第四节　军用夜视技术

一、军用夜视技术概述

夜视技术是指夜间或低亮度条件下，将微弱的夜天光增强，成为人眼可以感受的可见光的光电技术。夜视技术扩展了人的视觉空间。将夜视技术应用于军事上进行夜间隐蔽观察就构成了军用夜视技术。它主要用于夜间侦察、照相、观察瞄准、车辆驾驶、装备修理、工程枪修和战地救护等。目前，军用夜视技术分为军用红外夜视技术和军用微光夜视技术两大类。

二、军用红外夜视技术

夜间虽然可见光光谱很微弱，但自然界却存在着大量的其它频段的电磁辐射，如红外线的强度就很大。其中星光的光谱中就有两处近红外波段的峰值(12～13μm和16～17μm)。此外，自然界中的一切物体自身都能产生红外辐射(主要在中、远红外波段)。但可惜的是，这些辐射却与我们视觉光谱不匹配，不能引起人的视觉反应。军用红外夜视技术就是为克服人眼在夜暗条件下进行观察所遇到的受视觉光谱范围限制的障碍，设法将不可见的景物红外图像转换为能引起人眼视觉反应的可见光图像，军事的实用产品有两大类:主动红外夜视仪和红外热成像仪。

1．主动红外夜视仪

主动红外夜视仪是用近红外光束照射目标，并将目标反射的红外图像转换成可见光图像，进行夜间观察的仪器。通常由四大部分组成，即望远光学系统、红外变像管、近红外探照灯和高压电源。

2．红外热成像仪

红外热成像仪(简称热像仪)是以接收目标和背景辐射的红外线，并根据目标和背景各点红外辐射强弱形成热图像，然后转换成可见图像供人们观察的仪器。

红外热成像仪的特点:一是隐蔽性好。热像仪的工作方式是完全被动式的，它克服了主动红外夜视仪需要发射红外线才能工作而容易暴露自己的缺陷，能够不受环境限制在“全黑”条件下工作，不易被敌方发现。二是全天候工作。由于红外线比可见光在大气中的传输能力强，因此，热像仪不仅可获得较远的探测距离，而且无论白天黑夜都具有较强的透过浑浊空气、烟、雾、雪进行目标观察的能力。三是能揭露伪装。热像仪是靠探测目标与背景之间的热辐射差异(即温差)来识别目标的，因而使其具有识别伪装的特殊能力，尤其能发现隐蔽在树林和草丛中的人员和武器装备。四是能获得目标的状态信息。热像仪利用温差成像，因此可以对目标过去的行为和动作以及现在的状态，进行分析判断，这在军事上具有重大意义。例如，通过热图像中飞机发动机部位和轮胎部位的亮度对比，可以判断出哪些飞机是正在发动或刚刚停驶的，哪些是一直停放着的。如果目标离开不久，热像仪还能看到目标原停留部位留下的热“影子”，从而判断出目标的属性、特征，甚至去向;五是抗干扰能力强。热成像仪探测的是目标和背景的热图像，因此，对于从一点(或多点)发出的红外线干扰，并不能破坏热像仪对目标的观察效果，因为在目标热图上，可以很方便的判断出哪些是干扰源，哪些是目标。

第一代红外热像仪出现于20世纪50年代末到70年代后期，技术获得突破性进展。此后，第一代热像仪便开始大量出现在世界各军事强国的武器清单中。80年代初，第二代红外热像仪研制成功，到90年代中、后期，技术上也有了长足的进步，目前已成为世界各科技强国竟相发展的目标，正在逐步取代第一代热像仪，成为军事领域内重要性仅次于雷达的侦察和探测设备。目前热像仪主要有:观察仪、手持观察仪、夜视眼镜、武器瞄准具、车辆驾驶仪、装甲战车潜望式驾驶仪、装甲战车瞄准具、潜艇潜望镜、飞机前视红外系统等应用产品种类。其应用范围较主动红外夜视仪和微光夜视仪更广，可用于战术、战役和战略侦察、卫星监视、武器瞄准和制导、各种战斗、运输车辆的夜间驾驶以及飞机夜暗起飞和着陆等多种场合。

