典型單兵作戰(zhàn)場景與夜視鏡

蔡 毅

（中國兵器科學(xué)研究院，北京 100089）

0 引言

單兵作戰(zhàn)是最小規(guī)模的戰(zhàn)斗，也是解決戰(zhàn)斗的最后手段。為提高單兵在晝夜和低能見度（煙、塵、霧、霾等）條件下的作戰(zhàn)能力，各國已經(jīng)裝備和正在發(fā)展多種形態(tài)（雙筒、單筒、頭盔/護目鏡和集成式等）、多種技術(shù)路線（熱成像、微光像增強、低照度電視等）、多功能（與可見光、熱圖像融合，與定位、通信組合等）、高性能的單兵夜視鏡。另外，通過單兵信息系統(tǒng)與戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)或數(shù)據(jù)鏈，單兵可實現(xiàn)與其他軍、兵種和友鄰部隊的聯(lián)合作戰(zhàn)，從而使單兵作戰(zhàn)成為聯(lián)合作戰(zhàn)中不可或缺的組成部分。

為滿足上述作戰(zhàn)需求，單兵作戰(zhàn)裝備從只包括功能和技術(shù)較簡單的觀察、測距、瞄準的夜視鏡、頭盔觀察/瞄準鏡，發(fā)展成與可見光、激光、衛(wèi)星定位、數(shù)字羅盤、通信等功能模塊組合或集成為功能和技術(shù)復(fù)雜、作戰(zhàn)效能大幅度提高的單兵光電系統(tǒng)、輕武器光電火控系統(tǒng)和未來士兵系統(tǒng)。

1 夜視鏡的技術(shù)路線

夜視鏡是通過光學(xué)和光電子技術(shù)與方法，將黑夜和低能見度場景變成人眼直接可視圖像或通過輸出視頻觀察的、單兵攜帶使用或安裝在頭盔/單兵武器上使用的工程化成像裝置。

夜視鏡的技術(shù)路線主要有兩類：微光成像[1]和熱成像[2]，如圖1所示。根據(jù)成像器件材料和機理的不同，微光成像夜視鏡分為真空型和固體型兩類，真空型主要是微光像增強器，固體型包括硅材料的低照度CMOS 和電子倍增CCD（EMCCD）、InGaAs 材料的短波紅外探測器；熱成像主要分為非制冷和制冷紅外成像兩大類。低照度CMOS夜視鏡已有原型產(chǎn)品[3]（圖2(a)），而EMCCD 和InGaAs 短波紅外探測器還沒有大規(guī)模用于夜視鏡。

圖1 夜視鏡的技術(shù)路線Fig.1 Technology roadmap of night vision goggles

微光像增強CCD/CMOS 和低照度CMOS 夜視鏡可在大部分天時使用，熱成像夜視鏡可全天時使用且可用于煙、塵、霧、霾、小雨、小雪等低能見度條件。圖 2(b)是微光像增器與熱成像進行光學(xué)融合的AN/PSQ-36 融合夜視鏡系統(tǒng)（fusion goggle system,FGS）[4]以及熱成像通道關(guān)閉（圖2(c)）和開啟（圖2(d)）時的成像效果[5]。

圖2 低照度CMOS 夜視鏡 (a) 集成了微光像增器與熱成像的融合夜視鏡系統(tǒng)AN/PSQ-36[3] (b) 以及熱成像通道關(guān)閉（開）[4] (c)和開啟（關(guān)）(d) [5]時的成像效果Fig.2 Low-light-level CMOS night vision goggle (a) AN/PSQ-36 fusion goggle system that combines image intensified night vision with thermal imaging[3] (b) and the imaging results with thermal imaging [4] channel off[5] (c) and on (d)

2 典型的單兵作戰(zhàn)場景

典型單兵作戰(zhàn)場景包括：在前沿或敵后實施戰(zhàn)場觀察，偵察與目標監(jiān)視，目標定位，為我方空-地半主動激光制導(dǎo)炸彈/導(dǎo)彈、半主動激光制導(dǎo)炮彈/火箭彈提供目標激光指示，使用輕武器精準射擊與狙擊作戰(zhàn)，與建筑物/隱蔽物后的目標交戰(zhàn)，特戰(zhàn)隊/空中突擊部隊的夜間作戰(zhàn)，從明亮環(huán)境突然進入黑暗室內(nèi)/地下空間作戰(zhàn)，在低照度環(huán)境（例如植被茂密的森林）作戰(zhàn)等。

