在現代戰爭條件下，應對高科技戰爭下對單兵作戰的要求，單兵裝備的高技術化就成為必然選擇；作為單兵的「眼睛」，必須具備晝夜和低能見度條件下通用可視能力，這就使熱像儀成為了單兵高技術裝備的首選。
單兵熱成像裝備的使用平臺簡單，使用的器件可以從國際市場上購買，發展門檻相對較低，能夠研製和生產此類裝備的國家較多，具有獨立研製和生產此類裝備的核心器件的國家有：美國、英國、法國、德國、以色列、俄羅斯、日本、加拿大、瑞典、瑞士、荷蘭、西班牙、土耳其、波蘭、保加利亞、新加坡、韓國等。
目前，步兵作戰已經從傳統的以步兵作戰單位之間、單兵之間的協同、步炮和步坦、空地簡單協同、單兵獨立作戰等模式，發展成與空軍、海軍、陸航、裝甲兵和炮兵等軍、兵種的聯合作戰。步兵也從一個直接進行火力作戰的單元轉變成一個信息獲取和火力作戰單元。為此，美、歐等國正在發展和裝備功能更多、性能更先進的單兵熱成像裝備，除提高單兵的晝夜作戰能力外，還通過單兵信息系統與戰術網際網路，實現與其它軍、兵種和友鄰的聯合作戰。為滿足聯合作戰的要求，單兵熱成像裝備也從原來只具有觀察、搜索、瞄準等功能，發展成與可見光、微光、雷射組/融合、測距、計算、無線傳輸、火控解算等功能的綜合光電系統。在應用層面，單兵熱成像裝備正在演化出微/小型多功能熱像儀、輕武器集成式光電火控系統等；在系統層面，單兵熱成像裝備正在逐步融合進入各國積極發展的「未來士兵」作戰系統。
1 紅外/熱成像技術的作用
在軍事領域，紅外/熱成像技術主要具有以下3個方面的作用：
1) 在夜間和低能見度條件下實現成像觀察、偵察、監視、制導等，作用距離遠且能穿透薄霧和煙塵，具備在全黑的夜間和低能見度條件下獲取「單向透明」信息優勢的能力。
圖1 在全黑夜間作戰時紅外/熱成像儀具有信息「單向透明」的優勢
如圖1所示：在全黑夜間作戰時紅外/熱成像儀具有信息「單向透明」的優勢。在全黑的夜間一片漆黑，看不見場景可見光（Visible）的圖像（左），但同一時間和場景在長波紅外卻可以獲得清晰的熱圖像（Thermal），識別出人、車、道路和樹林。
圖 2 紅外/熱成像儀具有穿透薄霧（Haze）的能力
如圖2所示：紅外/熱成像儀具有穿透薄霧（Haze）的能力。薄霧時4.9 km處的塔（Tower 4.9 km）前、後的建築物在可見光圖像隱約可見（左），但在同一時間和場景用640 × 480銻化銦（InSb）熱像儀拍攝的中波紅外圖像（右）中清晰可見。
圖 3 紅外/熱成像儀具有穿透濃煙（Smoke）的能力
如圖3所示：紅外/熱成像儀具有穿透濃煙（Smoke）的能力。在一個房間內正向門外冒濃煙的可見光圖像中（左）只能看到濃煙和房屋外瀰漫的煙霧；但在同一時間和場景的長波紅外圖像中（右），可以看到在可見光圖像中被濃煙遮住房間裡站著的人和房屋左側的細節，可見長波紅外輻射可以穿透煙霧，使被煙霧擋住的場景變得「透明」。
2) 被動接收場景（包括目標和背景）在不同紅外波段或波長的溫度差、發射率差或反射率差形成的紅外輻射信號，具有識別偽裝目標、感知目標狀態、探測隱身目標的能力，隱蔽性好，不容易被幹擾，有利於實現戰術上的突然性。
圖4 紅外/熱成像技術具有識別偽裝目標的能力
如圖4所示：紅外/熱成像技術具有識別偽裝目標的能力。微光成像的機理是場景和物體表面反射可見光成像，只要場景和物體的表面反射相同時即難以識別（左），但熱成像的機理是場景和物體自身發射紅外輻射成像，只要場景和物體的溫度和表面發射不同即可以探測和識別，在同一時間和場景的長波紅外圖像中，可清晰識別出樹林中站著1個穿迷彩偽裝服的人（右），因為迷彩偽裝服不能複製場景的溫度和表面發射率。
