欧美陆战部队的夜视系统发展情况

摘要2025年3月11日,“欧洲安全与防务”(ESD)网站发布了题为《步兵夜视系统的发展情况》的报告。本文基于上述报告,介绍了北约各国正在采购的多款先进夜视系统,以提升陆战部队的侦察和作战能力。文章首先阐述了美国陆军和海军陆战队的三款夜视设备,包括增强型双目夜视仪、班组双目夜视仪以及集成视觉增强系统;其次说明了欧洲各国武装部队的夜视设备,包括“米克朗-D”、紧凑型多功能红外双目望远镜、BPS14/Brolis Twins以及XACT nv33;最后概述了美国国防部高级研究计划局的“眼镜式增强夜视”项目及夜视系统未来的发展趋势。


关键词:美国,欧洲,陆战部队,夜视系统,装备采购,系统升级


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概况


长期以来,夜色的黑暗一直是军队的天然屏障,使他们能在不被发现的情况下行进或整装部署。然而,夜视系统(NVS)的出现彻底改变了这一局面。早在第二次世界大战期间,红外侦察瞄准镜作为最早的夜视设备被引入,但它们因体积庞大、不便携带和使用而受到限制。直到20世纪60年代,便携式夜视仪(NVG)的出现才真正开启了夜视技术的新篇章。这种设备能够有效增强环境光,让目标在夜间清晰可见。在越南战争中,便携式夜视仪被广泛使用,其卓越的性能使其在战后逐渐成为全球地面部队的标准装备。如今,现代夜视系统主要基于两种核心技术:热成像(TI)和像增强(I2)。


热成像系统能够探测物体或人散发出的热量,并依据温度差异生成可视画面。该系统的一大显著优势在于,即便在完全黑暗的环境中,它也能正常运行,并且能够穿透战场上常见的遮蔽物,如烟雾。然而,热成像系统也有其局限性。它无法穿透一些经特殊改造的遮蔽物,如现代车载烟幕弹中使用的特制气溶胶,这些气溶胶专门用于掩盖热信号。此外,热成像系统的成本通常高于像增强系统,这也在一定程度上限制了其更广泛的应用。


热成像系统不同,像增强系统需要一定的环境光才能工作,如星光或近红外光(NIR)。该系统首先通过物镜收集环境光的光子,然后将其引导至增强管。在增强管内,光子会击中光电阴极并转换为电子。这些电子随后经微通道板放大,并被投射在荧光屏上,最终形成可见图像。根据荧光屏上使用的磷材料不同,图像的颜色也会有所不同——如果使用绿色磷,图像会呈现绿色单色;如果使用白色磷,则会呈现灰度图。


在传统热成像与像增强技术的基础上,一种创新的“融合式”夜视技术应运而生。其核心在于借助算法将热成像与像增强系统所获取的数据巧妙叠加、深度融合。由此生成的单一数字图像,完美融合了两种技术的优势,呈现出更为清晰、细腻的视觉效果。


夜视系统通常有单目式、双目式、手持式、头盔式、三脚架式和武器式等多种配置方式。目前,北约成员国正在推进多个关键的夜视系统采购项目。



美国


美国陆军和海军陆战队正在采购三种现代化夜视系统。


1.增强型双目夜视仪

2019年,增强型双目夜视仪(ENVG-B)以AN/PSQ-42的型号正式列装美国陆军。增强型双目夜视仪是一款先进的夜视设备,集成了多种前沿技术。它搭载第三代白磷像增强技术,可有效增强低光环境下的视觉效果;配备40°的热成像视场角(FOV),可借助物体热辐射成像,进一步增强夜间探测能力。此外,该设备还具备图像融合功能,可将像增强和热成像图像数据叠加,生成更清晰、更全面的夜视图像;配备3倍变焦功能,可根据需求调整观察距离,以及增强现实(AR)功能,可通过集成的平视显示器(HUD)为士兵提供实时信息。根据美国陆军的测试数据,该设备在150米处探测到人体大小目标的概率不低于80%,在300米处仍可达50%,性能明显优于传统夜视仪。