2.1 戰(zhàn)場觀察、偵察與目標監(jiān)視

單兵在戰(zhàn)場前沿或敵后方抵近（距離100～1000 m級）目標，進行觀察、偵察與監(jiān)視，獲得準確的目標信息，為規(guī)劃作戰(zhàn)行動、選擇進攻路線、實施協(xié)同/聯(lián)合作戰(zhàn)等提供決策所需的信息，為將“單向透明”的信息優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)斗優(yōu)勢創(chuàng)造條件。

2.2 目標定位與激光指示

單兵/特戰(zhàn)隊潛伏在戰(zhàn)場前沿或潛入敵后抵近（100～1000 m 級）敵方目標（指揮所、通信站、雷達站、彈藥庫、后勤補給站、炮陣地、坦克/裝甲車、停在地面的飛機、停泊在港口的艦船、工事、橋梁、隧道等）；使用數(shù)字指北針、方向盤、衛(wèi)星定位接收機等確定自身的位置（尋北、測量經(jīng)度、維度和高程等），據(jù)此測量和確定目標方位、距離、經(jīng)度、維度和高程等參數(shù)；使用望遠鏡、手持熱像儀、微光夜視鏡等監(jiān)視、偵察和確認目標；使用激光測距機測量自身至目標的距離，使用激光為半主動激光制導(dǎo)武器進行目標指示，引導(dǎo)我方空中作戰(zhàn)飛機、地面火炮或戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈系統(tǒng)等發(fā)射半主動激光精確制導(dǎo)武器。

第一種作戰(zhàn)場景是“A 看-B 打”，如圖3所示[6]，士兵A 用激光標識器發(fā)射波長850 nm 的激光照射目標，士兵B 用微光增強夜視鏡看到目標反射的850 nm激光，實現(xiàn)不同作戰(zhàn)單元間的協(xié)同/聯(lián)合作戰(zhàn)，對目標實施遠程或超視距、1 m 級精度的打擊。

圖3 “A 看-B 打”作戰(zhàn)場景[6]Fig.3 “A look-B shoot” combat scenario

第二種作戰(zhàn)場景是使用精確殺傷武器系統(tǒng)[7]，如圖4所示，美軍“九頭蛇-70”火箭彈在最大射程6000 m處圓概率誤差100 m，為增加“九頭蛇-70”火箭彈增加半主動激光制導(dǎo)模塊，構(gòu)成AGR-20A 先進精確殺傷武器系統(tǒng)（advanced precision kill weapon system,APKWS），在5000 m 射程處圓概率誤差0.75 m，命中概率93%，由多型作戰(zhàn)飛機攜帶和發(fā)射（圖5）[8]，空軍引導(dǎo)人員或地面部隊（cooperative aircrew or ground forces）使用便攜式目標定位與指示系統(tǒng)發(fā)射激光照射目標，空中作戰(zhàn)飛機發(fā)射AGR-20A 先進精確殺傷武器對其實施精確打擊。

圖4 先進精確殺傷武器系統(tǒng)[7]Fig.4 Advanced precision kill weapon system (APKWS)[7]

圖5 適配APKWS 系統(tǒng)的17 種發(fā)射平臺[8]Fig.5 17 launch platforms qualified with APKWS[8]

2.3 輕武器精準射擊

單兵的基本作戰(zhàn)模式是使用隨身攜帶的輕武器直接打擊敵方目標，其作戰(zhàn)能力表現(xiàn)為火力威力、射程和射擊精度，使用瞄準鏡可提高單兵輕武器的射擊精度。提高輕武器射擊精度需看得更清楚，可見光瞄準鏡的物鏡孔徑比人眼的大1 個數(shù)量級，接收更多光子和并放大（典型值為8×）產(chǎn)生明亮的像供人眼觀察，還需精確測量至目標的距離，用密位測距分劃線可測量至目標的距離，進而較為準確地修正射表。在夜間和低能見度條件下，使用可見光瞄準鏡進行瞄準和精準射擊效果很差，但裝備夜視瞄準鏡后，能提高輕武器的射擊精度進而提高作戰(zhàn)效能，道理與可見光瞄準鏡相同。