圖5 紅外/熱成像技術具有感知目標狀態的能力
如圖5所示：紅外/熱成像技術具有感知目標狀態的能力。在可見光圖像中可以看見一輛皮卡（左），在同一時間和場景的長波紅外圖像中（右），不僅看見了皮卡，還可以看見其發動機很熱但後輪發熱已不明顯，說明皮卡停車但發動機一直處於怠速狀態，停車時間大致為後輪表面與地面達到熱平衡的時間。
圖6 儲油罐群的長波紅外圖像
如圖6所示：圖為一個儲油罐群的長波紅外圖像，因油的熱量加熱罐頂，所以罐頂的灰度反映了儲油罐裝油的情況，油罐頂為白色的儲油罐裝有較多油，油罐頂為黑色的的儲油罐裝有較少油、甚至是空的。
3）具有精度高、體積小、重量輕、功耗低的優點，便於集成在多種武器裝備和武器平臺中使用。
2 單兵作戰使用場景
在現代局部戰爭中，單兵熱成像裝備的典型作戰使用場景有觀察與偵察、目標定位與雷射指示、輕武器瞄準、在預設固定陣地的狙擊作戰、輕武器對視界和障礙物後目標的精確射擊、「未來士兵」作戰系統等。
2.1 戰場觀察與偵察
單兵使用可攜式熱像儀（Portable Thermal Imager）進行夜間和低能見度條件下的觀察和偵察，也可用於發現偽裝目標，實際上熱像儀在白天一樣可以使用。當可攜式熱像儀重量較大時，採用三腳架支撐使用（圖7）。
圖7 俄羅斯陸軍裝備的「貓頭鷹」-4（Сыч-4）手持雷射測距-熱像儀
如圖7所示 俄羅斯陸軍裝備的「貓頭鷹」-4（Сыч-4）手持雷射測距-熱像儀，可用三角架支撐是可攜式的特徵。
2.2 目標定位和引導打擊
除觀察和偵察外，手持熱像儀（Hand-Hold Thermal Imager）（圖8）還可以通過與方向盤、衛星定位儀、雷射測距機、雷射目標指示器等組合使用（圖9），解決確定目標角坐標和距離的問題，可以引導半主動雷射精確制導武器對高價值目標進行精確打擊。
圖8 士兵雙手把持手持熱像儀即可穩定用於的觀察和偵察，圖為法國「索菲」（Sophie）手持熱像儀
圖9 「索菲」手持熱像儀
如圖9所示 「索菲」手持熱像儀（右）可與方向盤、衛星定位儀、雷射測距機、雷射目標指示器等組合使用，解決士兵在前沿進行偵察、確定目標位置和引導半主動雷射精確制導武器打擊高價值「點目標」的問題。
2.3 特種作戰和夜間作戰
頭盔式熱像儀（Helmet Thermal Imager）除解決士兵在夜間（也可以在白天）和低能見度條件下的觀察、偵察等問題外，還解放士兵的雙手用於操作武器裝備，例如使用輕武器進行瞄準和射擊、駕駛車輛等。為提高士兵的射擊精度，在槍身上安裝雷射指示器發射近紅外雷射（例如波長808 nm），同時頭盔式熱像儀集成了微光夜視模塊（圖10），士兵能從微光夜視模塊的圖像中看到槍身上雷射指示器照射在目標上的近紅外光斑，這相當於瞄準了目標，可以進行射擊，這種瞄準模式稱為間接瞄準。
圖10 圖為美國單目鏡式AN/PVS-20增強型頭盔夜視儀
如圖10所示 圖為美國單目鏡式AN/PVS-20增強型頭盔夜視儀，包括微光夜視儀（上）和非製冷長波紅外熱像儀（下）兩個模塊集成在一個殼體內，不用時整體向上翻起，用於解決解放士兵雙手的問題，解決士兵在夜間和低能見度條件下的觀察問題。士兵使用的槍上集成了雷射指示器，和微光夜視儀一起實現間接瞄準和精確射擊。
2.4 輕武器瞄準射擊
可見光瞄準鏡提高輕武器射擊精度的主要因素有兩個：看得更清楚——可見光瞄準鏡的物鏡孔徑比人眼的大1個數量級，因接收了更多的光子能量而產生明亮的像；看得更清楚且可以測量距離——可見光瞄準鏡具有放大作用（典型值為8×），並可用密位測距分劃線測量至目標的距離以修正射表。熱瞄鏡（圖11、12）除具有與可見光瞄準鏡的功能外，還解決了在夜間（也可以在白天）和低能見度條件下的觀察、瞄準和精度射擊的問題。
