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美国军方在光电/红外传感器系统的重要性和难度上增加了投入

来源:未知作者:admin 更新时间:2018-05-15 00:44
军事研究学者和行业专家们将多种光电/红外(EO/IR)传感器组合利用,其组合机能远超各部件机能总和,态势感知能力比之前也大幅提拔。 纵观和平史,态势感知已成为交战关心的核心。跟着21世纪疆场不竭朝向收集化、数字化、大数据疆场演变,态势感知对于作战者

  军事研究学者和行业专家们将多种光电/红外(EO/IR)传感器组合利用,其组合机能远超各部件机能总和,态势感知能力比之前也大幅提拔。

  纵观和平史,态势感知已成为交战关心的核心。跟着21世纪疆场不竭朝向收集化、数字化、大数据疆场演变,态势感知对于作战者平安和作打败利的感化比以往任何时候都愈加主要。这就是光电和红别传感器使用的舞台。这些传感器及其数据处置器能为军事摆设供给前瞻。

  军方面对的持续挑战是若何连结光电/红别传感器系统手艺领先。面临战术和手艺上愈加成熟的对手,美国军方在光电/红别传感器系统的主要性和难度上添加了投入,以连结其手艺劣势。

  海军作战总署长官约翰理查森在12月美国海军研究所年度防务论坛上讲到,“当你看到潜在机能和交付机能之间具有的差距,这个差距才方才起头,目前差距并不较着,可能小到有些时候我们以至能够说服本人,认为本人做的还不错。可是能够看到,往前走,差距只会呈递增趋向越变越大。”

  凡是,光电/红别传感器的研发价值仅在实在军事情况练习训练中才凸显出来。“当手艺在研发者手中实现,看到船员投入使用,奇观发生。”理查森说道,“舰队缔造力非常庞大。”

  华盛顿海军海上系统批示部(NAVSEA)海面光电/红别传感系统手艺包管官基斯雷南说,海军舰队认识到了光电/红别传感器的价值,因而其需求越来越大。

  雷南说,“海军海上系统批示部现阶段海上使命的重点工作是多项使命和功能的交叉,如导航、武装防备、水面战、防空和其他保障区域。环节驱动要素是可供给方针昼/夜、大范畴监督的光电和红别传感器活动图像,它能提高用户方针辨识、要挟评估及按照交战法则预判企图的能力,并通过主动跟踪保障兵器利用,通过对准线保障火控方案。传感器还能评价作战结果。”

  美国海军的试验性态势感知系统(SAWS)操纵置于航空母舰舰岛前、后方的2个光电/红别传感器进行360度侦查。

  对于将来机能,海军专家正努力于利用新的光电/红外手艺提拔现有传感器的机能。“态势感知目前成长重点是加强现有传感器的机能(过去次要关心特殊兵器用传感器),配上用于态势感知的附加传感器,为船只提高态势感知能力,”雷南暗示,“分歧船级具有一些差别,但也有类似点。我们正在对传感器尺度化做需求阐发,以提拔其机能并降低整个主舰船的成本。”

  传感器正在成长成同时为兵器系统和态势感知所用。海军带领层但愿将对准和监督传感器用于特定作战使命,因而,海军海上系统批示部正努力于加强上述传感器的态势感知能力,降低特殊用处传感器上的损耗。

  “目前,我们的传感器被各类兵器系统用作点方案,因而面对若何将传感器集成在舰船作战系统与视频传播输中,例如提拔全体互操作性。尺度有助于开放式系统内的集成,使传感器和其他的作战系统元件可更好地集成,”雷南说,“若是我们能够将传感器尺度化,利用通用模块完成态势感知和作战保障将大无益处。有良多重点工作能够做,例如将系统接口和模块品级尺度化,而且将其他的手艺更新周期和维护模块尺度化,如许它们能够在多个平台和系统中利用。尺度化后,有助于实现海军的开放式架构方针,并在利用周期连结合作力。”

  连结手艺领先不只依赖于提高单个传感器手艺,更需要将两个或多个传感器集成在一个元件里,融合原始数据,将平台数据处置转化为可用消息,从疆场批示官到单兵,及时分享整套安装的消息。

  “我们研发的大标的目的是在作战收集实现全态势感知。”威尔逊维FLIR系统公司光电/红外监督产物部市场司理的安德鲁萨克斯顿说,“将来5年中,将会看到每套疆场安装的机能成长显著,不只能够分享批示核心的视野,还可将之传送到其他战域,我认为(相关传感器)的用处将连结相对不变,但会利用分歧的安装批示它们。”