輕武器包括突擊步槍、沖鋒槍、輕機槍、狙擊步槍、火箭筒、無后座力炮、便攜式反坦克導(dǎo)彈和防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)等。不同輕武器的作戰(zhàn)目標、射程不同，因此發(fā)展了可與輕武器配套的輕型、中型和重型武器熱瞄鏡。不同的輕武器其作戰(zhàn)目標、射程、彈藥等均有所不同。原則上，單兵夜視鏡與輕武器的有效射程相等——“所見即可射”。

圖6是美陸軍步兵攜帶的8 種支援武器組成一線火力支援體系（藍色圖示）[9]，射程覆蓋至7240 m，決定著所配單兵夜視鏡的作用距離：射程3750 m 的“陶”（TOW）中型反坦克導(dǎo)彈，射程2500 m 的“標槍”（Javelin）輕型反坦克導(dǎo)彈，最遠射程7240 m 的120 mm 重型迫擊炮（Heavy Mortars），有效射程1400 m 的40 mm MK 19 榴彈發(fā)射器，有效射程1800 m 的50（12.7 mm）口徑重機槍，有效射程1800 m 的7.62 mm 口徑M240 MG 輕機槍，有效射程150 m 的M203 DPW 榴彈發(fā)射器，有效射程300 m 的AT-4 火箭筒；紅色圖示是俄羅斯有效射程4500 m 82 mm B10 無后坐力炮，有效射程2500 m 的DShK 重機槍。

圖6 美國陸軍的火力體系[9]Fig.6 Munition system of America army[9]

圖7(a)是陸軍3 人作戰(zhàn)小組配置夜視鏡的情況[10]，1 名士兵裝備對800 m 內(nèi)目標進行精準點殺傷FR-F2型7.62 mm 口徑狙擊步槍，配“劍”（Sword）觀察-火控型狙擊步槍瞄準鏡；1 名士兵裝備對1000 m 內(nèi)目標進行面殺傷和點殺傷“米尼米”輕機槍，配“劍”（Sword）熱成像瞄準鏡；圖7(b)為配“劍”（Sword）熱成像瞄準鏡的M3“卡爾古斯塔夫”（Carl Gustav）無后坐力炮[11]，圖7(c)為配可見光瞄準鏡的M3“卡爾古斯塔夫”無后坐力炮[12]。

圖7 陸軍配置的夜視鏡[10-12]Fig.7 Night vision goggles deployed by army[10-12]

2.4 狙擊作戰(zhàn)

狙擊作戰(zhàn)是受過專門訓(xùn)練的單兵隱蔽在預(yù)設(shè)陣地上并很好偽裝，使用狙擊步槍對視界內(nèi)、1000 m 級距離的目標進行精準射擊、一槍制敵的戰(zhàn)斗方式。狙擊作戰(zhàn)的目標是敵方人員（特別是軍官、武器操作人員、觀察員、狙擊手、機槍手等）和武器裝備（特別是雷達、紅外光電系統(tǒng)、通信電臺、導(dǎo)彈發(fā)射器、彈藥箱、油料桶等），在陣地防御、城市作戰(zhàn)、特種作戰(zhàn)和反恐作戰(zhàn)中有特別重要的作用。一般來說，狙擊距離600～1000 m 的目標使用7.62 mm 狙擊步槍，狙擊超過1000 m 距離的目標使用12.7 mm 的大口徑狙擊步槍。

