可撒布信號標(biāo)記雷系統(tǒng)的研制與開發(fā)

余忠康 李煥良 韓趙喚 王 濤 周慶園

（1.陸軍工程大學(xué)，南京 210001；2.32228部隊，南京210008；3.94679部隊，南京 210046 ）

地雷作為一種傳統(tǒng)的防御型武器，提前預(yù)設(shè)在敵方進(jìn)攻所需經(jīng)過的地域，能夠破壞敵方裝甲車輛，殺傷敵方有生力量，達(dá)到阻滯敵方行動的目的[1]。早期，雷場的布設(shè)主要依靠手工埋雷作業(yè)方式，作業(yè)時間長且效率低。經(jīng)過長期發(fā)展，誕生了可撒布地雷新概念，廣泛采用火炮、飛機(jī)以及火箭等布雷手段，極大提高了布雷效率，能夠滿足大面積和快速布雷的作戰(zhàn)要求。

我軍對火箭布雷裝備的研究時間較早，技術(shù)水平較高，但目前我軍裝備的火箭布雷系統(tǒng)對撒布的地雷及形成的地雷場尚不具備定位功能，無法得到準(zhǔn)確具體的地理位置信息。在作戰(zhàn)過程中，對撒布地雷場的位置掌握不清楚會極大削弱雷場的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用效果。在部隊訓(xùn)練時，撒布地雷場位置不確定將存在較大安全隱患，導(dǎo)致部隊不敢訓(xùn)的問題突出。戰(zhàn)斗結(jié)束后，不掌握地雷場的位置，將難以及時、高效和安全地撤收雷場，從而影響我軍地雷履約能力。因此，及時了解掌握火箭布雷裝備撒布形成的雷場位置信息極其重要。

以美軍為代表的許多發(fā)達(dá)國家十分重視雷場偵察與標(biāo)識技術(shù)，并進(jìn)行了深入研究。美軍目前裝備有數(shù)字偵察系統(tǒng)（Distributed Resource Scheduler，DRS）[2]，可以運(yùn)用激光測距望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀察和測距，利用數(shù)碼照相機(jī)設(shè)備記錄雷場地形地貌，并依托內(nèi)置的全球定位系統(tǒng)將雷場位置信息記入數(shù)字偵察系統(tǒng)，達(dá)到對雷場的探測和標(biāo)繪[3]。但是，該系統(tǒng)需要偵察分隊抵近雷場進(jìn)行偵察。在敵前應(yīng)急布雷和快速布雷的情況下，偵察分隊沒有條件運(yùn)動到雷場前沿偵察雷場，因此沒有充裕的時間搜集雷場信息。國內(nèi)何芷瀅等人利用無人機(jī)和高分辨相機(jī)進(jìn)行拍攝，再運(yùn)用圖像處理技術(shù)來獲取雷場分布信息[4]。該方式容易受到氣象狀況和地形地貌等因素的影響，難以真正實現(xiàn)地雷場位置信息的獲取。針對上述問題，本文以某型防坦克地雷為基礎(chǔ)，對現(xiàn)有地雷結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，設(shè)計了一種集北斗天線和無線數(shù)傳天線于一體，具有定位功能的可撒布信號標(biāo)記雷，實現(xiàn)了撒布雷場地理位置信息的采集。

1 撒布地雷場定位信息采集設(shè)計方案

火箭布雷主要是以火箭發(fā)動機(jī)為動力，將裝填有地雷的戰(zhàn)斗部分發(fā)射到預(yù)設(shè)雷場的上空，通過分離機(jī)構(gòu)將地雷拋撒至地面，形成一定面積地雷障礙物的一種快速、機(jī)動的布雷手段。對撒布形成的地雷場進(jìn)行定位，采集地雷場的位置信息，主要的設(shè)計方案是對某型防坦克地雷的雷體進(jìn)行改造，但是要保持雷體原有的結(jié)構(gòu)外觀，只在其內(nèi)部安裝北斗定位模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊以及電池等電氣元件。經(jīng)過改造的信號標(biāo)記雷能夠保持與其余所布地雷外形和質(zhì)量一致，不會影響雷體的發(fā)射性能參數(shù)。經(jīng)過發(fā)射車點(diǎn)火裝置點(diǎn)火后，它將隨其他地雷一并經(jīng)過預(yù)定的外彈道飛行至同一區(qū)域形成地雷場。撒布地雷場定位信息采集過程如圖1所示。