  光电/红别传感器的一个遍及趋向是缩减尺寸、分量和能耗(Size, Weight, and PowerConsumption, SWaP)。“当从更小系统上获得更佳机能,就能够用小型无人机取代大飞机,或用轻型战车取代大型平台。跟着更多传感器成为便携式系统后,更多的使命能够在地面而不是在空中完成。距离和操作前提促成的新系统可以或许让批示者更矫捷地实现方针。”

  上述成长的领跑者是光电/红别传感器结合体的新使用,使用范畴从海军舰艇到特殊操作员。“光电和红外目前或多或少连在了一路,”贝尔沃堡的美军谍报及电子战与传感器项目施行办公室的传感器专家彼得津斯说,“光电传感器白天工作,红别传感器日夜工作,可是光电传感器的观测范畴更广;它更具备互操作性。从持久来看,我们关心更好的传感器、更多的传感器融合和辅助方针辨识(Aided TargetRecognition,AITR)。持续追求有着更大焦平面阵列(FPA)的分辩率更大、能在防区外距离更远工作的传感器。我对真正新型光学启动持思疑立场。在这些传感器上插手更大孔径是个难题。”

  在军用光电/红别传感器手艺中传感器融合是一个大趋向。“所有类型的多传感器融合,以及成立供给非数据产物的软件,是久远成长的环节。它和传感器一样成本昂扬,也需要更多的人力观测每个传感器。解析更大都据需要缩减原始数据和适用消息之间的时间,不然就要投入更多人力。”

  几个次要合同商搭建了品种繁多的平台,融合了大量的焦平面阵列、光电/红别传感器、分歧的帧速度、以及很多喷涌大量数据的通道。如柯蒂斯-莱特防务公司此类的一些公司在分系统成立了数字信号处置高机能嵌入式计较模块,用于捕捉数据,凡是为预数字化,一些是以高带宽格局。一些公司采办了独立模块,一些公司预装了分系统。

  “凡是没有一种处置手艺合用于所有使用,” Curtiss-Wright防务公司的数字信号部高级产物司理马克科图雷说道,“最常见的组合是采用现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Arrays,FPGA),起首抓取光纤流,进行预处置,然后交由通用图表处置安装(General Purpose Graphicsprocessing units,GPGPU)处置每秒万亿次浮点运算,高吞吐量处置和如Xeon D(认知力更强)的英特尔元件能够阐发数据和更改模式,像是一个可以或许进行处置的批示器或批示官。”

  美国海戎服于航空母舰USS Dwight D. Eisenhower上的态势感知系统利用了2个光电/红别传感器,一个笔记本电脑节制站和多个数字视频录像机供给环舰360度视觉笼盖,用于武装防备、导航、搜刮和捕捉操作。

  需将分歧的处置手艺进行特殊混和,以处置光电/红别传感器的高分辩率图像快速数据流。“上面提到的是一种“手艺组合”,(但)每个使用采纳的是现场可编程门阵列、图形处置器等的分歧的组合。并且分歧的主事者倾向于分歧的组合,”科图雷说,“防务中最常见的封装是VPX。若是需要还能够利用更小封装手艺,我们凡是采用工业级芯片并使其顺应极端温度、分歧的振动剖面,并密封防止外来颗粒物。”

  陆军同样在为加强疆场态势感知做勤奋。“戎行在复杂情况中制胜应充实领会态势,这种理念要求光电/红别传感器施行对准使命。还需要更普遍的态势感知,能够用画中画和步距凝望(素质即拼接)来实现。在这里向四周动弹传感器并拍摄多幅图像,然后将其拼接,”津斯说,“我们但愿此后有集成性更好的负载。可能有笼盖很多分歧带宽的传感器,但有一些AITR带有的软件组件能够将输入数据转换成消息,或至多为操作员供给线索。”

  军方在近期及中期关心的是升级原有的平台和系统。研发预算坚苦促使陆军向外寻求合作尝试室,以求得好的设法并开辟最终能够获得让渡的手艺。

  “我们曾经从快速反映力操作模式转移,这种模式会导致更长时间帧去研发手艺。光远端节制器(ORC)是疆场急需的产物,并且在布什时代,有经济实力去处理灭亡问题,”津斯说。

  跟着军用手艺的添加,很多来自贸易范畴的尖端研究迎面而来,它们进行了调整以投合和平需要,可是较之前更为先辈,比特制的军用硬件设备反映更快。制造新系统,使疆场士兵易于利用且直观,密符合作是环节。

  “对更高分辩率、更不变和更好成像机能的要求从未间断。英特尔那些系统的新趋向之一是供给高清图像之外的工具。我们的手艺不只仅是看见一幅清晰的图。而是实现由野外配备做其他决定,” FLIR公司的萨克斯顿说道,“我们的机载、便携式和车载系统为操作员供给切确的方针定位,他们能够与地域批示官分享这些消息。”

