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光电转塔二三事☆☆☆☆☆+

        可见光——昼间CCD+微光CCD;
        不可见光——SWIR短波红外+MWIR中波红外+LWIR长波红外;
  激光——激光测距(1064nm/1507nm)+激光指示(808nm/850nm,夜视仪可见)+激光照射(1064nm/1507nm)。
        无论是如下图的加拿大的MX系列,还是美国STAR FILR系列,不管光电球有多少个外部孔径,内部有多少个传感器,本质上都可以分别划分到上述三光之中。而正是这三光成就了光电转塔侦察监视和制导引导功能的核心。

        2.使用激光制导武器的视频画面里,为啥有的可以看到目标上激光点,有些画面如下图却看不到呢?

        从加麻大CMX-15D和土鸡阿塞尔桑CATS等光电转塔宣传手册上可以看到,常用激光制导照射波长为1064nm(1.064um)或者1507nm(1.507um),这个波长显然不在人眼400-750nm波长可见范围内,因此常见的昼间CCD获取的彩色视频画面上通常(通常啊)是看不到的。

        而从转塔搭载的红外传感器波段来看,SWIR短波红外在1-2.5um,MWIR中波红外在3-5um,如下图的画面,LWIR长波红外在8-14um。

        不难看出,激光制导武器的照射激光反光点,只有在使用短波红外波段传感器观察时才能看到,并且在这一波段视频画面通常呈现出黑白特点。
        2.为啥目标身上的激光点如一直在闪烁?
        闪烁则是因为发射的是进行了编码的脉冲激光,常见的编码方式有脉冲间隔编码(PIM)、脉冲宽度编码(PWM)等。

        类似于每个人都在用手电照射不同地点,为了让朋友知道哪束光是自己为他照的,故意以一定规律开-关-开-关手电来进行编码区分(实际当然比这个复杂多了)。

        如此一方面可以确保同一地区内同时使用的多枚激光制导武器攻击多目标(不同闪烁特点),另一方面可以增强弹药抗干扰能力,增大对方的干扰难度。

        论文里说大部分都是都是脉冲间隔编码,通常在8-22hz之间,20hz的多,如此一来因此在短波红外画面里看到的目标表面激光点就是一闪一闪亮晶晶的了,大家仔细观察图二就能看车身上的闪烁,则说明此时传感器画面正好在短波红外波段。
        考虑到近年来人工AI、图像融合处理以及CCD传感器等技术飞速进步,部分型号光电传感器已经可以将不同波段传感器画面融合显示,进而实现在昼间彩色画面中让目标闪烁着的激光斑点及其红外轮廓等情景同时展现的景象。
        4.激光测距和激光制导能不能合二为一?
        目前没见论文提这个,当然可能是我看太少。
        就事论事拉看,我觉得吧,技术上可以,但现实没有必要。
        激光测距是通过激光发射和接收器两者组合进行的一锤子买卖。如图6是亨索尔特的激光测距机,在很多民用小型手持望远镜上也有应用,小巧的结构就能实现1千米内的精确测距。光电转塔中的测距机是单次瞬间发射接收实现测距,因此有着发射功率小(150mW,这个数据忘了那篇文章里看的了),工作时间极(几毫秒就行)短,测距机体积小巧等特点,也不需要额外布置散热机构,但这也导致其为了防止快速过热而不得不限制测距频率,也就是一分钟内只让你测个几十次。
        激光制导则是激光发射器独自长达2-3分钟的漫长工作过程。这里举个两个例子,一是生活中大功率手电夜晚使用时很短时间灯头就会烫手,二是近年来大火的激光脱毛仪即便有着吹风机般的大小尺寸和巨大进风量的散热器,激光器实用瞬间的巨大的发热量也使其只能短时间间断发射。

        言归正传,为了保证制导弹药导引头能够在10千米甚至更远距离上,接收到足够强度目标激光反射回波,激光照射器通常需要以很大的运行功率(0.5-2W 380HD的数据)长时间运行,短时发热极其严重,由此导致的传感器内部快速急剧升温又会降低红外、热成像以及昼间CCD等传感器画质,进而带来连锁恶性循环。因此光电转塔内部通常还要额外考虑红外成像(大都需要制冷)和激光照射器的散热问题。
        可以说激光照射器的尺寸和复杂性远大于测距机,尽管也可以用为照射器配套一个接收器实现测距功能,进而省去测距机及其配套转塔外部孔径,但属实没有必要,因为如图的测距机才1.2公斤重十几厘米长,属实小巧玲珑了。

        5.其他细节
        目前主流无人机和直升机产品大都在15-21寸直径(一般也就是机身穿孔直径)上下和50千克左右重量。转塔正面开孔中,面积最大的通常是需要更大进光量的不可见光红外、热像传感器,并且大都由颜色镀膜;面积中等且透明的大都是可见光的昼间CCD和微光传感器;面积最小,还标注有感叹号的大都是激光通道传感器,具体如图。

        评价光电球好坏的标准和未来发展方向是:看的更远更清晰、图像稳定不漂移、转塔更小更凉快。
        性能差一些的系统包含一个需要插近机身里的球,一个处理机和一个操作手柄,当然也会更大更重一些,典型就是土鸡阿塞尔桑的T-129上用的300T;

        性能好的高度集成,全系统就是一个球(处理机内置在球里,并且球只需要固定在机身上),手柄自己配高度客制化,XBOX手柄都能用如下图,体积更小更轻。例如TB-2上用的加拿大CMX-15D、美国的STAR FILR 380HD、加拿大的MX-20HD。

        在纸面数据尚不如后三者的前提下:
        T-129武直上的300T如图5,是21寸53.4厘米粗,63.3厘米高和95(球)+23(处理机)千克重。
        TB-2/AH-1Z上的CMX-15D如图8,是16.5寸41.9厘米粗,49.5厘米高和51.4千克重。
        安卡-B和P-72反潜机上的380HD如图9,是15寸38厘米粗、47.5厘米高和45千克重。
        P-8A上的MX-20HD是21寸53厘米、67厘米高和84.1千克。

        谁好谁坏不用说了吧,一部小厂造的手机在纸面参数上都干不过大厂手机,实际用起来八成也是干不过后者的

       那么接下来这些实物图里每个窗口是什么用途,大家能猜一猜嘛

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