圖11 MP7型衝鋒鎗只安裝熱瞄鏡，士兵可用其在晝夜對目標進行精度射擊
圖12 熱瞄鏡與可見光瞄準鏡組合使用，士兵可在晝、夜對目標精度射擊
在夜間和低能見度（例如在煙、塵、霧、霾等）條件下，人眼不能看見目標，故單兵不能使用輕武器配的白光瞄準鏡進行搜索、瞄準和射擊。因此，如果具備在晝夜和低能見度條件下觀察、搜索目標的能力，即可提高單兵作戰效能。單兵裝備的輕武器包括突擊步槍、衝鋒鎗、輕機槍、狙擊步槍（圖13）、火箭筒、無後座力炮（圖14，圖15）、可攜式反坦克飛彈（圖16）和防空飛彈（圖17）武器系統等。不同輕武器的作戰目標、射程不同，因此發展了可與輕武器配套的輕型、中型和重型武器熱瞄鏡。
圖13 圖為法國陸軍的一個3人作戰小組
如圖13所示 圖為法國陸軍的一個3人作戰小組，其中1名士兵裝備配「劍」（Sword）觀察-火控型狙擊步槍瞄準鏡-FR-F2型7.62 mm口徑狙擊步槍——對800 m以內目標精確的點殺傷，1名士兵裝備配熱瞄鏡的「米尼米」輕機槍——對1000 m以內目標面殺傷，1名士兵裝備「法瑪斯」突擊步槍用於掩護狙擊手和機槍手。
圖14 「卡爾•古斯塔夫」（Carl Gustav）無後坐力炮
如圖14所示 左圖為安裝法國晝夜型熱成像「劍」（Sword）瞄準鏡的M3式「卡爾•古斯塔夫」（Carl Gustav）無後坐力炮，可在晝夜和低能見度條件下瞄準目標射擊。
圖15 安裝可見光瞄準鏡的M3式「卡爾•古斯塔夫」（Carl Gustav）無後坐力炮
圖16 FGM-148「標槍」（Javelin）可攜式反坦克飛彈武器系統
如圖16所示 FGM-148「標槍」（Javelin）可攜式反坦克飛彈武器系統火控系統（指令發射單元）的熱成像通道採用掃描成像的長波紅外熱瞄鏡，可在晝夜和低能見度條件下截獲目標，為飛彈發射解算和裝訂射擊諸元。
圖17 FIM-92「毒刺」（Stinger）可攜式防空飛彈武器系統
如圖17所示 FIM-92「毒刺」（Stinger）可攜式防空飛彈武器系統配備AN/PAS-18熱瞄鏡，可在晝夜和低能見度條件下引導飛彈的紅外導引頭在發射前截獲目標。
為發揮熱瞄鏡的效能，其作用距離應與大於輕武器的射程，至少與之相當。因此，根據作用距離的不同，熱瞄鏡通常分為三類：輕型熱瞄鏡（Light Weapon Thermal Sight， LWTS）、中型熱瞄鏡（Medium Weapon Thermal Sight，MWTS）和重型熱瞄鏡（Heavy Weapon Thermal Sight，HWTS），例如美國雷神（Raytheon）公司生產的AN/PAS-13E系列熱瞄鏡（圖18）。
圖18 美國雷神（Raytheon）公司生產的AN/PAS-13E系列非製冷熱瞄鏡
如圖18所示 美國雷神（Raytheon）公司生產的AN/PAS-13E系列非製冷熱瞄鏡，配不同的紅外光學鏡頭和非製冷紅外焦平面探測器即構成輕型（LTWS）、中型（MTWS）和重型（HTWS）非製冷熱瞄鏡，具有雙視場和3倍電子放大倍率，裝備各種不同射程的輕武器；除作為熱瞄鏡外，也可作為手持式熱像儀單獨使用。
2.5 狙擊作戰
狙擊作戰是步兵使用狙擊步槍對視界內、距離1000 m級的目標進行精確打擊的一種作戰方式。2012年11月11日白天，英國陸軍的一名狙擊手使用L115A3狙擊步槍擊斃2名塔利班士兵，經GPS精確測量的距離為2475 m。但在晝夜和低能見度條件下進行狙擊作戰，就需要配備熱瞄鏡（圖19）。狙擊手使用狙擊步槍熱瞄鏡搜索目標效率低，需要一個手持熱像儀搜索目標，提供方位指示和測距。