三、军用微光夜视技术

白天，在阳光的照射下，环境照度很高，一般在1000～100000Ix之间，在这种条件下，各种不同景物会产生很大的反差，形成较大的对比度，从而为人眼视觉提供了十分理想的观察条件。到了夜晚，光线逐渐减弱，当环境照度低于0．01Ix(相当于1/4月光)时，人眼就很难分辨景物了。但夜间还是有可见光存在的，如月光、星光、大气辉光等，只是它们太弱了(微光)，不足以刺激我们的视神经产生视觉反应。但如果用特殊的设备，将夜晚微弱的可见光谱放大，达到人眼可以正常分辨的地步，就可以完成在夜间观察目标的目的。这正是微光夜视技术需要解决的问题。

所谓微光夜视技术是指直接利用夜间微弱的夜天光(月光、星光、大气辉光等)照明，将来自目标的反射辐射转变为增强的光学图像的技术。利用此种技术制造出的军用夜视器材主要有两种:微光夜视仪和微光电视。

1．微光夜视仪

微光夜视仪是利用夜天光，通过图像增强器的光增强作用，去帮助人眼实现夜暗观察的一种夜视器材。

(1)组成和工作原理。微光夜视仪主要由望远光学系统、像增强器(也称微光管)和高压供电装置组成。基本工作原理是:目标反射的微弱光学图像通过物镜进入微光管，在微光管内经过光电转换，并得到增强，然后呈现在管内的荧光屏上，最后通过目镜，便可以观察到被增强了的目标图像。微光夜视仪是从20世纪60年代开始迅速发展起来的一种被动式的成像技术，它不需要自带光源，减小了体积，减轻了质量，克服了主动红外夜视仪容易暴露自己的缺陷，所以一出现就成为夜视器材发展的重点。目前，微光夜视仪已发展到第四代。

(2)微光夜视仪的军事应用。微光夜视仪在军事上有着广泛的应用，主要可用于:保障夜间观察、监视、巡逻;保障夜间工程抢险、战地救护;保障夜间驾驶各种车辆、坦克和飞机;做为各种武器的夜间瞄准具，保障夜间射击的需要等。微光夜视仪的作用距离从几百米到几千米不等，最大可达6km以上。微光夜视仪由于工作方式属被动式，隐蔽性好、不易暴露，而且体积小、质量轻、耗能低，是比较适宜大量装备的一种夜视器材。但微光夜视仪的作用距离与观察效果受天候条件影响很大，不适宜在有烟、雾以及特别“黑”的环境下使用，受强光的干扰也很严重。因此，其综合性能较红外热像仪差。

2．微光电视

微光夜视仪是摄像后直接显示的直视式夜视器材(摄像和显像合为一体)。优点是:体积小、质量轻、结构紧凑、使用方便，但却只能供单人现场观察，且视距有限。而军事上有很多场合则需要进行间接观察、遥控观察、远距离观察等，为此就需要将摄像与显像分开，于是发展了一种间接观察的微光夜视仪，即“微光电视”。微光电视是图像增强技术和电视摄像技术相结合的产物，它也是利用月光、星光和大气辉光进行夜间观察的一种夜视器材。其结构主要由微光摄像机、控制器和监视器三大部分组成，核心部分是微光摄像机。

微光电视在军事上用于夜间监视、警戒、侦察、火控系统或部队的夜间训练等，其使用方法较其它夜视器材更加灵活，如放置于预定地点，定时或遥控使用，用飞机(直升机)携带投入敌区纵深地区对敌进行监视，将图像进行录像供研究等，这些都是其它夜视器材无法实现的。微光电视的最大缺点是受天候条件的影响较大，在能见度较差的场合观察效果将受到严重影响。

为了提高部队的夜战能力，夜视技术多年来一直是发达国家重点发展的技术领域。美国在这个领域一直占据领先地位。近年来，美国又在微光夜视和红外夜视方面取得了新进展，研制出第四代微光夜视眼镜，开始装备横向技术集成型第二代前视红外传感器，并正在开发增强型微光夜视眼镜、大视场的全景夜视眼镜和第三代红外技术。