圖1 撒布地雷場定位信息采集過程示意圖

信號標(biāo)記雷系統(tǒng)主要由雷體、穩(wěn)壓電源以及定位與數(shù)傳系統(tǒng)3大部分組成。其中，定位與數(shù)傳系統(tǒng)包含硬件和軟件，分為雷載分系統(tǒng)和地面接收端分系統(tǒng)兩個部分。信號標(biāo)記雷系統(tǒng)的組成示意圖如圖2所示。

圖2 信號標(biāo)記雷系統(tǒng)的組成示意圖

2 信號標(biāo)記雷系統(tǒng)的工作原理與工作流程

信號標(biāo)記雷裝填于火箭布雷彈。火箭布雷彈發(fā)射后在空中飛行，達(dá)到預(yù)定的高度或時間后，開艙引信動作，點(diǎn)燃拋射機(jī)構(gòu)中的拋射藥，產(chǎn)生大量的高溫高壓氣體，形成推力作用于推板上，將地雷簇沿彈軸方向向前拋出[5]。地雷簇出艙后，在分離機(jī)構(gòu)的作用下，信號標(biāo)記雷與其余地雷迅速分離，之后雷體上的支腳翻轉(zhuǎn)并支起，此時信號標(biāo)記雷中的電源給雷載定位數(shù)傳系統(tǒng)供電，雷載定位數(shù)傳系統(tǒng)開始工作。北斗接收天線開始搜星和定位，經(jīng)過低噪聲放大器放大后由北斗衛(wèi)星接收機(jī)解算出信號標(biāo)記雷的位置和時間等信息，再由數(shù)傳電臺將解算出的位置信息參數(shù)打包調(diào)制后，由功率放大器提供足夠大的輸出功率以滿足通信距離的需求，最后由數(shù)傳發(fā)射天線將信息參數(shù)發(fā)送至地面接收端。接收端通過數(shù)據(jù)處理，實時標(biāo)記信號標(biāo)記雷的位置[6-8]。工作流程圖如圖3所示。

圖3 信號標(biāo)記雷系統(tǒng)工作流程圖

3 信號標(biāo)記雷的結(jié)構(gòu)改造設(shè)計

信號標(biāo)記雷是經(jīng)過結(jié)構(gòu)改造后與地雷一并裝填于火箭布雷彈，經(jīng)過發(fā)射后布設(shè)至雷場，再通過北斗衛(wèi)星實現(xiàn)雷場定位的裝置。考慮到要使信號標(biāo)記雷與所布設(shè)的地雷保持相同的外彈道特性，故基于某型防坦克地雷進(jìn)行加工改造，改造后的信號標(biāo)記雷結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4所示。改造后的雷體保持雷體下腔結(jié)構(gòu)不變，只改造雷體上腔。為了不影響上腔內(nèi)北斗定位和數(shù)傳模塊的信號接收和傳輸，雷體上腔采用聚四氟乙烯材料制作，同時腔內(nèi)安裝定位通信模塊及電池等。為保證信號標(biāo)記雷與所布設(shè)地雷的外彈道特性一致，加裝了鎢鋼材質(zhì)的配重模塊來固定定位通信模塊。

圖4 信號標(biāo)記雷結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

4 定位與數(shù)傳系統(tǒng)軟件設(shè)計

定位與數(shù)傳系統(tǒng)軟件主要包含雷載計算裝置軟件和地面接收端軟件。雷載計算裝置的主要作用是接收定位電文和解算位置信息，同時負(fù)責(zé)整個通信的協(xié)調(diào)工作，并將數(shù)據(jù)調(diào)制打包傳送給數(shù)傳電臺，為地面接收端的定位軟件提供所需的定位信息。軟件工作流程圖如圖5所示。地面接收端軟件地主要功能是接收雷載數(shù)傳系統(tǒng)發(fā)來的位置信息，并在接收終端顯示平臺上顯示信息。

圖5 雷載計算裝置工作流程圖

5 結(jié)語

基于北斗定位技術(shù)和無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)進(jìn)行可撒布信號標(biāo)記雷系統(tǒng)的研制與開發(fā)，不僅可以對撒布地雷場進(jìn)行定位標(biāo)示，及時了解并掌握地雷場位置和火箭布雷實際效果，還能通過雷場布設(shè)的位置，驗證火箭布雷的彈道特性，為修正彈道提供依據(jù)，同時為戰(zhàn)后開展雷區(qū)的清理撤收工作提供便利，滿足新形勢下的地雷履約要求。因此，可散布信號標(biāo)記雷系統(tǒng)的研制與開發(fā)具有重要的軍事價值和應(yīng)用前景。