关于光电红外传感器的分析和应用

态势感知一直是交战关注的焦点，21世纪以来，战场空间日益网络化、数字化，数据量越来越大，对于作战人员的安全及作战胜利，态势感知能力比以往任何时候都更加重要。这正是光电红外传感器应用的舞台，这些传感器及其数据处理器通常被看作军队的眼睛。

军队发展的持续挑战是保持光电红外传感器系统的技术优势。面对战术和技术上更加成熟的敌手，美军在光电红外传感器系统的重要性和复杂性上增加了投入，以保持技术优势。

海军技术人员正在维修海军攻击机的机载光电传感器单元。该传感器帮助战斗轰炸机精确投弹

通常光电红外传感器的研发价值只在实际军事环境演练中体现。海军海上秩序指挥部现阶段主要致力于多任务和功能的交叉，例如导航、武装防范、水面战、防空及其他辅助领域的研究。主要推动力是可提供昼夜、大范围目标监视的光电红外传感器的运动图像，它能提升目标识别能力、提供威胁评估能力并通过自动跟踪和火控解算保障火力打击，也可支持打击效果评估。

未来性能

对于未来性能，海军专家关注利用新的光电红外传感器技术优化现有传感器。传感器正发展为能同时为武器系统和态势感知系统所用的。海军领导希望瞄准监视传感器能够执行特定任务，因此海军海上秩序指挥部正致力于增强上述传感器的态势感知能力，以便降低特殊用途传感器的损耗。

保持技术优势不仅依靠提升单个传感器的技术，还需要将两个或多个传感器集成在单个装置中并进行原始数据融合及平台数据处理，将数据转化为可用信息并实现从战区指挥官到单兵的实时信息共享。光电红外监视的发展潮流是分布在整个战场网络间的总体态势感知能力。

缩减尺寸

光电红外传感器的一个普遍趋势是缩减尺寸、重量及功耗。如果有性能较好的小型系统，就可派出小型无人机代替大飞机执行任务。随着更多的平台成为便携式系统，就可在地面执行任务，而不需要在空中完成任务。

光电和红外现在或多或少地绑定在一起，光电传感器提供昼间观察能力，红外提供昼夜观察能力，但光电传感器的观测范围更广。未来我们需要更好的传感器及传感器融合技术和辅助目标识别技术，我们需要分辨率更高、防区外距离更远传感器，这就要求更大更好的焦平面阵列。

海军实验性态势感知系统（SAWS），包括两个放置在航空母舰舰头和舰尾的光电红外传感器，能提供360°监视能力

军用光电红外传感器技术的发展趋势是传感器融合，多种类型的传感器融合及建立相对数据提供产品的软件是长远发展的关键。它和传感器一样成本高昂，解析更多数据需要缩减原始数据与实用信息之间的时间。

传感器处理

最常见的处理技术是使用现场可编程门阵列（FPGA），首先抓取光纤流，进行预处理，然后交由通用图表处理装置（GPGPU）处理每秒亿万次的浮点运算。高吞吐量处理和英特尔元件（如Xeon D）分析数据及更改模式。

美国海军装于航空母舰上的态势感知系统，采用两个光电红外传感器，一个笔记本电脑控制站和多个数字视频录像机提供环舰360°视觉覆盖，用于武装防范、导航、搜索和捕获操作。

军队在复杂环境中制胜需要充分了解态势，这种理念要求光电红外传感器执行瞄准任务。更广泛的态势感知可通过画中画和步进凝视实现。我们希望今后有集成性更好的负载，覆盖多种不同带宽的传感器，一些软件组件能将输入数据转换为信息，或至少为操作员提供线索。

技术嵌入

随着军用技术的增加，许多来自商业领域的尖端研究迎面而来，它们为迎合战争需要进行了调整，比特制军用硬件设施反应更快。制造更直观新系统，使战场识别易于使用，密切合作是关键。

安装在奥古斯塔威斯特兰(AgustaWestland)公司AW189直升机上的SAFIRE 380-HD光电红外传感器吊舱

首先是在商业领域开发了用于广泛部署的高清成像技术。在军方广泛采用之前，高清成像就已出现在消费电子产品领域，但目标的高清热成像是一项更难的技术。去年FLIR公司推出了装配突击步枪的高清热像仪HISS-XLR，具有以前只能用于高端机载和车载级别的性能。

海军海上系统指挥部专家已经检验了大视场分布式孔径传感器和持续360°监视的潜在性能。包括了大格式、小像素焦平面阵列技术、拼接传感器图像、集成大视场传感器和常规传感器用于远距离目标识别和分类。

增大视场

使用大视场的目的是加入自动探测和多目标跟踪性能以增强态势感知并用于武器系统和作战保障。大视场和互操作性的优点是可进行更近距离的识别、威胁评估、辨别虚假警报等等。我们的另一个关注点是采用短波红外传感器改进可见光传感器在海上环境的性能，以辅助视觉环境较差的情况及带内激光成像。图像能缓解一些工作负荷并提升嘈杂环境的态势感知，有了这些图像，我们就能了解它们的管理与显示方式以避免信息超载。

光电红外系统（或类似超光谱成像传感器）通过辨别陆地地形、海洋及航道特征和接触点（例如在平面雷达性能受限的近海岸区域的小型船只和巡逻艇），能极大地提高操作员的态势感知。带有热对比度的超光谱成像系统，能够探测识别雷达特征非常弱的海面及海滩陆地威胁。光电成像、红外成像、夜视系统及激光测距系统的结合能提升气垫船的作战操作性。

征服黑暗

同时，陆军通信电子研究开发和工程中心的夜视与电子传感器理事会（NVESD）正致力于超越美军士兵1990-2000年代使用的夜视系统。这种夜视系统安装在夜视镜上，作为单兵装备的关键部件，夜视镜征服黑暗需要更先进的技术。

夜视镜通常具有操作局限性：没有热容量，没有昼夜之间的无缝转换，远距离观察时没有近摄或特写功能。NVESD的增强型夜视镜使用了一个像增强通道、一个热通道和可与相机输出相组合在一起的光学覆盖范围，在小型显示器上进行图像增强。目前的增强型夜视镜仍然不具备完全的数字化性能。

NVESD专家的目标是这样一个系统：一个位于后部的照相机、一个传感器、光显示器、有存储和记忆容量，可以运行软件。