在本文中，俄斐解释了其远程红外(IR)热成像透镜如何成功地集成到反无人机系统(C-UAS)应用中，以帮助检测、识别和跟踪威胁。
近年来无人机的激增对民用和军事实体都构成了潜在的安全威胁。此类威胁触发了新的、迅速出现的反无人机系统(C-UAS)技术，该技术可以探测、识别并消除此类威胁。基于红外(IR)的系统，或在这种多传感器类型的系统中结合红外成像，是一种普遍的技术，能够探测、识别和跟踪小型无人机系统(sUAS)。
Ophir设计和制造精密的远程红外连续变焦镜头，用于集成到一流的C-UAS平台。Ophir透镜给予C-UAS在识别和捕获/瞄准能力方面的最佳优势。
背景
UAS -无人驾驶飞行器(UAV) /无人机-具有多种配置、尺寸和有效载荷能力，在隐身、高度和速度方面具有相同的能力。正因为如此，从C-UAS平台到目标的范围可能相差很大。识别依赖于获得高度准确的视觉线索，这些线索可以由操作员或C-UAS的内部人工智能(AI)编程来解释。
小型无人机即使在近距离也很难被发现。更大、更复杂的无人机可以在更大的有效载荷下飞得更高，并呈现出同样困难的视觉探测。由C-UAS雷达系统引导的红外摄像机提供识别无人机和确定其威胁所需的信息。无人机的威胁可以像监视一个安全位置一样温和，也可以像使用导弹、炸弹或大规模杀伤性武器(包括生物、化学或放射性武器)进行攻击一样致命。
C-UAS平台主要使用无线电干扰系统来禁用无人机与其基站的连接，GNSS干扰来迷惑无人机，或通过压制来自原始基站的信号来欺骗控制无人机。一些C-UAS平台使用动能破坏或净部署。在一些系统中，防空系统用导弹瞄准无人机。在任何情况下，准确的定位都需要准确的识别。俄菲透镜是昼夜远程精确识别的关键要素。
图1所示。C-UAS系统采用光电和红外传感器的组合。
解决方案
C-UAS平台镜头技术规范
任何视觉(EO或IR)系统的主要目标是在目标上提供足够的、聚焦的像素。桑迪亚国家实验室估计，操作员至少需要8(8)像素来确定无人机的威胁*。为了确保目标上有足够的像素，成像系统需要满足以下规格:
- 视野(FOV) /焦距:C-UAS系统需要提供多个视场的镜头。这可以用连续变焦镜头最好地完成。镜头允许人工智能程序优化特定情况下的视野，这是一个没有操作员参与的快速行动系统的关键。适当的视场允许成像系统在目标上有适当数量的像素。这是使用iFOV(瞬时FOV)来测量的，以计算特定范围内每米像素(PPM)。
- 专注:在视场变化过程中保持对焦，以及在快速机动目标上快速保持对焦的能力对于优化跟踪非常重要。
- 图像质量:在整个视场和整个变焦范围内提供清晰清晰的图像对于跟踪无人机和识别潜在威胁非常重要。
- 接口:为传感器提供最佳的机械接口，为控制系统提供最佳的电子接口是集成到C-UAS红外传感器的关键。
Ophir Lens功能C-UAS应用
Ophir是公认的世界级光学设计和制造公司。除了现成的设计，Ophir还与系统集成商合作定制镜头解决方案，以满足任何应用，包括C-UAS。两种Ophir解决方案非常适合于目前正在开发的C-UAS系统的远程识别;SupIR®60 - 1200mm f/4和SupIR®80 - 1200mm f/5.5
视场/焦距:
- 的SupIR®60 - 1200mm f/4具有狭窄的视场，可以识别3公里以上的小型四轴飞行器。它非常适合MWIR 10μm SXGA传感器。
- 的SupIR®80 - 1200mm f/5.5可以在2.5公里以外识别同一架四轴飞行器。它是设计用于MWIR 15μm VGA传感器。这些选择允许集成商根据特定的客户应用定制C-UAS平台。集成这些光学系统为操作员提供了足够的目标像素，以便更快地对威胁做出反应。
图2所示。Ophir最长FL的C-UAS远程连续变焦镜头。SupIR 80-1200mm f/5.5(左)，SupIR 60-1200mm f/4(右)。
图3。SupIR 60-1200mm f/4 MTF性能。
- 图3描述了60-1200mm f/4镜头在NFOV和WFOV下的MTF图。这些图表显示了MTF的矢状(S)和切向(T)分量作为跨焦平面的WFOV和NFOV的不同场位置的空间频率的函数。可以看出，WFOV和NFOV的矢状MTF在整个焦平面上都接近衍射极限，而切向分量较低，特别是在WFOV处。
- 图4显示了SupIR 60- 1200mm f/5.5镜头在NFOV和WFOV下的MTF图。与上述60-1200mm f/4的MTF性能相似，同样在这种情况下，WFOV和NFOV的矢状MTF都接近整个焦平面上的衍射极限，而切向分量较低。
图4。SupIR 80-1200mm f/5.5 MTF性能。
- 专注:Ophir的所有镜头通过变焦过程提供焦点保留。这使得系统能够对感兴趣的目标保持捕获锁定，并提高对无人机威胁的识别。镜头也保持视线(LOS)在整个变焦。
- 图像质量:Ophir以其透镜的卓越设计而闻名。这包括离轴清晰度和在整个变焦范围内提供优秀的图像。Ophir有一个世界级的设计，消除水仙和晕在其变焦镜头。水仙和晕影干扰AI系统识别威胁的能力。
- 接口:Ophir包括OphirSIM™软件，其所有连续变焦和多个FOV镜头，以促进镜头的集成和通信。
Ophir为C-UAS应用提供的产品
Ophir有许多远程红外连续变焦镜头，可用于C-UAS应用。根据具体场景——无人机尺寸、无人机飞行高度、距离等——应该选择合适的镜头。下面的图表展示了我们的镜头对特定无人机目标的识别范围。
结论
无人机和无人驾驶飞机成为现代战场的重大威胁。关键基础设施正成为坏人的次要战场，他们往往打算扰乱公民的生活。虽然这些目标不受军事力量的保护，但C-UAS可以保护它们免受微型和微型无人机的蜂群攻击。热成像系统在C-UAS应用中非常有效。Ophir提供了各种高质量的远程红外透镜，可以成功地集成在这些应用中。
*斯科特·布鲁克斯，“物理安全卓越中心(PSCOE)新兴无人机和反无人机技术”，2019年，桑迪亚国家实验室演讲。
