三代微光夜视技术的最新发展和应用前景

在简要回顾了微光夜视技术发展的历程后指出，“三代微光”作为一种涉及超高真空、半导体、微电子和光电子等学科的基础性高新技术，是目前微光夜视技术研究的工作重点和未来的发展方向。说明了三代微光技术的特点和优势，论证了“发展三代微光与手持式热像仪”和“发展三代微光与发展超二代微光”间的相互关系和策略。     

光电成像系统性能模型的研究分析

论述光电成像系统性能模型研究的作用和重要意义。对光电成像系统中最具代表性的微光夜视系统和热成像系统的性能模型进行了重点研究。详细分析微光夜视系统和热成像系统性能模型研究发展的过程和历史，分别指出微光夜视系统和热成像系统现有性能模型存在的局限和不足。介绍作者新提出的人眼“量子探测器和线性滤波器综合视觉模型”和新导出的微光夜视系统视距探测方程。在对热成像系统现有的探测理论和性能模型分析研究的基础上。提出普遍适用于一代、二代热成像系统的新的阈值预测理论、视距探测方程和性能模型的设想。     

三代像增强器夜视系统的实际性能

采用ＧａＡｓ阴极的第三代夜视器件具有灵敏度高和红外响应好的优点，为系统充分利用夜天光辐射创造了有利条件。本文从这一特点出发分析三代微光夜视系统的潜在能力，并指出影响潜在性能发挥的因素。     

微光夜视技术的进展与展望

微光夜视技术作为主要为夜战服务的军用光电子高新技术，其在现代高新技术局部战争和夜战中的作用和地位变得更加突出和重要。随着微光夜视技术的快速发展和器件、系统性能水平的不断提高，微光夜视技术在未来高新技术战争和信息化战争中将具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。在对国外超二代、三代和四代微光像增强器技术发展思路、管型特点和关键技术进行深入分析的基础上，介绍了国内外微光夜视技术的发展现状和最新进展。结合我国目前的设备条件、元器件性能和技术水平的现状，对我国微光夜视技术的发展方向和重要的关键技术进行了阐述，提出了自己的一些建议和展望。     

三代微光和超二代微光夜视技术的研究和开发

介绍三代微光和超二代微光夜视技术的发展概况：阐明了它们各自的原理、技术特点和关键课题；着重指出了两者间的异同和相互联系。     

三代微光像增强器亮度增益测量装置

 微光像增强器是微光夜视仪的核心器件,它是微光夜视整机性能和价格的决定因素。微光像增强器是在微弱的光线下工作的 ,因此必然是光能放大器。亮度增益是评价微光像增强器光电性能的一个重要参数,它直接影响了微光整机的性能,因此,对像增强器的亮度增益测试技术的研究具有重要意义。文中介绍了三代微光像增强器的亮度增益测量原理和装置,并对测量结果进行了不确定度评定。     

一种改进的直视型微光夜视系统视距模型

针对经典视距模型对于三代与超二代像增强器的直视型微光夜视系统评价方面缺乏差异性,模拟仿真结果在10^-4 lx超低照度下不甚理想这一问题,对现有的经典视距模型进行了三个方面的优化:在系统的传递函数模型加入了人眼的传递函数;基于光阴极与景物的光谱匹配修正了景物在光阴极产生的平均光电子数和光电子对比度公式;在噪声来源中加入了背景噪声项.进而推导出改进的视距模型,并通过头盔系统的实际外场实验结果进行了验证.结果表明,改进的视距模型能有效分辨出超二代和三代夜视系统的识别距离的差异,计算结果更接近实际测量结果.     

国外夜视器材装备与发展

关于国外夜视技术应用与发展已有许多评述。本文仅就外军零到三代夜视系统装备与发展中的一些问题做简单分析。一、主动红外夜视系统 (0代)装备与发展 1.发展简况主动红外夜视系统的核心器件是红外变象管。在二十年代形成了电子光学理论,三十年代出现红外敏感Ag-O-Cs(S-1)光     

微光像增强器的进展及分代方法

介绍了微光像增强器的主要性能指标及其对系统成像的影响。分析了像增强器按技术分代和按性能水平分代的方法。针对欧洲的超二代以及美国的三代/超三代像增强器的主要技术指标,说明了按性能分代的合理性。结果表明,这种分代方法在军用和民用领域的应用中对如何正确地选择像增强器具有实际意义。     

用于微光夜视系统性能评估的新方法

为了全面、科学、合理地评价夜视系统的性能指标和作战效能，避免在野外实测微光夜视仪的过程中投入大量的人力、物力和财力，在微光成像夜视系统阈值探测理论和视景仿真技术的基础上，开发了一个集计算和仿真功能于一体的应用软件，提出了采用三维视景仿真软件作为夜视系统性能评估工具的新方法。该软件可以实现对微光夜视系统夜间成像的仿真和视距的评估。以三代微光夜视观瞄系统为试验对象，对其在不同夜间环境下进行了性能评估和野外测试。通过对结果的分析和比较，证实了该评估方法是实用的。     