在抗美援朝戰(zhàn)爭中，1952年1月29日中國人民志愿軍總部命令：“在與敵對峙狀態(tài)下，對敵之小群目標及一般目標，每日指定值班的特等射手專門尋求射擊目標，這將給敵人甚大殺傷?！痹谡麄€三八線附近200 多千米長的戰(zhàn)線上，我志愿軍投入上千個狙擊小組形成戰(zhàn)役規(guī)模的狙擊作戰(zhàn)，雖然我志愿軍狙擊手只用沒有瞄準鏡的普通步槍，但是卻打出了令美軍心寒的戰(zhàn)果。以第15 軍防守的五圣山地區(qū)為例，僅第135 團防守上甘嶺北山，在9 個月狙擊作戰(zhàn)中即給美軍重大殺傷，美軍稱該陣地為“狙擊兵嶺”，以至于成為其在1952年10月14日發(fā)動上甘嶺戰(zhàn)役的緣由。從1952年開始至朝鮮停戰(zhàn)，我志愿軍狙擊作戰(zhàn)共斃傷聯(lián)合國軍5.2 萬人，這是戰(zhàn)爭史上規(guī)模最大的狙擊作戰(zhàn)。

迄今為止，世界上最遠狙擊作戰(zhàn)記錄是加拿大士兵在伊拉克創(chuàng)下的，從高處射擊低處3450 m 的目標，在1 個塔上封鎖伊拉克的一個城區(qū)，使用TAC-50 狙擊步槍，口徑12.7 mm，全長1448 mm，槍管長736 mm，初速850 m/s，有效射程2000 m，配16×瞄準鏡，從高處射擊低處目標，子彈在空中飛行約10 s后命中目標，飛行距離3450 m。

2.5 與隱蔽物后/塹壕中的目標交戰(zhàn)

在陣地防御、城市作戰(zhàn)、特種作戰(zhàn)和反恐作戰(zhàn)中，敵方戰(zhàn)斗人員通常利用巖石、墻角、矮墻等隱蔽物后或塹壕掩護進行攻擊，以避免輕武器直射火力殺傷。一般我方士兵可投手榴彈消滅在隱蔽物后/塹壕中的目標，當目標距離超出士兵投彈距離后如何與之交戰(zhàn)？這就需要單兵輕武器發(fā)射榴彈準確飛到塹壕上空、或墻后再精確控制炸點爆炸，利用彈片消滅隱蔽的敵人。

在2020年阿塞拜疆-亞美尼亞戰(zhàn)爭早期的攻防戰(zhàn)中，前線士兵依托塹壕作戰(zhàn)，對陣地進行防守。圖8(a)是亞美尼亞士兵在前線的塹壕中[13]，圖8(b)是阿塞拜疆士兵在前線進入塹壕中[14]。

圖8 塹壕場景：(a) 亞美尼亞士兵在前線的塹壕中[13]；(b) 阿塞拜疆士兵在前線進入塹壕中[14]Fig.8 Frontline trench scenarios:(a) Armenian soldiers stand guard in a front line trench[13];(b) Azerbaijani soldiers moved into a front line trench[14]

2.6 夜間跳傘和機降作戰(zhàn)

實施夜間跳傘和機降作戰(zhàn)，既提高作戰(zhàn)的突然性——是空降作戰(zhàn)取勝的關(guān)鍵，又減小傘降和機降過程中遭敵火力殺傷的風(fēng)險。因微光夜視鏡的圖像更接近人眼習(xí)慣，特別是彩色微光圖像讓士兵更容易認知和理解傘降或機降的場景，另外，為解放士兵的雙手操作降落傘或使用武器等，夜間傘降和機降時通常使用微光型頭盔/護目鏡觀察瞄準鏡。在夜間跳傘時，傘兵使用頭盔/護目鏡觀察瞄準鏡觀察空中避免與隊友相撞，觀察地面尋找預(yù)定著陸場并選擇著陸點操作降落傘安全著陸，著陸后尋找上級和隊友集結(jié)、呈戰(zhàn)斗隊形展開、向敵發(fā)起攻擊等。在夜間直升機機降時，空中突擊隊員使用頭盔/護目鏡觀察瞄準鏡完成登機、下機、占領(lǐng)陣地、呈戰(zhàn)斗隊形展開、向敵發(fā)起攻擊等戰(zhàn)斗動作。

圖9(a)是美軍第82 空降師傘兵在夜間從C-17 戰(zhàn)略運輸機尾艙門登機的場景[15]，圖9(b)是到達北卡羅來納州布拉格堡的西西里空降場時夜間傘降著陸的場景[15]。