圖19 2人小組進行狙擊作戰場景
如圖19所示 2人小組進行狙擊作戰的場景，狙擊手使用「增程高性能同軸狙擊步槍熱瞄鏡」（HISS-XLR）（左）搜索目標效率低，需要副射手使用「偵察」V型（Recon V）手持熱像儀（右）搜索目標，提供方位指示和測距。
2.6 輕武器光電瞄準-雷射測距-火控系統
目前，輕武器也提出了裝備光電瞄準-雷射測距-火控系統的需求，主要原因是當射程增大（例如超過2000 m）後，依靠人眼進行觀察和瞄準的作戰效能大幅度降低。輕武器的光電瞄準-雷射測距-火控系統（圖20、21）除解決了士兵在夜間（也可以在白天）和不良氣候/低能見度條件下的觀察、精確測距的問題外，還解決了射擊諸元的計算和顯示問題，普通士兵使用輕武器即可進行精度射擊，是單兵系統的重要組成部分。
圖20 美國陸軍的MK-47型「打擊者」（Striker）40mm自動榴彈發射器
如圖20所示 美國陸軍的MK-47型「打擊者」（Striker）40 mm自動榴彈發射器是射程2200 m的面殺傷武器，裝備了AN/PWG-1「輕型視頻瞄準鏡」（Lightweight Video Sight），包括電視、第三代微光夜視視儀和雷射測距機、彈道計算機和顯示器，並與AN/PAS-13重型熱瞄鏡（左上）組成完整的分置式光電瞄準-雷射測距-火控系統。
圖21 XM25榴彈發射器
如圖21所示 XM25榴彈發射器採用了一體化光電瞄準-雷射測距-火控系統，解決了射擊諸元的計算和顯示問題，使普通士兵能夠在夜間（也可以在白天）和低能見度條件下使用輕武器進行高精度射擊。
由「三光」瞄準鏡構成輕武器火控系統後，射手通過可見光、紅外通道發現和識別目標，使用雷射進行測距，測量數據經彈道計算機解算後形成射擊諸元並在顯示器上直接顯示出瞄準點，使普通士兵也能像專業狙擊手一樣進行高精度射擊。2014年，美國國防部（DARPA）提出計算武器光學（Computational Weapon Optic，CWO）計劃，開發「超級智能瞄準鏡」（Super Smart Scope，3S），配備先進的熱成像和夜視裝備以強化場景感知和定向能力（圖22），配置彈道計算機及應用彈道軟體（Applied Ballistics software）、射頻同步（Radio synchronization）等。
圖22 美國國防部在計算武器光學（CWO）計劃中開發「超級智能瞄準鏡」
如圖22所示 美國國防部在計算武器光學（CWO）計劃中開發「超級智能瞄準鏡」，集成可見光、微光、熱成像和雷射測距、彈道計算機及應用彈道軟體、射頻同步等多種功能為一體，使普通士兵也能像專業狙擊手一樣進行高精度射擊。
使用輕武器進行視界和障礙物後的目標進行精確射擊時需要獲得至目標精確的距離，故在熱瞄鏡中集成雷射測距機成為最優選擇，測量出目標的距離後即可解算出射擊諸元，這使熱瞄鏡順理成章的發展成輕武器光電火控系統。使用輕武器集成式光電火控系統，普通士兵也具有對視界和超視界目標進行精確射擊的能力。為此，美國發展了「晝夜目標截獲火控系統」（Target Acquisition Day/Night Fire-Control system——TA D/N FCS）用於XM25榴彈發射器,其原型是為現已放棄的XM29「理想單兵戰鬥武器系統」（Objective Individual Combat Weapon System——OICW）研發的（圖23）。
