傳感器，陸軍的“火眼金睛”

前 言

伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)上的接連獲勝，使美國陸軍不免興奮甚至飄飄然。不過，官方倒是沒有將所有功勞歸諸在自己身上。陸軍的官員絲毫不掩飾新型傳感器帶給他們的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。

通過一些遙控或無人操縱的傳感器，即使在氣候惡劣、地形復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)上，士兵們也不致陷入危險(xiǎn)的境地。作戰(zhàn)指揮官們利用傳感器發(fā)送來的信息，幾乎不可能誤將士兵直接運(yùn)送到危險(xiǎn)場(chǎng)所，尤其是漆黑的敵軍洞穴和地道。

地面?zhèn)鞲衅?/p>

一支由陸軍副總參謀長領(lǐng)導(dǎo)的裝備組在伊拉克戰(zhàn)場(chǎng)上布置了大量的遙控或無人操縱傳感器，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)。

在大規(guī)模部署傳感器的過程中，裝備組還不時(shí)地應(yīng)用一些遙控設(shè)備和地面的無人武器系統(tǒng)。據(jù)陸軍情報(bào)、電子戰(zhàn)和傳感器計(jì)劃執(zhí)行辦公室的主管說，現(xiàn)在有很多遙控平臺(tái)都裝備了光電和紅外相機(jī)，它們能隨時(shí)拍攝阿富汗境內(nèi)恐怖組織的老巢。

“不久以后，我們將使用遙控設(shè)備來搜尋藏匿于阿富汗和巴基斯坦邊界的洞穴”，在提到伊拉克時(shí)，他說，“一些使用聲學(xué)儀、地震儀和影像儀的作戰(zhàn)傳感器，在保護(hù)作戰(zhàn)人員方面取得了很好的效果?！?/p>

伊拉克戰(zhàn)場(chǎng)上美國陸軍還使用了一種用三腳架固定的小型地面監(jiān)視雷達(dá)ＡＶ／ＰＰＳ－５，它能夠檢測(cè)并分辨出方圓２０公里內(nèi)的敵軍動(dòng)向。這種雷達(dá)在對(duì)付敵軍阻擊和其它非傳統(tǒng)攻擊中扮演著極為重要的角色。

傳感器的效用與Ｃ３（命令、控制和通信）通信鏈路能力成正比，也就是說，Ｃ３的通信鏈路越先進(jìn)，帶寬越高，傳感器效用也越顯著。

傳感器的部署方式

傳感器效用的發(fā)揮與部署方式大有關(guān)系。

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，通過無人地面車輛（ＵＧＶ，即Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ｇｒｏｕｎｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）或其它遙控設(shè)備把無人值守傳感器（ＵＧＳ）安置到敵軍附近具有較好的效果。

另一種部署方式是直接采用無人機(jī)（ＵＡＶ，Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ），尤其是可以垂直起降的ＵＡＶ，如函道風(fēng)扇式制式無人機(jī)（ＯＡＶ，即Ｏｒｇａｎｉｃ Ａｉｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ），就是理想的ＵＡＶ平臺(tái)。

ＯＡＶ?jǐn)y帶有多個(gè)傳感器套件，能在５０～７５公里內(nèi)的區(qū)域內(nèi)飛行，監(jiān)聽并探測(cè)特定區(qū)域，對(duì)其它重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域也能快速定位。

部署和運(yùn)行遙控或無人值守傳感器（ＵＧＳ）已使軍事情報(bào)部門受益。雖然它們?nèi)杂胁簧賳栴}，但小巧的體型仍得到了情報(bào)部門的青睞。

他介紹說，在早期的測(cè)試場(chǎng)景中，遙控傳感器能同時(shí)檢測(cè)、跟蹤３個(gè)目標(biāo)。而在最近的測(cè)試中，傳感器套件可同時(shí)檢測(cè)和跟蹤１０個(gè)目標(biāo)。該套件由６～８?jìng)€(gè)獨(dú)立傳感器組成，它們均安裝于ＵＧＳ上。

為了減少傳感器的能量消耗，通常情況下它們都處于“休眠”狀態(tài)。除非滿足特定條件，傳感器才會(huì)被激活。傳感器激活以后會(huì)自動(dòng)捕獲周圍的信息，處理后再將信息發(fā)送到命令與控制單元。這些信息也可以經(jīng)由ＵＡＶ轉(zhuǎn)發(fā)到地面站。

現(xiàn)場(chǎng)指揮官還可以根據(jù)作戰(zhàn)需要，將ＵＧＳ轉(zhuǎn)移到其它地方。

垂直起落ＵＡＶ

ＯＡＶ比微型無人機(jī)（ＭＡＶ，即Ｍｉｃｒｏ Ａｉｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）略大，適用于營級(jí)或更低級(jí)別的部隊(duì)。根據(jù)設(shè)計(jì)，ＯＡＶ將與ＦＣＳ的遙控地面車輛協(xié)同工作。

由于“身材小巧”，ＭＡＶ完全可以由士兵背在肩上，或由單人進(jìn)行操作。而體形稍大的ＯＡＶ則要依賴ＦＣＳ的地面車輛來運(yùn)送。

ＯＡＶ的發(fā)射和控制既可以通過高機(jī)動(dòng)多用途輪式車輛，也可以通過遙控平臺(tái)。ＯＡＶ的主要作用是偵察、監(jiān)視和目標(biāo)采集。

