探討光電勘測(cè)技術(shù)在火控系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展

鄢小林++李振賀

摘 要：在對(duì)新式光電火控制系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析時(shí)，結(jié)合了新式光電火控制系統(tǒng)在專(zhuān)門(mén)領(lǐng)域中的投入以及光電勘測(cè)技術(shù)在火控系統(tǒng)上的運(yùn)用。在對(duì)至今全球先進(jìn)的多方位遙感器火控系統(tǒng)的性能參考數(shù)據(jù)及其功能特點(diǎn)進(jìn)行了分析的同時(shí)，參考了美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的AH-1Z“眼鏡蛇”直升機(jī)所應(yīng)用到的光電火控制目標(biāo)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)（TSS）的案例，進(jìn)一步分析討論了新式光電火控制系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展前景，包括光電火控制系統(tǒng)一直致力于不同類(lèi)型上的光電控制系統(tǒng)的光軸同步、全能型跟蹤以及功能完善的發(fā)展方向。因此，在未來(lái)，新式光電火控制系統(tǒng)會(huì)不斷地對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)、定位路程以及對(duì)象辨識(shí)進(jìn)行提高與完善。

關(guān)鍵詞：光電勘測(cè)技術(shù)；火控系統(tǒng)；激光測(cè)距

中圖分類(lèi)號(hào)：E933.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）14-0029-02

由于光電勘測(cè)自身存在的特有的良好功能，其使在火控系統(tǒng)方面比雷達(dá)勘測(cè)得到更大范圍的使用和長(zhǎng)期的發(fā)展。而對(duì)于光電勘測(cè)來(lái)說(shuō)，微波火控雷達(dá)因其自身的缺點(diǎn)即工作效率不高，隱蔽性較差、存在分辨像素低等自身的限定性，再加上難以成像，無(wú)法識(shí)別對(duì)象。除此之外雷達(dá)火控系統(tǒng)有兩大硬傷即抗電子干擾功能和反輻射導(dǎo)彈進(jìn)攻，這兩大因素大大阻礙了雷達(dá)火控系統(tǒng)。在軍事監(jiān)察與偵察方面，由于戰(zhàn)爭(zhēng)在技術(shù)上的提高以及新式軍事武裝的發(fā)展，對(duì)這兩個(gè)方面也相應(yīng)地提出了更為嚴(yán)格的要求。于是，雷達(dá)勘測(cè)所面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，正是光電勘測(cè)能夠輕松化解的。

光電火控制系統(tǒng)擁有光電遙感器勘測(cè)和跟蹤對(duì)象這兩個(gè)顯著特性，追蹤能力強(qiáng)、精確度高、測(cè)量準(zhǔn)確、隱蔽性強(qiáng)并能夠?qū)Ω兜涂疹I(lǐng)域和地面對(duì)象。至今先進(jìn)的火控系統(tǒng)基本安裝光電裝置，如光電坐標(biāo)儀、光電反導(dǎo)機(jī)制以及光電制導(dǎo)儀。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，光電勘測(cè)技術(shù)終于成為關(guān)鍵技術(shù)，并且有取代雷達(dá)系統(tǒng)的趨勢(shì)。

1 光電勘測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

光電勘測(cè)系統(tǒng)主要由光學(xué)系統(tǒng)、電視追蹤儀、控制部件等構(gòu)成，在搜尋、發(fā)現(xiàn)、攔截和自動(dòng)跟蹤空中對(duì)象上有突出表現(xiàn)。該系統(tǒng)運(yùn)用激光進(jìn)行測(cè)量距離可對(duì)對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)追蹤，而在搜尋目標(biāo)的情況下，則切換到被動(dòng)勘測(cè)的模式。

光電火控制系統(tǒng)通過(guò)光電追蹤遙感器來(lái)進(jìn)行輔助，在計(jì)算機(jī)測(cè)算射擊諸元，追蹤并測(cè)算出對(duì)象的位置等數(shù)據(jù)的幫助下，通過(guò)指揮武器裝備將對(duì)象一舉殲滅。光電火控制系統(tǒng)具備發(fā)現(xiàn)對(duì)象、辨識(shí)對(duì)象，測(cè)量并追蹤對(duì)象的具體位置及距離等的戰(zhàn)略技術(shù)。根據(jù)武器裝備的不同，光電火控制系統(tǒng)有幾種類(lèi)型：坦克火控系統(tǒng)、高炮和地炮火控系統(tǒng)等。雖然每種火控系統(tǒng)功能不一樣，但其光電遙感器的作用就類(lèi)似于激光測(cè)距機(jī)、紅外線(xiàn)追蹤儀。