  起首是在贸易范畴开辟了用于普遍摆设的高清成像手艺。“在军方普遍采用之前,高清成像出此刻电子消费产物范畴,可是方针的高清热成像是一项更难的手艺。”萨克斯顿说道。“客岁我们推出了一台拆卸来福枪的高清热像仪HISS-XLR,以前这种机能只要高端机载和车载级别,而目前士兵就能利用。”

  海军海上系统批示部专家曾经查验了宽视场分布式孔径传感器和持续360度监督的潜在机能。包罗了大格局、小像素焦平面阵列手艺,拼接传感器图像,集成宽视场传感器和更常规的传感器用于远距离方针识别和分类。

  “利用宽视场的目标是插手主动探测和多方针跟踪机能以获取更广的态势感知,用于兵器系统和作战保障。在它们和窄视场传感器之间插手宽视场和互操作性有一个大的长处,后者可进行更近距离的识别、要挟评估、判别虚假报警等等。”NAVSEA的雷南说,“我们的另一个关心点是采用短波红别传感器改良可见波传感器在海上的机能表示,协助抗衡退化的视觉情况。以及用作带内激光成像,”雷南继续说道,“图像将缓解一些工作负荷并提拔在嘈杂情况的态势感知,有了那些图像,我们就能领会它们的办理与显示体例以避免消息超载。”

  如沿海岸线和口岸内的舰艇所蒙受的攻击所证,海上态势感知不只限于雷达对敌机的扫描或声纳对潜艇的探测。这对于设想用于施行昼/夜离岸、近岸和岸上使命的下一代气垫船特别准确。气垫船操作员在这些使命情况中必需有第一流此外态势感知,不只包含当日能见度,还有浪花、高湿度、雾、烟,以至沙子和尘埃。目前的雷达、夜视仪和视觉手表“三套车”二战之后相对没有变化在海军的气垫登岸艇(Landing Craft, Air Cushion, LCAC)上,不再能满足要求,海军急于为这种登岸艇去寻求新持久的、费用低的光电/红外成像元件。

  按照2015海军一则宣传布告,“光电/红外系统(或近似超光谱成像传感器)通过分辨陆地地形、海洋及航道特征和接触点,例如在平面雷达机能受限的近海岸区域的小型船只和巡查艇,能极大地提高操作员态势感知。” “带有热对比度的超光谱成像系统,例如光电/红别传感器,能够探测和识别概况接触和海滩陆地要挟,这些要挟的雷达特征很是弱。”光电成像、红外成像、NV系统和激光以及测距东西的组合的奇特机能将加强气垫船(Air CushionVehicles, ACV)的作战操作性。

  布告中提到,这个系统还能够有双重用处,用于商用气垫船,渡船、领航船或其他在近海岸或岸上勾当的船只,还有在岸上施行使命的陆军的内河舰和军用车辆。

  “此刻的陆地通俗士兵有一副图像加强目镜,”NVESD司理唐纳德博士在2015 SPIE防务平安和传感会议上说,“近红外夜视镜这个手艺曾经有40年汗青,在放大星光和情况光并在人眼中生成图像方面有杰出表示。没有模仿,没无数字、光入、光出。”

  夜视镜凡是有着操作局限性:没有热容量,没有日夜之间无缝转换,没有远距离察看闭合。NVESD的加强型夜视镜利用了一个视觉加强通道、一个热通道和一个可与相机输出毗连的光学笼盖,在小显示屏长进行图像加强。目前的加强型夜视镜仍然不具备完全的数字化机能。

  我们想要一种设备“无数字化传感器、头盔式显示器或成像仪,由数字式传感器向显示器发送信号。”NVESD的雷歌弥补说道,他的方针是如许一个系统:一个拍照机(位于后部)、一个传感器、鲜明示器、有存储器和回忆容量,能够运转使用软件。“这是士兵的成长趋向,这就是将来。”

  从头回到近凝望/凝望对手成为驱动光电/红别传感器和其他加强型态势感知手艺进展的力量。

  “在整个承平洋上,我们的敌手比起过去的15年愈加精明和火速,”Curtiss-Wright公司的扩科图雷说道,“一切在成长,我想我们也将愈加工致,可是你无法假定我们永久稳居头牌,需要勤奋争取。就像海湾和平时,我们曾接到大量要求抵御热微颗粒的危险。”澳门娱乐-官方网站24小吋澳门娱乐手机版在线澳门娱乐场手机游戏

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