此外,L3哈里斯智能电池组(L3Harris Smart Battery Pack)不仅为该夜视仪提供电力支持,还承担无线通信功能。借助这种无线连接,夜视仪可以接收实时视频,包括全彩地图叠加层,从而显著提升士兵对战场态势的感知能力。该无线连接还能将零位武器瞄准具的十字线图像和“武器瞄准具家族-单兵”(FWS-I)系统的热成像图传输到夜视仪上,让士兵在隐蔽位置仅暴露武器就能快速锁定目标。这些先进功能的结合使得增强型双目夜视仪成为美国地面部队迄今为止部署的最先进的夜视设备。


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图1.融合模式支持多种显示格式,包括通过增强型双目夜视仪(ENVG-B)看到的如图所示的轮廓模式


美国陆军从埃尔比特系统美国公司(Elbit Systems of America)和L3哈里斯技术公司(L3Harris Technologies)采购增强型双目夜视仪。经过数年的低速初始生产(LRIP)阶段后,美国陆军于2023年授予埃尔比特公司一份不定期交付/不定量(IDIQ)合同。2025年1月,埃尔比特公司获得了该合同下的一份订单,价值1.39亿美元,涵盖增强型双目夜视仪、其零部件以及售后保障服务。2024年4月,美国国防部授予L3哈里斯公司一份为期十年、价值近10亿美元的全面生产不定期交付/不定量合同。L3哈里斯公司分别于2024年4月和2025年1月获得了价值2.56亿美元和2.63亿美元的订单。据L3哈里斯公司称,截至2025年1月,已向美国陆军交付了1.8万套增强型双目夜视仪。


2.班组双目夜视仪

尽管美国海军陆战队的班组双目夜视仪(SBNVG)在功能丰富度上不及增强型双目夜视仪,但相较于原先使用的AN/PVS-14单目夜视仪有了显著的提升,能够提供更出色的深度感和更清晰的视野。班组双目夜视仪既可以手持,也可以夹在头盔上。它融合了基于白磷的像增强技术与热成像技术,并配备了红外照明器,其发出的红外光只能通过夜视设备看到,这使得士兵即使在完全缺乏环境光的封闭空间内也能看清周围环境。此外,班组双目夜视仪的设计还充分考虑了海军陆战队在特殊环境中的作战需求。例如,在低矮天花板的环境中,班组双目夜视仪不仅能向上折叠,还能折叠到头盔侧面,提供了极大的便利性与灵活性。


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图2.美国海军陆战队的班组双目夜视仪(SBNVG)


2019年,美国海军陆战队授予埃尔比特系统美国公司一份不定期交付/不定量合同,旨在为海军陆战队步兵单位配备班组双目夜视仪。2020年,首批步兵单位正式装备该夜视仪。2023年12月,埃尔比特公司再次获得一份为期五年的不定期交付/不定量合同,以持续为美国海军陆战队供应班组双目夜视仪,合同潜在总价值高达5亿美元。


3.集成视觉增强系统

美国陆军的集成视觉增强系统(IVAS)项目自2018年启动以来,一直面临诸多挑战。该项目致力于引入一款基于微软(Microsoft)HoloLens增强现实/混合现实(AR/MR)技术的多功能头戴设备。2021年,美国陆军授予微软公司一份为期五年的研发与评估合同,旨在通过该系统提升士兵在各种作战条件下的态势感知能力和决策能力。该系统的核心组件由三部分构成:类似护目镜的平视显示器、被称为“冰球”的便携式计算机以及联网数据电台。其中,平视显示器集日间视觉、像增强和热成像功能于一身,并依托增强现实技术为士兵提供态势感知支持。“冰球”计算机和联网数据电台则使平视显示器能够与武器上的数字瞄准具无线连接,从而使士兵能在不暴露头部的情况下观察、瞄准和击杀目标,极大增强了士兵的作战灵活性和生存能力。


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图3.美国陆军班长利用集成视觉增强系统1.2版(IVAS 1.2)进行训练