新式光電火控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)主要包含兩大內(nèi)容：偵察和指揮控制。偵察方面主要是戰(zhàn)況監(jiān)視、對(duì)象捕捉和距離測(cè)量裝置，指揮控制則包括數(shù)據(jù)處理裝置（火控計(jì)算機(jī)）和通訊設(shè)備。光電火控制系統(tǒng)的操作依據(jù)是：查找并確定對(duì)象后，紅外線(xiàn)追蹤儀等戰(zhàn)況監(jiān)視及對(duì)象捕獵裝置，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)先調(diào)節(jié)一番后對(duì)準(zhǔn)對(duì)象中心部位，隨后按下激光測(cè)距機(jī)和光電測(cè)角儀的按鍵之后發(fā)射激光對(duì)對(duì)象的距離和具體方位進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。數(shù)據(jù)線(xiàn)與火控計(jì)算機(jī)連接同時(shí)，火控計(jì)算機(jī)分析所獲得的數(shù)據(jù)信息、天氣情況、軍事配備以及戰(zhàn)斗隊(duì)列數(shù)值測(cè)算出對(duì)象的初始射擊諸元，借助有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式傳送至武器裝置終端機(jī)，由終端機(jī)進(jìn)行測(cè)算射擊諸元之后發(fā)送到服務(wù)系統(tǒng)，裝定射擊諸元即可完成射擊。

戰(zhàn)況監(jiān)視主要做的是偵察戰(zhàn)場(chǎng)敵方陣地編制、火力配給和防御工事，發(fā)現(xiàn)并找出隱藏對(duì)象的具體方位，密切關(guān)注敵人的行動(dòng)，然后指揮員和偵察情報(bào)處會(huì)收到該裝置所觀察到的實(shí)時(shí)情況，而這些情況將作為提供給射擊指揮員及時(shí)地作出決定的依據(jù)。測(cè)距裝置能及時(shí)有效地測(cè)定對(duì)象的遠(yuǎn)距數(shù)據(jù)。在各種戰(zhàn)爭(zhēng)情況下，測(cè)距機(jī)應(yīng)具備24小時(shí)作業(yè)，并且需要增強(qiáng)抵御戰(zhàn)場(chǎng)煙霧這些不穩(wěn)定的氣候的能力，關(guān)鍵是要做好護(hù)眼工作，以確保我方人員有序地進(jìn)行操作。

測(cè)角儀器能迅速地測(cè)算出對(duì)象的坐標(biāo)方位角、磁方位角和高低角，并得出對(duì)象的位置信息。激光測(cè)距機(jī)、紅外線(xiàn)追蹤儀、光電測(cè)角儀等設(shè)備將數(shù)據(jù)發(fā)送到信息數(shù)據(jù)處理裝置，再通過(guò)該裝置測(cè)算出對(duì)象的方位信息，最后決定才開(kāi)始射擊諸元。

2 光電火控制系統(tǒng)的特性

光電勘測(cè)能使光電火控制系統(tǒng)成為研究的重心，而和以往的火控系統(tǒng)相比來(lái)說(shuō)，光電火控制系統(tǒng)具有幾種優(yōu)點(diǎn)。

2.1 被動(dòng)的操作模式、隱藏性較好

光電火控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)被動(dòng)地接收對(duì)象輪廓、感光度以及對(duì)象的熱輻射等信息完成對(duì)對(duì)象的追蹤，因其屬于被動(dòng)操作的模式，所以只能在追蹤到對(duì)象后并對(duì)其進(jìn)行測(cè)量距離后才可對(duì)對(duì)象發(fā)射激光。這種操作模式還可規(guī)避了雷達(dá)等主動(dòng)操作模式下暴露自己的風(fēng)險(xiǎn)，所以它在對(duì)付電子干擾的能力上比較高。

2.2 對(duì)象辨識(shí)能力高

光電火控制系統(tǒng)擁有多樣化的光電成像裝備，不僅可以在晚上白天都能觀察到對(duì)象，還能直接地形成對(duì)象的幾何輪廓圖或熱輪廓圖，加上其對(duì)象清楚，所以能迅速地辨別出敵方隱藏對(duì)象，故具備著二十四小時(shí)偵察和高對(duì)辨別能力。

2.3 對(duì)低空對(duì)象勘測(cè)能力高

目標(biāo)在低空運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)電子探測(cè)系統(tǒng)干擾較強(qiáng)烈，同時(shí)多路徑效應(yīng)等的影響給雷達(dá)帶來(lái)成了一定的盲區(qū)。光電火控制系統(tǒng)由于對(duì)目標(biāo)測(cè)距的激光束很窄，在探測(cè)低空目標(biāo)時(shí)不存在多路徑干擾問(wèn)題，而且具備較強(qiáng)的抗電子干擾能力，能夠有效地探測(cè)低空目標(biāo)。

