短波红外应用领域大揭秘-军事领域

短波红外应用领域大揭秘-军事领域

 
短波红外的一些独一无二的特性让它在战争中拥有格外的价值，将短波红外与长波红外融合，以最大化进行目标检测和识别。说说短波红外应用在情报、监视、侦查、军事和保安系统领域的应用。
多光谱应用
不同于传统的单一宽波段成像技术，多光谱、超光谱成像将成像技术和光谱测量技术相结合，获取的信息部仅包括二维空间信息，还包含随波长分布的光谱信息，形成“数据立方”
 
现代潜艇的光电桅杆需要多光谱的成像与检测，是一项非常重要，而且还未在近红外光谱段成像中使用。中长波探测器无法看到海上目标的重要特征，短波红外可以在此提供辅助
 
港口及国土安全防御 -日出时海岸边可见光、热像仪、短波红外成像对比
在视觉增强以及恶劣天气低能见度条件下，短波红外是热像仪的有益补充。热像仪能很好的检测出冷背景下温暖的目标，然而短波红外能很好的识别出该目标是什么，例如（船舶、车辆、人员）。
由于处在热交叉点上，海岸与海水的细节在热成像中都丢失了。短波红外能对反射光成像而不是依赖温度差，海岸线图像脱颖而出，同时由于短波红外的透雾能力，相比可见光相机能捕获更多细节。
夜视系统的发展起源于第二次世界大战，现在已经成为现代战争的核心部件之一。在夜晚条件可以看见的能力，让拥有此项技术的武装力量拥有极大的优势。这些夜视系统依赖于非常低亮度的夜晚的星光和大气层的辉光以帮助成像。
短波红外武装运输车增强夜视系统
当地面武装运输车（卡车、坦克、装甲人员运输车、多用途运输车）需要在全黑的夜晚执行任务时，可以使用短波红外照明的增强夜视系统，在敌方范围驾驶。与中长波红外不同的是，短波红外相机可以穿透挡风玻璃，因此可以装在驾驶间。短波红外相机同样可以被整合加固外壳。
透过雾霾、尘、烟海上侦察应用
短波红外还有一项优点是，它所成的像与人眼所看到的非常类似。这一点，增强了识别能力，减少了潜在的友军误伤。另外一点，装有近红外导航灯的运输车辆，可以让其他运输车辆容易跟随。现代潜艇的光电桅杆需要多光谱的成像与检测。而一项非常重要还未使用的是在近红外光谱段的成像。例如，可见光成像通常无法透过雾霾、尘、烟观察，然而近红外却很容易成像。这种情况下，短波红外相机有着更好的成像。短波红外相机利于火箭的跟踪成像。可见光远距离成像有着大气层畸变以及易受雾霾影响的缺点。对短波红外相机与热成像相机来说，热气的观察非常清楚。
反射光成像海上侦察应用
短波红外一项重要的差异是，它利用反射光成像，而不是热成像。短波红外这个名字，往往会把人带进误区，让人觉得跟中长波红外类似，反应的是物体温度的差异性。因此，中长波探测器无法看到海上目标的重要特征，比如说舰船的名字、船的特征等。
美国弹道导弹防御卫星应用
 