迄今为止,集成视觉增强系统已相继推出了三个版本,分别为1.0版、1.1版和1.2版。早期的1.0版和1.1版在士兵的实际使用中暴露出诸多问题——佩戴体验欠佳,引发了头痛、颈部疼痛、空间定向障碍以及恶心等不适症状,同时在性能方面也存在缺陷,严重影响了士兵的使用感受和作战效能。为了攻克这些难题,1.2版应运而生,其设计专门针对前两代产品的不足进行了优化。1.2版于2024年底完成了相关测试,并计划在2025年初进行更大规模的连级部队评估。此次评估的结果至关重要——如果评估结果积极,将为2025年秋季的全速生产决策提供有力支持,从而为该系统的正式列装铺平道路;如果评估结果不佳,该系统成为美国国防部在册采购项目的可能性将大大降低,不仅严重影响部署进程,甚至面临被搁置的风险。


2025年1月22日,美国陆军合同司令部(Army Contracting Command)发布了一份新的信息征询书(RFI),主题为“下一代集成视觉增强系统”(IVAS Next),旨在从工业界获取有关开发和制造下一代集成视觉增强系统的能力信息,要求相关企业在2025年2月26日前作出回应。尽管该信息征询书明确表示其目的仅用于信息收集与规划,并不构成正式的提案征求书(RFP),且不承诺未来会发布提案征求书,但此举仍然引发了外界的广泛猜测。许多人认为,美国陆军可能会重启该项目的竞标程序。


2025年2月11日,微软公司和安杜里尔工业公司(Anduril Industries)宣布达成一项协议,安杜里尔将接手美国陆军现有的集成视觉增强系统项目,但需获得美国国防部的批准。获批后,安杜里尔将全面负责该项目的生产运营、软硬件开发和交付。作为此次合作的重要组成部分,微软将继续借助自身在人工智能开发领域的深厚实力为集成视觉增强系统项目提供支持,而安杜里尔将依托微软的Azure云基础设施来处理与集成视觉增强系统相关的所有工作负载。


实际上,安杜里尔并非首次涉足集成视觉增强系统项目。早在2024年9月,双方就已开展合作,将安杜里尔的“晶格”(Lattice)软件集成到1.1版和1.2版的集成视觉增强系统上。该软件凭借卓越的数据整合能力,将来自众多外部传感器的海量数据进行高效整合,显著提升了操作员的威胁检测与态势感知能力。此次安杜里尔接替微软,成为集成视觉增强系统项目的主导者,被外界广泛视为挽救当前项目、避免部署进程进一步延误的关键举措,有望为该项目注入新的活力,推动其顺利向前发展。



欧洲


欧洲各国武装部队也正在积极采购先进的夜视系统。


1.米克朗-D

欧洲政府间国防采购机构联合军备合作组织(OCCAR)正在为比利时和德国的武装部队采购“米克朗-D”(Mikron-D)夜视系统。该联合采购与服务合同由塞浦路斯的西昂国际公司(Theon International)和德国的亨索尔特光电有限公司(Hensoldt Optronics GmbH)共同执行。自2021年合同签订以来,联合军备合作组织已成功采购了近5万套“米克朗-D”夜视系统,其中约80%供应给了德国联邦国防军(Bundeswehr)。2024年12月,联合军备合作组织对合同进行了修正,决定为德国联邦国防军额外增加2.5万套设备的采购量。此外,合同中还保留了一个最终选项,可再采购约2.5万套设备,但该选项尚未执行。


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图4.德国陆军的“米克朗-D”(Mikron-D)夜视系统


德国武装部队计划采用一款新型的多功能夜视系统来取代各种旧式系统,从而优化其后勤供应与维护流程。作为一款完全符合军用规格的立体式像增强双目望远镜,“米克朗-D”夜视系统凭借其超轻的重量(不到415克)和出色的性能(16毫米口径镜筒经优化后性能可与更重的18毫米镜筒相当,且拥有40°的视场角),成为了这一计划的理想选择。


对于“米克朗-D”夜视系统,德国空降兵给予了高度评价,认为其在跳伞过程中佩戴舒适且稳固,系统性能可靠。该系统具备以下特点:

