军用车辆夜间驾驶装备发展现状与展望

【装备理论与装备技术】

军用车辆夜间驾驶装备发展现状与展望

蔡滨1,曹巍2,李斐如1,付康1

(1.驻五八〇八厂军代室，山东 泰安271000； 2.总装南京军代局，南京210024)

摘要：随着陆军全天候高机动作战的需求不断增强，作为支持陆军车辆平台全天候机动的重要技术装备，军用车辆夜间驾驶装备的性能需求不断提高。介绍了夜视技术的发展及其军事应用情况，分析了不同类型夜间驾驶装备现状与优缺点，结果表明：在坦克、装甲战车等领域，红外热像仪的优势日趋明显；而对于常规军用车辆的夜间驾驶，头盔式夜视仪更加便捷。在研究各国夜间驾驶装备最新进展的基础上，探讨了夜间驾驶装备未来发展趋势，为军用车辆夜间驾驶装备的论证与发展提供了参考。

关键词：军用车辆；夜间驾驶；装备; 红外热像仪; 夜视技术

收稿日期：2014-11-25

作者简介：蔡滨(1985—),男，博士,工程师,主要从事军用车辆领域研究。

doi:10.11809/scbgxb2015.06.008

中图分类号：U27

文章编号：1006-0707(2015)06-0029-05

本文引用格式：蔡滨,曹巍,李斐如,等.军用车辆夜间驾驶装备发展现状与展望[J].四川兵工学报，2015(6):29-32.

Citationformat:CAIBin，CAOWei，LIFei-ru，etal.DevelopmentStatusandProspectofMilitaryVehicleNightDrivingEquipment[J].JournalofSichuanOrdnance,2015(6):29-32.

DevelopmentStatusandProspectofMilitaryVehicle

NightDrivingEquipment

CAIBin1，CAO Wei2，LI Fei-ru1，FU Kang1

(1.MilitaryDelegateOfficeofFactoryNo.5808,Tai’an271000,China;

2.NanjingMilitaryDelegateBureau,Nanjing210024,China)

Abstract:As the requirement of all-weather mobile operations increases, higher property of night driving equipment which supports all-weather mobile operations of military vehicle is required. The development of the night vision technology and its military application were introduced and the current situation of different night driving equipment and their merit and demerit were analyzed. The results show that thermal infrared imager presents more superiority in tank and armored car than low-light-level equipment and the helmet night vision system are more suitable for normal military vehicles. The prospect of night driving equipment was discussed to provide a reference for the night driving equipment demonstration of weapon system based on the analysis of the latest development of night driving equipment all over the world.

Keywords:militaryvehicle;nightdriving;equipment;thermalinfraredimager;nightvisiontechnology

随着新军事变革的不断发展，对陆军部队提出了灵活、高效、精确的要求。在这样的战略背景下，陆军装备不断向机械化和信息化发展，而车辆平台已成为保障陆军机动的主要平台。夜间驾驶装备是支持军用车辆全天时、全天候机动作战的重要辅助装备，对其性能和数量的需求不断提高。夜间驾驶装备的性能与夜视技术的发展密切相关，西方国家在夜视技术领域一直处于领先，且对我国进行技术封锁[1]。近年来，我国通过技术引进等方式跟踪国际先进夜视技术，取得了长足进步，但与西方国家相比仍存在代差[2]。因此，研究西方夜视技术的发展及其军事应用，分析各种夜间驾驶装备现状与优缺点，跟踪发达国家新型装备的发展趋势，对我军用车辆夜间驾驶装备的论证与发展具有重要借鉴意义。

1夜视技术的现状和特点

夜视技术是基于军事需求发展起来的一门技术，按作用形式可分为主动夜视技术和被动夜视技术。

1.1主动式夜视技术

主动式夜视技术利用红外光源照射目标，接受反射的红外辐射并转化为人眼可观察的图像[3],具有目标与背景的反差大，成像清晰的优点。

1.2被动式夜视技术

被动式夜视技术是利用如月光、星光、夜天光、热等自然光线，加以放大增强或转换达到可视目的[4]。这种技术仅依靠物体本身发出的光线进行识别，也称无源夜视技术。依据原理不同分为微光夜视技术和红外热成像技术。