圖23 引領世界單兵武器發展潮流的XM29「理想單兵戰鬥武器系統」（OICW）
如圖23所示 引領世界單兵武器發展潮流的XM29「理想單兵戰鬥武器系統」（OICW），主要由5.56 mm小口徑突擊步槍（下）、20 mm自動榴彈發射器（中）和集成式光電火控系統（上）三大部分組成。
在「晝夜目標截獲火控系統」（TA D/N FCS）中，集成了可見光瞄準鏡、非製冷熱成像模塊、雷射測距機/雷射光點標示器、溫度和氣壓傳感器、彈道計算機、引信裝訂裝置等。熱成像視頻通過反射鏡投影至可見光瞄準鏡、雷射測距的數據、十字瞄準線和瞄準校正點均疊加在熱成像模塊的微型顯示器上供士兵觀察，滿足晝夜作戰的要求（圖24）。
圖24 美軍已將配「晝夜目標截獲火控系統」（TA D/N FCS）的XM25榴彈發射器投入阿富汗戰場進行作戰使用驗證
美軍將「晝夜目標截獲火控系統」（TA D/N FCS）配置在XM25榴彈發射器，士兵使用時將十字瞄準線的中心壓住目標的瞄準點，然後進行雷射測距，選擇爆炸點距目標的距離後自動對榴彈引信進行射擊諸元裝訂後發射。在接外置GPS接收機獲取目標的坐標後，可對障礙物後的目標進行精確打擊。
如果利用「三光」瞄準鏡和電控槍架和控制鏈路，可以構成遙控狙擊步槍武器站，不需要士兵長時間埋伏在預設陣地上，在安全的地方即可進行狙擊作戰（圖25）。「三光」瞄準鏡是未來單兵武器系統的一個重要組成部分，既可以通過熱瞄鏡直接瞄準射擊，又可以通過看顯示器進行間接瞄準、射擊。
圖25 「三光」瞄準鏡與電控槍架和控制鏈路等結合起來即可構成遙控狙擊步槍武器站
如圖25所示 「三光」瞄準鏡與電控槍架和控制鏈路等結合起來即可構成遙控狙擊步槍武器站，不需要士兵長時間埋伏在預設陣地上，在安全的地方即可進行狙擊作戰；圖中的遙控大口徑狙擊步槍武器站的三光瞄準鏡採用分置式結構。
2.7 「未來士兵」作戰系統
「未來士兵」作戰系統是一個單兵信息化作戰裝備系統，通過融合進入戰術網際網路，使單兵作為整個作戰系統中的一個信息和作戰節點，解決戰場態勢感知、作戰計劃制定、協同/聯合作戰實施、保障補給等問題，並將單兵武器的作戰效能發揮至最大。在德國「短劍」（GLADIUS）新未來士兵計劃的系統中，共有8個型號熱成像裝備（圖26）。
圖26 德國「短劍」（GLADIUS）新未來士兵計劃
如圖26所示 德國「短劍」（GLADIUS）新未來士兵計劃的系統組成，其中核心系統（Core System）有一個「帶紅外模塊夜視雙目鏡」（Night vision goggle with IR module），偵察裝備（Recce Equipment）有3型熱像儀，為6型輕武器配置了7型武器輔助裝備（Weapon Accessory Equipment）——熱瞄鏡。
法國的「未來士兵」作戰系統稱為「裝備與通信一體化步兵」（FELIN）系統，其中也包括多個型號的熱成像裝備。該系統既解決了單兵與單兵之間協同/聯合作戰的問題（圖27～29），也解決了單兵與其它軍、兵之間的聯合作戰問題，例如對戰場目標進行定位，引導空中火力或後方的炮兵對目標進行精確打擊。
圖27 法國FELIN單兵武器系統
如圖27所示 「三光」瞄準鏡是未來單兵武器系統的一個重要組成部分，圖為法國FELIN單兵武器系統，士兵在持槍瞄準時通過突擊步槍前握把上的按鍵即可操作熱瞄鏡。
圖28 法國FELIN單兵系統熱瞄鏡
如圖28所示 法國FELIN單兵系統熱瞄鏡的熱圖像可以送到頭盔顯示器，實現士兵使用「法瑪斯」（FAMAS）突擊步槍進行間接瞄準、射擊。
