始的5年以后，现有模式的像增强器（以及用它制造的夜视镜）将不再需要。将光子转换为电子并增加电子数量对各种应用都是基本的技术。弗卢恩预计会双轨（标准的和数字的）并行。他说：“这意味着，我们将继续关注现有像管所能进行的改进，但是我们也将努力数字化。”

显而易见，美国的数字像融合正在顺利进展，而欧洲正紧随其后。毫无疑问，当数字化从实验室转移到战场上的士兵身上并得到充分应用时，夜视镜的外观和技术都将会有一些变化。

那就是说，在未来许多年内仍将用像增强管制造成千上万的夜视镜，这些夜视镜将继续在军队中使用。许多夜视镜将尽可能被翻新和升级。“拥有夜晚”是基本军事战术即突然袭击的主要元素。

（本文发表于《轻兵器》2007年第2期上半月刊，公众号文章有删改）