1.2.1微光夜视技术的发展及其军事应用

微光夜视技术基于光电子成像的原理，将人眼不能或不易看到的X光、UV光、极微弱星和近红外辐射等，通过各类微光像增强器和微光CCD成像器件进行光谱和光电转换、图像增强、处理、显示，从而克服人眼在夜间等低照度环境下的视觉限制[5]。军用微光夜视装备诞生于20世纪60年代[6]，随着核心部件像增强器从第一代发展到第四代[7-9]，微光夜视装备性能和战场适应性不断提高。

1.2.2红外热成像技术的发展及其军事应用

红外热成像技术的基本原理是通过接收物体发出的远红外光线，基于目标与背景的温度及辐射发射率的差异，逐点测定辐射强度，形成肉眼可见的热图像[10]。红外热成像技术的发展与红外探测器的发展密切相关，第一代红外探测器是20世纪60年代出现的线列扫描器件。20世纪70年代至80年代，随着二维红外焦平面阵列(IRFPA)器件开始出现，红外探测器进入第二代发展阶段。20世纪90年代以来，集成化的焦平面阵列红外探测器不断发展，探测器的元数不断增加，性能也极大提高，并不断向超大规模阵列和多波段复合方向发展[11]。例如，美国为E-2C预警飞机研制的红外搜索和跟踪装置，采用了工作于3.4～4.8μm和8.2～9.2μm的双波段凝视焦平面阵列[12]。

红外热像仪具有观察距离远、环境适应性强等优点，在各国军队中广泛应用。美国研制的基于二代红外探测器的ANS/PAS-13型“热力武器瞄准器”，逐步取代AN/PVS-4和AN/PVS-5微光瞄准具[13]，其对人员的探测距离超过1 100m，对车辆为2 200m。俄罗斯的“航空模块”热像仪对人的探测距离为8km，识别距离为3.5km；对装甲目标的探测距离为10km，识别距离为6km[14]。

综上可知，目前应用于军事领域的夜视技术以微光夜视技术和红外热成像技术为主，这2种技术各有其优势和不足，且均在不断发展。不同武器平台在进行夜视装备论证时，通常根据其观测需求、作战环境要求、性价比等综合考虑，选用一种夜视装备。

2军用车辆夜间驾驶装备发展现状

新军事变革以来，陆军的作战使命和作战形式不断向快速、高效、精确发展，全天候、高机动作战成为常态。各型军用车辆平台是保障陆军高机动作战的基础，因此，支持陆军全天候机动作战的夜间驾驶装备获得了巨大的发展。随着探测器件更新换代和使用性能的不断提高，出现了多种形式的夜间驾驶装备，主要有潜望式、电视式和头盔式等。

2.1潜望式夜间驾驶仪

潜望式夜间驾驶仪固定在驾驶车辆上，物镜露出车体表面，使用人员在内部通过目镜对夜间道路或场景进行观察。这种夜间驾驶装备通常体积大、质量重，且与车辆固定，目前主要应用于步兵战车、主战坦克等。

随着低成本的非制冷红外热像仪不断发展，军用车辆夜间驾驶仪越来越多地采用红外热像技术。2004年，美国DRS公司开始生产用于多种前线作战和战术轮式车辆上的红外热成像夜间驾驶仪，并大量配备于Bradley战车，AbramsM1坦克，Comanche装甲等各类型地面车辆。该驾驶仪能够穿透烟尘、薄雾和黑暗，探测距离110m站立的人以及距离1 200m的静止车辆。同年，英国陆军未来指挥和联络车项目也采用了400多套Thales公司的红外热成像夜间驾驶仪[15]。德国蔡斯光电子公司研制的KLPTW潜望镜采用了非制冷红外探测器的热像仪，装备于主战坦克用于夜间观察和驾驶。荷兰陆军的非制冷红外热像仪对坦克的探测和识别距离分别达到2 240m和790m。