圖29 法國「未來士兵」作戰系統
如圖29所示 法國「未來士兵」作戰系統——「裝備與通信一體化步兵」（FELIN）系統的一個作戰場景，臥倒在地面上的士兵使用「基姆」中程型（JIM MR）手持熱像儀進行觀察，指揮利用樹幹掩護、站立的士兵使用配晝夜型「劍」瞄準鏡的「法瑪斯」突擊步槍進行射擊。
簡化版的「未來士兵」作戰系統可以實現士兵與輕武器結合後的「所見即所射」——即將熱瞄鏡與頭盔顯示器結合，使士兵看見目標後無需舉槍瞄準即可射擊（圖30、31）。在城市和叢林中，或是視界不好，或是能見度低，往往看見目標時都近在咫尺，來不及舉槍進行瞄準射擊。士兵看見目標就能射擊——「所見即所射」。
圖30 將熱瞄鏡與頭盔顯示器結合，「所見即所射」
圖31 熱瞄鏡與頭盔顯示器結合「所見即所射」重機槍射擊。
美國單兵熱像儀
美軍極其重視單兵作戰能力的提高，不僅反映在研製和生產了用途不同、型號齊全的輕武器裝備上，也反映在單兵的熱成像裝備上，包括可攜式熱像儀（Portable Thermal Imager）、手持熱像儀（Hand Held Thermal Imager）、輕武器熱成像瞄準鏡（Thermal Weapon Sight）、夾持式熱成像瞄準鏡（Thermal Sight Clip-on）、熱成像單筒望遠鏡（Thermal Imager Monocular）、熱成像雙筒望遠鏡（Thermal Imager Binocular）、夾持式熱像儀（Thermal Imager Clip-on）、頭盔熱像儀（Helmet Mounted Thermal Imager）等多種結構和單兵使用形式。美國第二代熱成像技術的發展，突破了第一代熱成像技術在體積、重量、成本、可靠性等因素對單兵熱像儀的制約，使美國的單兵熱像儀在結構形式、型號數量、功能性能、裝備規模、實戰使用等所有方面都達到領先世界的水平，主要表現為：
1）光譜響應波段覆蓋三個「大氣窗口」
美軍發展和裝備了光譜響應波段覆蓋整個大氣窗口：包括短波紅外（1 μm～2.5 μm）、中波紅外（3 μm～5 μm）和長波紅外（8 μm～14 μm）的單兵熱像儀。
2）多種技術路線並行發展
為確保第二代單兵熱像儀發展成功，美國採取多種技術路線並行發展的策略。從成像方式看，既有光機掃描成像的技術路線，又有電子掃描成像和凝視成像的技術路線；從紅外焦平面探測器看，既有製冷的，又有非製冷的。從製造紅外焦平面探測器的材料系看，既有量子型的碲鎘汞（HgCdTe）、銻化銦（InSb）、矽化鉑（Pt∶Si）、硒化鉛（PbSe）、砷鎵銦/砷化鎵（In1-XGaXAs/GaAs）等，又有輻射熱型的鈦酸鍶鋇（BST）、鋯鈦酸鉛（PZT）陶瓷材料、氧化釩（VOx）和非晶矽（α∶Si）薄膜材料等。從發展歷程看，技術最成熟的6級半導體製冷器製冷40×16元碲鎘汞TDI焦平面探測器+光機掃描成像首先得到發展並進行了大規模生產和裝備，具有一定技術風險的非製冷焦平面探測器技術在發展成熟後，才進行大規模生產和裝備。
3）兩種技術途徑的非製冷長波紅外焦平面探測器
為確保熱成像技術領先世界，美國從20世紀80年代末開始秘密研製非製冷長波紅外焦平面探測器技術。為確保非製冷長波紅外焦平面探測器技術發展成功，同時發展了混合式鐵電型焦平面探測器技術和集成式微熱敏電阻型氧化釩焦平面探測器技術。在20世紀90年代初公布時，採用鈦酸鍶鋇（BST）陶瓷材料的鐵電型、氧化釩（VOx）薄膜的微熱敏電阻型的兩種非製冷焦平面探測器技術均被突破，採用這兩種非製冷焦平面探測器的非製冷熱像儀都研發成功、投入量產和裝備，使美國的非製冷熱成像技術整整領先世界15年。之後採用非晶矽（α∶Si）薄膜材料的非製冷長波紅外焦平面探測器技術也被突破，採用相應焦平面探測器的非製冷熱像儀也研發成功、投入量產和裝備。目前，鐵電型、氧化釩和非晶矽非製冷焦平面探測器技術成為。