圖9 美軍第82 空降師傘兵夜間跳傘訓(xùn)練，(a) 從C-17 戰(zhàn)略運輸機尾艙門登機的場景；(b) 到達北卡羅來納州布拉格堡西西里空降場夜間傘降著陸的場景[15]Fig.9 Paratroopers from the 82nd airborne division training at night:(a) Load onto a U.S.Air Force C-17 Globemaster III (b) to conduct combat night jumps over Sicily Drop Zone on Fort Bragg,NC[15]

2.7 在黑/昏暗的室內(nèi)/地下空間作戰(zhàn)與城市夜戰(zhàn)

在城市作戰(zhàn)中，士兵需要進入黑/昏暗的室內(nèi)/地下空間，眼睛一時完全看不見其中的場景，即使后面適應(yīng)了，也不能有效進行觀察和搜索在黑暗中的目標，需使用微光夜視鏡進行觀察與搜索，才能形成“我能看見你，但你看不見我”的“單向透明”的優(yōu)勢作戰(zhàn)能力。此外，在地形地貌和場景復(fù)雜的城市夜戰(zhàn)時，作戰(zhàn)的士兵之間需協(xié)同作戰(zhàn)，士兵班/組每人裝備微光夜視鏡后，通過各自觀察和搜索一個方向，形成對其周邊無縫觀察與搜索，能更好應(yīng)對來自多方向的威脅。

圖10是美軍第504 空降步兵團士兵在阿富汗Naray 市挨家挨戶地搜索疑似武裝分子和武器時準備進入黑暗室內(nèi)/地下的場景[16]。

圖10 美軍第504 空降步兵團士兵在Naray 市挨家挨戶地搜索疑似武裝分子和武器[16]Fig.10 The U.S.504th Parachute Infantry was conducting a house-to-house search for suspected army forces and weapons in the city of Naray[16]

2.8 在低能見度環(huán)境作戰(zhàn)

在低能見度如煙塵、薄霧等條件下作戰(zhàn)時，煙塵和薄霧的散射將導(dǎo)致可見光和微光圖像質(zhì)量下降，目標有可能隱蔽在其中，因此，士兵要借助輕武器熱瞄鏡進行觀察和搜索，發(fā)現(xiàn)隱蔽的目標，一旦發(fā)現(xiàn)目標能立即開火射擊。

圖11(a)是美軍士兵借助AN/PAS-13 熱瞄鏡在低能見度的煙霧中觀察和搜索目標[17]。圖11(b)呈現(xiàn)了霧氣中水分子的散射導(dǎo)致可見光圖像質(zhì)量下降，但熱紅外輻射能夠穿透霧氣，獲得清晰的目標與背景熱圖像（圖11(c)）[18]。

圖11 低能見度作戰(zhàn)場景：士兵借助AN/PAS-13 熱瞄鏡霧氣中觀察和搜索目標(a)[17]；霧氣引起可見光圖像質(zhì)量下降(b)；熱紅外輻射能夠穿透霧氣，獲得清晰的目標與背景熱圖像(c) [18]Fig.11 Low visibility combat scenario (a) The soldiers use AN/PAS-13 thermal sight to observe and search targets in the fog[17];(b) Fog degrades the quality of the visible image;(c) Thermal radiation can penetrate through the fog,and achieve clear thermal image of the target and its background[18]

3 單兵夜視鏡與系統(tǒng)

單兵夜視鏡與系統(tǒng)主要有：手持夜視鏡、便攜式夜視鏡、輕武器瞄準鏡、頭盔/護目鏡觀察瞄準鏡、輕武器光電火控系統(tǒng)、“未來士兵”系統(tǒng)等，其結(jié)構(gòu)形式有所不同，作用距離也不相同，需互相配合和協(xié)同使用。

3.1 手持夜視鏡

手持夜視鏡是單兵能雙手或單手握持即可穩(wěn)定、長時間操作和使用的夜視鏡，包括微光、熱成像、可見光、激光（測距）通道中的1 個或2 個以上，重量較輕（例如2 kg），作用距離也較近，用于戰(zhàn)場偵察、搜索目標、目標定位與監(jiān)視、目標（激光）指示（可能有）、毀傷評估等。單物鏡-單目鏡的手持夜視鏡也可作為夜視瞄準鏡使用。