可见，在坦克、战车等需潜望观察的陆军装备领域，美欧等军队已逐渐采用非制冷热成像夜间驾驶仪替代原有的微光夜间驾驶仪。

与此同时，红外热像仪对路况识别具有不确定性，不能有效地区分沟鸿、雪地等特殊环境，在一些环境条件下的使用受到限制，且由于受到技术封锁，国产红外热像仪的价格仍相对较高。而微光夜间驾驶仪能够克服上述不足，满足特殊环境的使用要求，因而采用超二代微光像增强器的国产潜望式微光夜间驾驶仪仍有一定市场，装备于国产各型军用车辆。

总的来说，红外热像仪和微光夜视仪在潜望式夜间驾驶装备领域成竞争之势，且红外热像仪的优势日趋明显。

2.2电视式夜间驾驶仪

电视式夜间驾驶仪是基于光电探测器件发展而来的具有视频摄取、显示或传输的一类车辆用驾驶装备。其主要原理是将红外或微光探头固定于车的外部，观察的景象经探测器转换为电信号，通过线缆或无线通信设备将电信号传输到车内终端显示器[16]。如法国在坦克中使用的“卡纳斯特”微光电视系统，使用人员可通过终端显示器对外界景物进行夜间观察。电视式夜间驾驶仪具有人机功能好，观察舒适、方便，不受车辆颠簸影响，可兼顾观察车内亮仪表等优点。还可将探测的战场环境信息传输到远距离终端，实现战场信息共享。

但由于电视式夜间驾驶仪具有图像传输和显示功能，成本较高、维护要求复杂，更多用于夜间侦察、监视敌大型重要目标，较少用于常规军用车辆的夜间驾驶。

2.3头盔式夜间驾驶仪

头盔式夜间驾驶仪佩戴于使用人员头部，体积小、质量轻成为产品特点和优势。由于远红外光线不能穿透玻璃介质，红外热成像技术不适于头盔式夜间驾驶仪，所以头盔式夜间驾驶仪主要采用微光夜视技术。

国外从2000年以后研制装备的头盔式夜间驾驶仪均采用了折叠光路光学系统，体积小、质量轻、物镜目镜突出量小，重心贴近面部，更适合较长时间头戴使用[17]。如法国研制的Lucie夜视仪(见图1所示)，采用了最先进的折叠光路光学设计技术，光轴方向尺寸小，质量轻，于2002年开始装备北约部队。其外形尺寸为79mm×130mm×80mm，主机质量为430g。

图1　 Lucie夜视仪

近年来，国内新型头盔式夜间驾驶仪采用折叠光路光学设计技术，在视场、体积、质量、分辨力等性能指标方面达到或超过法国Lucie夜视仪的水平。

总的来说，上述3种形式的夜间驾驶装备中，潜望式夜间驾驶仪必须将双眼贴到其目镜上观察，通过转动内部棱镜达到周视或俯仰观察效果，不能进行装备位置的调整，使用人员受限较大。电视式夜间驾驶仪成本较高、使用和维护的要求复杂，较少应用于常规军用车辆的夜间驾驶。头盔式夜间驾驶仪可随使用人员头部自由转动，观察没有盲区，便携性好，适应于各种车型。同时可以增加辅助照明等功能，用于夜间维修、近距离观察等。鉴于其军事经济效益较为明显，目前我军已大量装备头盔式夜间驾驶仪。

3夜间驾驶装备的发展趋势

各型车辆装备的夜间机动离不开夜间驾驶装备，因此，夜间驾驶装备的研发一直受到各发达国家的高度关注和支持，发展也异常迅速。目前，主要呈现出高效化、轻便化、综合化和信息化发展的趋势。