SBIRS有效载荷4号在佛罗里达发射
据美国新闻媒体报道，主要用于导弹监视的空间红外系统(SBIRS)第四个有效载荷，于2018年1月22号从美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射。洛克希德·马丁公司也证实，卫星在佛罗里达发射后，扫描和凝视传感器有效载荷已与美国空军进行通信。此外，这次发射的SBIRS卫星在光学技术上具有重大突破，每一个卫星都包含了短波红外(SWIR)，中波红外(MWIR)和地面传感器芯片。此卫星的目的是进行弹道导弹防御，这包括快速识别弹道导弹发射，通过检测其产生的热废气所产生的特征红外辐射，从而有助于在冲突地区扩大技术情报收集和态势感知。
国土防御、边境线监察偷渡人员应用
随着，美国持续增加它的边境通道、机场及其他进入通道，生物与边界巡天照相机会扮演一个重要的角色。指纹与其他直接接触手段会成为人员识别的最终手段。现在指纹识别的有效性限制于数据库，在于采集指纹库。结果，大多数身份认证由报关员进行面部识别和照片比对。短波红外成像可以在此辅助。
由于全球的反恐战争越来越成为美军的焦点，随之而来的是情报收集工作越来越重要。然而过去侦查实际上更多的在战略层次，而现在则是在战术层次，这需要更高的时间和性能要求，比如识别出一个感兴趣区域内的一个人。很多种方法被提出并付诸实施，但是在最近几年，短波红外技术的特殊性能让它成为在海陆空领域的“新一代”技术。
激光照射系统引导应用
大部分使用的是特种作战人员或者飞行员使用激光照射引导得到。更多的，这些照射系统用的激光都在1550nm的对人眼安全的短波红外波段。在这里，短波红外传感器有着广泛的用途。小、可靠又快的传感器能满足制导系统的需求。
使用GPS知道系统的武器是非常精确的，现代战争要求将伤害控制在最小范围内。因此，战地指挥官寻求一种更高精度的武器。如下图表所显示的，随着精度的提高，弹头的体积和爆炸伤害需求直线下降。这些武器上的GPS制导系统，可以在一个地面短波红外激光指示器及制导系统地配合下获得更高的精度。对没有装备短波红外成像系统的对方是完全隐蔽的，一个良好光线的短波红外激光可以在远距离制导一个足球大小的目标。
制导系统精度的提升不仅仅减少附带损害，同样增强了班的整个能力。在地基短波红外激光和相机系统的帮助下，班组可以巡查更少的区域。这使得班组的活动更为灵活和有效。
激光器用于现代战场上，许多应用于探测目标距离以及引导其他武器系统进行攻击。常见的战场激光器工作在850纳米，1060纳米，约1500纳米。前两个激光类型目前的夜视镜可以发现。 1550 nm激光，一个现代的人眼安全波长设备，用当前夜视技术是不可见的。1550 nm波长范围内的短波红外（短波）地区，因此被认为是隐蔽的，看不见的反对势力。但1550 nm的激光照射在短波红外摄像机里是可见的。对敌人隐蔽，但对装备短波红外成像设备的*是可见的，这种激光器在战场上越来越重要。采用1060nm激光照射的坦克在短波红外下的成像最重要的是短波红外相机能够看到所有上述3种瞄准、探测激光束，随着军方逐步过渡到1550nm的隐蔽照明，短波红外成像越来越重要。
许多传统用激光系统可以见到可见光或红外成像中心十字。在战场上，部署的系统由于磨损，精度难以保证。InGaAs短波红外摄像机可以看到针对激光冲击的目标，确保准确的定位。在雨，雾和雾等诸多不利条件下，短波红外成像依旧持续、无中断。
短波红外探测用于军事和海军
短波红外在军事及海军应用中变得越来越重要，短波红外（SWIR）波长通常定义为0.9μm-1.7μm，有时扩展至0.7-2.5μm。由于短波红外不是热成像——物体在该波段不散发辐射，白天具有很多短波红外光线，并且由于天空辉光现象，夜晚也具有很多短波红外光线。利用反射光及与可见光相近与其它红外波段较远的波长，短波红外成像仪能产生高分辨率的自然图像。较长的波长能比可见光更好地穿透霾、雾、雨，可显示舰船上的字母及涂料，也可消除某些类型的伪装。由于短波红外对人眼、热像仪和夜视镜都不可见，可在保持隐蔽的同时，与主动照明一起使用，可用照射灯或人眼安全激光器照明。短波红外传感器采用铟镓砷（InGaAs）探测器，可在室温下工作，不需制冷。
领先的供应商开始提供标准功能或可选功能的短波红外成像仪。例如空客防务及安全公司，提供OMS200潜艇光电桅杆、直视型攻击潜望镜SERO400和非壳体穿透光电桅杆OMS110选项以及用于水面舰艇的MEOSII。FLIR系统公司为从机载传感器衍生的、封装为独立可直接更换组件（LRU）的多传感器转塔系统SeaFLIR380-HD提供短波红外选项，提供小型系统SeaFLIR280-HD的窄视场观察仪及激光照射/指示器的短波红外选项。这些系统是由FLIR系统公司机载系统制造经验衍生出的适用于舰载环境的海上光电系统的一部分。
无移动部件的全景覆盖
短波红外成像仪也是L-3 KEO公司独具创意的高感知度滨海观测（HALO）全景态势感知和监视转塔的一种可选组件。该系统是一个无移动部件的多传感器凝视系统，能提供360˚的凝视覆盖，可用于潜艇、水面舰艇、陆地车辆以及固定式应用（例如周界监视）。该系统集成了最先进的带有高速现场可编程门阵列（FPGA）的数字成像传感器，可进行实时图像处理和显示，还具有补偿平台运动的稳定功能和消除垂直条纹的数字图像融合功能。L-3 KEO公司称，处理软件使系统能同步实时显示全景图像和缩放图像，也使操作员能选取感兴趣的区域和倍率等级。标准高清彩色电视及红外成像仪具有全景方位视场和70˚（+/-35˚）的俯仰覆盖，标准数字变焦设置提供3倍、6倍和12倍放大。L-3 KEO公司强调，该系统的帧频为30Hz，延迟小于100毫秒。内置传感器和外置惯性测量装置（IMU）为图像稳定提供基准。除了短波红外成像之外，可选功能还包括自动记录、存储及回放，自动探测并跟踪目标，以及提示其他集成在作战系统中的远距离光电传感器的能力。传感器头的直径为28.575cm，高度为40.005cm。
高清成像越来越受欢迎。FLIR系统公司发布380-HD时，他们声称该系统是唯一的全数字、全高清、独立LRU系统。FLIR系统公司强调，该系统的所有传感器都具有兆像素分辨率，如果带有全部可选组件，该系统包括1280×720像元锑化铟（InSb）中波红外焦平面阵列、720/1080彩色CCD电视相机、彩色微光/近红外相机及前文提到的具有同样探测器尺寸的短波红外相机，还带有三个用于测距、照明及指示的激光器。