Apparent distance theory revision for low-light-level night vision system based on noise factor

This paper introduces basic concept of the detection range of a low-light-level (LLL) imaging system, and on the basis of previous derivation of visual distance detection equation for the LLL imaging system, the influence of noise factor on visual distance of LLL night vision system is discussed emphatically. Image intensifier is the most important part of LLL night vision device and SNR is one of the important parameters of micro-light image intensifier, whose value determines the detection distance and image sharpness of LLL imaging system in low-light conditions. In this paper, using system noise factor relation, by modifying the noise factor, a more practical and perfect horizon detecting equation is established, and the horizon estimation is carried out with the experiment, and the practicability of the corrected Horizon formula is verified. It has a certain guiding significance for improvement of the LLL imaging system and the development of night vision technology.     

光电干扰与微光夜视

微光夜视与激光器几乎同时应用于战场,并各自得到迅速发展。随着战术技术的不断发展,发现战场上的微光夜视与激光器有某种制约关系。同时,微光夜视还受到其它有源和无源干扰。因此,激光夜视技术面临如何对抗光电干扰,尤其是激光加固的重要课题。     

一种改进的微光夜视系统视距探测方程

视距是评估微光夜视成像系统性能的一个重要参数。随着微光夜视探测技术的发展,经典视距模型的视距仿真结果与实测结果出现了一些偏差,特别是在10-3 lx低照度条件下视距仿真结果不甚理想,这对微光夜视仪在实际应用中造成了很大的阻碍。针对这一问题,从微光成像系统成像链路的三个环节对经典视距模型进行修正：考虑大气透过率对微光夜视系统视距的影响并对经典视距模型中的大气透过率因子进行修正;基于像增强器噪声因子对视距模型进行修正;考虑人眼视觉传递特性对微光夜视系统视距的影响,在系统的传递函数模型中加入了简化的人眼视觉模型。进而推导出改进的视距模型。结合野外试验数据,验证了改进视距模型的有效性和实用性,这对于微光夜视系统的设计、评估和应用具有一定的指导性意义。     

微光像增强器的最新发展动向

综述了近年来微光像增强器发展的现状和动向。目前微光器件主要向第四代近贴聚焦像增强器发展，其技术突破一是采用无膜MCP；二是光电阴极采用自动门控电源和红外热像与微光夜视光学融合技术。夜视仪向小巧、轻便和价廉的单兵头盔及单甲双目手持微光眼镜和微光轻武器瞄准仪发展。最后指出微光器件寿命是实现实用化的关键。     

数字微光器件研究进展

数字微光器件作为新一代微光夜视装备的核心器件,相比于传统真空微光器件因具有数字化输出的优势而备受各国重视。本文综述了低照度CCD(charge-coupled devices)/CMOS(complementary metal oxide semiconductor)、科学级CMOS、像增强型CCD/CMOS、电子倍增CCD及电子轰击APS(active pixel sensor)/CCD等数字微光器件的研究现状,分析了数字微光器件的应用情况。最后,提出了微光技术和数字微光器件的发展趋势。     

基于三代微光ICCD成像装置的目标对比度影响因素测试分析

微光夜视整机可以在夜间光照条件较差的情况下,对目标实施有效观察,而夜间观察目标对比度是整机作用距离影响因素中的重要指标。为满足微光夜视整机夜间观察理论分析及试验对目标对比度数据的迫切需求,基于三代微光像增强器具有与星光条件下自然光辐射光谱良好匹配的使用特性,搭建了基于三代微光ICCD的成像装置。并从微光成像系统的能量传递链及光电子成像系统的视觉特征方程分别推导环境光照度和目标-背景反射率比与对比度关系。在暗室和夜天光条件下开展了对比度试验,试验结果证明,当照度处于三代微光像增强器照度-亮度的线性相关照度区间[E_s, E_m]时,对比度与照度无关;对同一目标及背景采集图像,目标-背景反射率越接近1,对比度越小。     

微光和红外融合装备分辨力测试方法研究

在对微光装备分辨力测试和红外装备MRTD测试系统进行分析的基础上,提出了微光和红外融合装备的分辨力测试方案,利用现有的红外MRTD测试系统,通过改造光源、光源的入射光路和靶板,建立了微光与红外融合图像的图像分辨力测试系统,并对该方案进行了分析。分析结果表明,改造后的测试系统同时实现对红外的反射和对微光的透射,对红外温差的测量精度接近0.01 K,对微光照度的测试精度可以达到1 lx, 对融合图像分辨力的测试满足1/62≈0.891的倍数递减要求。