3.1高效化

随着探测器件的灵敏度、信噪比不断提高，夜间驾驶装备也不断向探测距离更远、分辨力更高的高效化方向发展[18]。例如，德国Schmidt&Bender公司研制的“黑夜猎人”夜视仪(见图2所示)，采用了先进的XR5像增强器，极限分辨力达70lp/mm[19]。ITL公司的ExplorerII夜视仪对人员探测距离达6km，识别距离达2km。

图2　“黑夜猎人”夜视仪

3.2轻便化

为适应陆军高机动作战的整体要求，夜间驾驶装备不断向轻便化方向发展，其目标是减小体积、质量，增大视场，增加通视能力。如美国研制的AN/PVS-21增强型夜视仪(见图3所示)，采用折叠光学系统，将2个像增强器垂直安置，减小了突出量，步兵佩戴这种眼镜可以完成跳出车辆、快速跑动、扑向地面、旋转身躯等动作[20]。

图3　 AN/ PVS-21增强型夜视仪

在增加视场、减少人眼观察限制方面，美国研制了视场80～100°且不降低影像分辨率的宽视场夜视仪(PNVG)[21](见图4所示)。这种眼镜采用4支直径16mm的像增强器及特殊光学系统结构，使驾驶人员而不必转动头部即可看到更宽的视野。

图4　宽视场夜视仪( PNVG)

3.3融合化

综合化是将多种夜视技术应用到同一夜视装备中，充分扬长避短，提高夜间驾驶装备的战场环境适应性[22]。

随着InGaAs焦平面阵列探测器的不断发展，实现了微光/短波红外的图像融合，增强了战场信息的识别能力[23]。美国基于图像融合技术研制了AN/PSQ-20(ENVG)(见图5所示)，已装备陆军[24]。

图5　 AN/ PSQ-20夜视仪

艾克聪[25]提出的红外转换微光像增强器，将微光夜视技术扩大到近红外(0.8～1.7μm)和中红外(3～5μm)波段，不仅有热成像技术探测距离远和大气传输特性好的特点，而且可利用微光夜视技术的电子聚焦和倍增等功能，达到宽光谱响应(至近红外、中红外)，实现微光与红外兼容。

刘磊等[26]研制的激光助视/微光夜间驾驶仪，将激光助视与微光夜视技术结合，在低照度条件下(10-3lx以下)使用激光助视，使微光成像系统的探测阈值延伸到10-4lx以下，提高了其在恶劣天气条件下的观察效果。

3.4信息化

随着基于信息系统的作战指挥体系不断完善，夜间驾驶装备作为战场信息节点的作用逐渐凸显，使其向信息化方向发展。一方面，夜间驾驶装备可以对作战单元所获取的战场图像信息进行监视和记录，并将图像从战场传送到指挥中心。指挥中心根据从战场传回的信息，掌握和分析战场态势，从而掌握信息的主动权。

另一方面信息化的夜间驾驶装备还可对战场信息和接受到的指挥信息进行显示。例如美国的AN/PVS-21夜视仪、瑞士的BIM4夜视仪以及法国的MINIE夜视仪(图6)均嵌入了小型平面显示器[27,28]，可将数据信息叠加在场景图像上，扩展了佩带者的信息获取能力。

图6　 MINIE夜视镜

4结束语

夜间驾驶装备是支持军用车辆全天时、全天候机动作战的重要辅助装备。在坦克、装甲战车等领域，红外热像仪的优势日趋明显；而对于常规车辆的夜间驾驶，头盔式夜视仪更加便捷。

在红外热像仪领域，我国需要缩小代差，降低成本；在头盔夜视仪领域，尽管现有装备能够满足军用车辆夜间驾驶的需求，仍需发展像增强器技术，跟上高效化、轻便化、综合化、信息化的发展步伐。

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(责任编辑周江川)