2.4 方便中、近距離操作

由于天氣的不穩(wěn)定因素，如大霧、降雨會(huì)影響到紅外線(xiàn)和可見(jiàn)光在大氣中包括激光的傳輸，造成了光電勘測(cè)設(shè)備僅用于在中、近距離的局限性。因此在對(duì)于增強(qiáng)武器裝備的戰(zhàn)斗效率，提高抗干擾能力方面可依賴(lài)于光電勘測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)以及應(yīng)用。

3 光電火控制系統(tǒng)的前景

美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的AH-1Z“眼鏡蛇”直升機(jī)，它的遙感器火控系統(tǒng)（AN/AAQ-30“鷹眼”），即光電火控制目標(biāo)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)（TSS）應(yīng)用到的遙感器技術(shù)，在對(duì)象搜索、追蹤和辨識(shí)上有了很大的提高。位于AH-1Z機(jī)鼻的光電旋轉(zhuǎn)塔內(nèi)就是該系統(tǒng)，里面有紅外線(xiàn)遙感器、高清的視頻攝影機(jī)、激光對(duì)象鎖定/測(cè)距儀、激光追蹤器、視軸模塊和電子設(shè)備。這些遙感器能和其他的遙感器及雙嵌入GPS/慣性導(dǎo)航系統(tǒng)保持高度的一致。

遙感器通過(guò)在電子地圖上指定某一對(duì)象由AH-1Z系統(tǒng)進(jìn)行控制。攝影機(jī)可覆蓋范圍較廣，包括可視波段和近紅線(xiàn)外波段。攝影機(jī)的兩個(gè)視場(chǎng)與前視紅外線(xiàn)的兩個(gè)視場(chǎng)吻合，能讓紅外雷達(dá)與攝影機(jī)間迅速銜接、切換視角。激光對(duì)象指示/測(cè)距儀，對(duì)眼睛起到保護(hù)作用。攝影機(jī)通過(guò)追蹤視場(chǎng)當(dāng)前3個(gè)對(duì)象，瞄準(zhǔn)系統(tǒng)再繼續(xù)追蹤其余的10個(gè)對(duì)象。TSS系統(tǒng)的性能參數(shù)及作用如下：（1）8.53in（1in=2.53cm）口徑、4倍變焦中波凝視紅外前視系統(tǒng)如圖1所示，以確保圖像的最佳分辨率和系統(tǒng)的勘測(cè)路程，最大分辨率高達(dá)740×580；（2）追蹤測(cè)試單元以減緩振動(dòng)產(chǎn)生的模糊圖像，給予準(zhǔn)確的指向、對(duì)象位置和多對(duì)象追蹤；（3）采用630×522規(guī)格的IcSb紅外焦勘測(cè)儀；（4）電視攝影機(jī)與前視紅外線(xiàn)系統(tǒng)的視場(chǎng)相匹配，分辨率達(dá)到759×465；（5）模塊化設(shè)計(jì)適用于未來(lái)的發(fā)展。除了增強(qiáng)對(duì)象勘測(cè)、定位及追蹤等主要功能外，還要成為多功能集成的多方位火控系統(tǒng)。光電火控制系統(tǒng)字光軸同步，追蹤多個(gè)目標(biāo)上有更大的發(fā)展。

3.1 光軸同步系統(tǒng)

光學(xué)系統(tǒng)的3個(gè)傳感器在改良三軸分離的缺點(diǎn)上，通過(guò)運(yùn)用主鏡和主光路，將其接收的信息發(fā)送至對(duì)應(yīng)的遙感器上，而且由于每種光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光軸的穩(wěn)定程度要求不一樣，因此提高了光軸的穩(wěn)定性。

3.2 全方位、全天候電視追蹤

全方位追蹤電視將從傳感器所接收的對(duì)象進(jìn)行對(duì)比分析，其識(shí)別能力更能應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的單個(gè)對(duì)象跟蹤或多個(gè)對(duì)象跟蹤。追蹤系統(tǒng)還可結(jié)合與其他光電子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全方位、全天候的系統(tǒng)。

4 結(jié)語(yǔ)

形成完整的光電火控制系統(tǒng)，最優(yōu)化地利用光學(xué)遙感器的優(yōu)點(diǎn)以及對(duì)戰(zhàn)況對(duì)象的迅速勘察是需要解決的新的課題。對(duì)于我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，光電火控制系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)致力于推動(dòng)紅外線(xiàn)、激光基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，大力提高光軸同步系統(tǒng)和多對(duì)象追蹤的能力。光電火控制將在光電勘測(cè)技術(shù)發(fā)展和火控系統(tǒng)的應(yīng)用特別是當(dāng)代軍事中發(fā)揮重大的作用。

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