4）發展了五輪非製冷焦平面探測器
為確保單兵熱成像技術的領先，美國持續發展了四輪非製冷焦平面探測器技術（圖1）——以探測器規模和探測元中心間距為標誌，第一輪為探測元中心間距51 μm×51 μm的320 × 240規格，第二輪為探測元中心間距25 μm～35 μm的320 × 240和160 × 120、640 × 480/512等規格，第三輪為探測元中心間距17 μm × 17 μm的320 × 240、640 × 480/512和1024 × 768等規格，第四輪為探測元中心間距12 μm × 12 μm的206 × 156、320 × 240、640 × 480/512和1024 × 768等規格，第五輪為探測元中心間距5 μm × 5μm的1280 × 720等規格。非製冷焦平面探測器的等效噪聲溫差（NETD）也從第一輪的100 mK降低至目前最低達10 mK（但相對孔徑仍維持在1左右）。
美國發展了規格齊全的焦平面探測器，包括160 × 120——四分之一VGA、320 × 240/256半電視規格（Half TV format）或二分之一VGA、640 × 480全電視規格（Full TV format）或VGA、1024 × 768準高畫質電視規格或QXGA、1920 × 1080高畫質電視規格（HDTV）。
圖1 美國持續發展五輪非製冷焦平面探測器技術
如圖1所示 為確保單兵熱成像技術的領先，美國持續發展了五輪非製冷焦平面探測器技術，圖為1996年至2012年的技術發展歷程。
5）發展了單兵熱成像通用組件、通用模塊、通用整機
美國同時發展了單兵熱成像通用組件、熱成像通用模塊、熱成像通用整機，圖像處理軟體實現了用戶可參予、可定製，顯著降低了體積、重量和功耗，較好的滿足了單兵熱像儀的「尺寸-重量---功耗」（SWaP）限。
6）單兵熱像儀形式多樣化
非製冷熱成像通用組件和熱成像通用模塊的發展，既降低了單兵熱像儀的研發和生產的技術門檻，使中、小公司也可以開發和生產包括可攜式熱像儀、手持熱像儀、單筒熱像望遠鏡、雙筒熱像望遠鏡、輕武器熱瞄鏡、頭盔熱像儀等單兵熱像儀，型號數量超過100個，又提高了單兵熱像儀的可靠性、壽命和戰術使用能力。
7）發展了單兵熱像儀豐富的應用軟體
發展和應用了功能豐富的單兵熱像儀應用軟體，包括多種模式的非均勻性校正、多種模式的瞄準線/分劃線、熱圖像測距功能、多樣化的圖像處理模式、偽彩色和「智能染色」、輻射測溫、熱圖像與可見光/微光圖像的融合、熱圖像視頻及其幀凍結圖片的存儲等等，提高了熱圖像的畫質，增強和完善了功能。
8）多種傳感器與熱像儀的綜合集成
在單兵熱像儀中集成了可見光電視、雷射測距機、雷射光電標示器、GPS接收機、微型陀螺組件、氣壓高度計、傾斜儀等，擴展了功能。
9）增加了內置存儲器
在單兵熱像儀中增加了內置存儲器，具有記錄視頻和圖片、進行事後回放的功能。
10）增加了藍牙或Wi-Fi
在單兵熱像儀中增加了藍牙或Wi-Fi，可以進行無線遙控、將記錄的視頻或圖片傳到網絡上和他人分享、或在智慧型手機、平板計算機、電視等網絡終端上回放。
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