受限于“體型”，ＭＡＶ和ＯＡＶ都必須使用小而輕的推進(jìn)系統(tǒng)、傳感器套件和通信系統(tǒng)。根據(jù)２００４年初的估算，２００５年陸軍將收到２５架ＭＡＶ。

另一款可以垂直起落的ＵＡＶ——諾格的“火力偵察兵”（Ｆｉｒｅ Ｓｃｏｕｔ）也可以用于部署ＵＧＳ系統(tǒng)。

陸軍的ＵＡＶ還不能保持連續(xù)２０～３０小時(shí)的偵察與監(jiān)視，因此ＵＧＳ是個(gè)很不錯(cuò)的選擇。由于此前電力供應(yīng)不理想，現(xiàn)在ＵＧＳ采用與移動(dòng)電話相同的電力管理技術(shù)，ＵＧＳ的持續(xù)工作能力因此得以增強(qiáng)。

傳感器技術(shù)

研究與開發(fā)工作包括高級(jí)光電和紅外設(shè)備、機(jī)載視頻監(jiān)視系統(tǒng)、超光譜傳感器、圖像處理系統(tǒng)，并對(duì)多種類型的無人和遙控平臺(tái)提供全方位的支持。

圖像處理主要用于無人作戰(zhàn)旋翼飛機(jī)，超光譜傳感器和其它傳感器則專用于大型ＵＡＶ（陸軍所謂的大型ＵＡＶ與其它部門使用的ＵＡＶ相比仍然偏?。?。

不同類型的ＵＡＶ使用的傳感器大同小異。雖然ＵＡＶ所用的傳感器都是小而輕的，但軍方要求其所具備的能力應(yīng)盡可能地接近大型的機(jī)載平臺(tái)。

除了性能要求，傳感器的規(guī)格、重量和成本也都有限制。不過，最后往往是性能和規(guī)格的平衡。

專家們?yōu)椋眨粒謾C(jī)載設(shè)備新添了許多功能，如模擬和數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)。機(jī)載設(shè)備總重約２５公斤，還包括彩色相機(jī)、激光尋標(biāo)器和激光目標(biāo)指示器等等。

超光譜傳感器

超光譜傳感器在檢測(cè)和定位偽裝或隱蔽的移動(dòng)目標(biāo)時(shí)，表現(xiàn)出極大的發(fā)展?jié)摿Α＿@種傳感器技術(shù)將紅、綠、藍(lán)三色分解成大約３００個(gè)波段，然后利用光譜而不是空間信息來定位目標(biāo)。

超光譜傳感器的關(guān)鍵是基于特定算法的信號(hào)處理。簡(jiǎn)單地說，就是要求傳感器只在必要的時(shí)候啟用，而且不會(huì)經(jīng)常發(fā)出錯(cuò)誤警告。

因?yàn)槿魏卧O(shè)備的表面材料的光譜都是獨(dú)一無二的，所以傳感器能檢測(cè)并識(shí)別出目標(biāo)。例如，將某處的色彩與周圍位置的色彩相比，就可以檢測(cè)出偽裝的目標(biāo)。采用這種方式時(shí)，并不需要所有的頻段都與背景相匹配。

最近的一次作戰(zhàn)演習(xí)中，超光譜傳感器檢測(cè)到一個(gè)偽裝的、接近著陸區(qū)的空中防御站。而在此之前，用了多得多的常規(guī)傳感器，卻根本檢測(cè)不出這個(gè)目標(biāo)。

專家們現(xiàn)在正在研究可編程的、具有模板匹配能力的光譜傳感器。

夜視實(shí)驗(yàn)室

已研制成功的最新型紅外傳感器，重量?jī)H為０．１１公斤，而且具有極高的可靠性。這些傳感器使用能量檢測(cè)法，可以定位一公里范圍內(nèi)的目標(biāo)，這對(duì)于小型ＵＡＶ來說已經(jīng)足夠了。

聲學(xué)傳感器也在積極開發(fā)之中。當(dāng)圖像或超光譜傳感器檢測(cè)到樹叢背后隱藏的可能是坦克時(shí)，ＵＡＶ會(huì)利用聲學(xué)傳感器來證實(shí)，以避免遭遇埋伏的裝甲車輛。這是因?yàn)樘箍思词固幱诳臻e狀態(tài)，仍會(huì)產(chǎn)生噪音。

夜視實(shí)驗(yàn)室想方設(shè)法縮小傳感器的重量、規(guī)格和電源消耗，并通過光譜提高分辨率和可靠性。

未來的陸軍部隊(duì)所要求的傳感器設(shè)備應(yīng)該是低成本、高性能，而且能滿足多任務(wù)要求，無論它們是傳統(tǒng)的、遙控的、機(jī)載的、還是地面的。事實(shí)上，傳感器的成熟度已成為快速變化的戰(zhàn)場(chǎng)上，能否擁有強(qiáng)大而精確打擊能力的關(guān)鍵。