  • 配备红外照明器,适用于完全黑暗环境下的操作。

  • 支持多种使用方式,包括头盔安装、头部佩戴和手持操作,且增益可以根据需要自动或手动调节。

  • 具备良好的兼容性,可安装在多种类型的头盔以及视觉增强系统的护罩上。

  • 设计人性化,每个镜筒都可以单独翻转。当士兵使用其中一个镜筒作为夜视仪时,另一个镜筒可以翻转到一边。这样,士兵可以用一只眼睛通过夜视仪观察夜间环境,同时另一只眼睛保持自然的夜视能力(即不依赖夜视仪的直接观察能力),以应对突发情况。

  • 当两个镜筒都翻起时,设备能够紧密贴合头盔,减少轮廓突出,降低损坏风险。

  • 采用一节AA电池供电,续航时间长达24小时,还可以通过连接外部电池组进一步延长使用时间。


2.紧凑型多功能红外双目望远镜

德国武装部队还从赛峰电子与防务德国公司(Safran Electronics & Defense Germany)采购一款手持式紧凑型多功能红外双目望远镜(JIM Compact)。2025年1月20日,该公司宣布获得了一份相关订单。这款望远镜具备多种成像方式,包括中波红外成像、低光环境拍摄以及高清白光成像。其设计轻巧,重量不到2千克,能通过可充电的商用电池供电,标准续航时间为4小时,若连接备用电源组,续航时间可延长至6小时。


在能力配置方面,该望远镜具备:

  • 4倍变焦功能:能够放大目标,使其更清晰可见。

  • 昼夜可见光点功能:可以在白天和夜间通过可见光点来辅助观察目标。

  • 实时拍照/录像及传输功能:可以实时记录图像和视频,并将数据传输到其他设备。

  • 图像融合模式:将不同的图像数据融合在一起,提供更全面的视觉信息。

  • 图像稳定功能:减少因设备抖动导致的图像模糊,提高观察效果。

  • 特定任务包:针对不同的军事任务(远程火力支援、狙击支援等)提供定制化的功能支持。

  • 激光测距和目标指示:能够精确测量目标距离,并在必要时为其他系统(如武器系统)提供目标指示。

  • 数据传输能力:即使在全球定位系统(GPS)或全球导航卫星系统(GNSS)受限的环境中,也能通过多种北约标准接口(如USB、Wi-Fi、蓝牙和以太网)与其他设备进行数据交换。


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图5.士兵利用紧凑型多功能红外双目望远镜(JIM Compact)进行侦察


自2016年问世以来,紧凑型多功能红外双目望远镜已被18个北约国家采用,并与赛峰公司生产的更大尺寸的远程型多功能红外双目望远镜(JIM LR)形成互补。紧凑型多功能红外双目望远镜的设计注重用户体验,其直观的操作界面和符合人体工学的结构,使得操作人员即使在复杂的环境条件下也能高效完成目标监视与识别任务。此外,该望远镜的电子元件和软件会定期升级优化,以确保其性能始终处于最佳状态。


3.BPS14和Brolis Twins

立陶宛的布罗里斯防务公司(Brolis Defence)专注于生产多种先进的光学设备,其中包括BPS14单目夜视仪和Brolis Twins双目夜视仪。这两款设备均以像增强管为核心部件,具备相似的性能参数,但Brolis Twins的视野更加宽广。此外,它们还可以选配红外照明器,从而在完全黑暗的环境中实现可视。


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图6.BPS14单目夜视仪


与许多采用像增强技术的夜视系统一样,BPS14和Brolis Twins配备了自动门控功能以及在强光下自动切断电源的保护机制。自动门控功能能够快速切换像增强管的电压供应,调节进入管内的光量。这不仅确保了光线变化时图像的清晰度,还能防止像增强管因突发强光而受损。设备的电池续航能力极为出色,可支持长达50小时的连续使用。此外,用户可以通过这两款设备清楚看到由其他设备(如瞄准或指向系统)发射的近红外激光光束。


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图7.Brolis Twins双目夜视仪


2024年,立陶宛武装部队订购了价值约1700万欧元的夜战装备,其中就包括布罗里斯防务公司的BPS14单目夜视仪和LP5X激光瞄准设备。这些装备预计将在2025年完成交付。此外,乌克兰武装部队也装备了BPS14单目夜视仪。


4.XACT nv33

2008年,英国陆军引入了AN/PVS-14单目夜视仪,这是一款“头盔式夜视系统”(HMNVS)。尽管目前AN/PVS-14仍在服役,但新型的XACT nv33夜视仪正逐渐进入英国陆军的装备序列。


2021年,英国武装部队与埃尔比特系统英国公司(Elbit Systems UK)签订了一份价值1600万美元的合同,采购其子公司英斯特罗精密有限公司(Instro Precision Ltd.)生产的XACT nv33头盔式双目望远镜。此后,英国武装部队又于2022年11月和2024年10月分别追加了订单,价值分别为1900万美元和1990万美元。


XACT nv33是一款重450克的紧凑型夜视设备,已被多国武装部队广泛采用。它适用于多种作战任务,包括徒步作战、夜间驾驶、跳伞以及深度25米的潜水行动等。其内置的红外照明器可在完全没有自然光的情况下提供辅助照明。单节AA电池可支持设备连续工作20小时。此外,用户可通过特定的头部倾斜动作激活或关闭设备,从而解放双手,更灵活地操作武器或其他装备。


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图8.配备XACT nv33夜视系统的英国高战备部队


截至2025年初,英斯特罗精密有限公司已向英国武装部队交付了3500套XACT nv33夜视设备。目前,这些设备主要分配给英国的高战备部队使用,包括游骑兵团(Ranger Regiment)、第16空中突击旅(16 Air Assault Brigade),以及皇家空军地面团(RAF Regiment)。英国国防部的国防科学与技术实验室(DSTL)确认,随着英国陆军在“未来士兵”(Future Soldier)计划下持续推进现代化进程,XACT nv33夜视仪将逐步扩大使用规模,并最终取代现有的AN/PVS-14头盔式夜视系统。



未来展望


随着技术的不断进步,越来越多的先进功能正逐渐成为主流,这也促使人们对下一代夜视系统提出了更高的期望。如今,数据叠加、增强现实以及与外部传感器(如武器瞄准镜、红外系统和激光目标定位器等)的网络连接,已成为高性能夜视系统的标配。未来的夜视系统将被要求在任何光照条件下都能生成高分辨率(HD)图像,并通过更广阔的视野、传感器融合以及更复杂的类似抬头显示器的数据显示和增强现实功能(例如友军跟踪以及士兵在自己的显示屏上“标记”发现的敌对位置并将数据传输给附近友军的能力)来大幅提升士兵的态势感知能力。为了在网络化战场上充分发挥这些功能的潜力,提升网络带宽、加快数据传输速度以及增强对敌方电子战(EW)的防御能力将变得尤为重要。此外,夜视系统的自动化功能,如自动目标/威胁探测(如探测无人机),也将显著提高士兵在未来战场上的生存能力。


当前,体积庞大、重量沉重的头戴式/头盔式夜视系统给士兵造成了诸多困扰,因为长时间佩戴这些设备不仅会导致颈部疲劳,还可能引发慢性伤害。此外,这些设备通常视野狭窄,且视觉显示方式不够自然,严重影响士兵的头部灵活性和整体敏捷性。为了克服这些问题,美国国防部高级研究计划局(DARPA)启动了“眼镜式增强夜视”(ENVision)项目。该项目将利用最新的平面光学技术和转导材料,开发一种新型的轻便型夜视系统。这种系统摈弃传统上笨重的像增强器,提供更宽广的视野,增强对红外波段的视觉接入能力,并通过轻量化设计减轻士兵的颈部负担。


“眼镜式增强夜视”项目的目标是开发出与普通眼镜大小和重量相当的先进夜视镜。2022年1月,美国国防部高级研究计划局遴选了10个来自工业界和学术机构的研究团队,共同探讨实现这一目标的科学技术手段。具体来说,其中一个团队负责开发多波段、宽视场的平面光学器件和平面图像增强器,以制造出对佩戴者颈部几乎不产生扭矩的夜视系统;另一个团队则专注于探索将红外光直接转化为可见光的新方法,从而实现未来的“无增强器”夜视系统。尽管目前美国国防部高级研究计划局尚未公布该项目的最新进展和后续计划,但将夜视系统微型化以提高佩戴舒适性和灵活性的目标仍具有重要意义。


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