圖12(a)是Coral Z 輕型手持遠距離熱像儀[19]，采用微型斯特林制冷機將320×256 銻化銦焦平面探測器組件制冷至80 K，寬視場8.2°×6.6°，窄視場2.7°×2.2°，紅外物鏡直徑50 mm，窄視場探測和識別輕型越野車和士兵的距離分別為7.7 km、2.2 km 和3.4 km、1.7 km，重量2.6 kg（含電池）。圖12(b)是Coral LS 手持遠距離熱像儀[20]，單兵雙手把持即可穩(wěn)定的長時間操作使用，在白天使用可見光、紅外和激光通道，在夜間使用紅外和激光通道。

圖12 2 種典型手持熱像儀Fig.12 Two typical handheld thermal imagers

圖13是法國“索菲”SOPHIE-XF/VGA 遠距離手持熱像儀和目標定位儀[21]，與方向盤、衛(wèi)星定位接收機、激光測距機、激光目標指示器、三腳架組合，構(gòu)成便攜式目標定位與監(jiān)視系統(tǒng)，可引導(dǎo)半主動激光制導(dǎo)彈藥對目標實施1 m 級的精確打擊。

圖13 法國“索菲”SOPHIE-XF/VGA 遠距離手持熱像儀和目標定位儀[21]Fig.13 SOPHIE-XF/VGA long-range hand-held thermal imager and target locator[21]

圖14是卡夾式的遠距離熱瞄鏡ThermoSight?HISS-XLR[22]，可安裝在狙擊步槍上，使狙擊手探測和識別距離超過2 km 的人形目標。

圖14 卡夾式的遠距離熱瞄鏡ThermoSight? HISS-XLR[22]Fig.14 ThermoSight? HISS-XLR clip-on thermal weapon sight[22]

3.2 便攜式夜視鏡

便攜夜視鏡是物鏡口徑大、視場較小、觀察距離較遠、重量較大（例如5 kg）、需要三角架支撐才能長時間使用的夜視鏡，通常裝備于步兵小組，用于在前沿陣地或敵后進行戰(zhàn)場偵察、搜索目標、目標定位與監(jiān)視、目標（激光）指示、毀傷評估等。

圖15是美國AN/PAS-21A（SeeSPOT III）便攜式熱像儀[23]（黑色）安裝在AN/PED-1 激光測距機/目標指示器上，用便攜式三角架支撐長時間使用。

圖15 AN/PAS-21A（SeeSPOT III）便攜式熱像儀[23]Fig.15 AN/PAS-21A (SeeSPOT III) handheld thermal imager[23]

3.3 輕武器瞄準鏡

為滿足突擊步槍、狙擊步槍、輕機槍、重機槍、高射機槍、榴彈發(fā)射器、便攜無后坐力炮、火箭筒、便攜反坦克導(dǎo)彈和防空導(dǎo)彈等輕武器使用要求，發(fā)展了包括微光、熱成像在內(nèi)的夜視瞄準鏡（圖16、17），其作用距離與狙擊步槍射程匹配——“所見即可射”。一般來說，7.62 mm 狙擊步槍適合于狙擊距離600～1000 m 的目標，對超過1000 m 距離的目標，需要12.7 mm 的大口徑狙擊步槍。對7.62 mm 狙擊步槍配7×夜視瞄準鏡或熱瞄鏡為宜（與大多數(shù)軍用望遠鏡放大倍率相同），體積、重量可接受。對大口徑狙擊步槍，配倍率14×左右的夜視瞄準鏡或熱瞄鏡為宜。

圖16左圖是AN/PVS-10 狙擊手夜視瞄準鏡，采用第三代像增強器，是物鏡和目鏡光軸上下錯開的、單目的遠程晝夜瞄準鏡，圖16右圖配AN/PVS-10 狙擊手夜視瞄準鏡的M107 12.7 mm 大口徑反器材步槍[24]。

圖16 AN/PVS-10 狙擊手夜視鏡（左）及其安裝于M107 狙擊步槍（右）[24]Fig.16 AN/PVS-10 Sniper night sight (left) and its deployment at M107 Sniper rifle (right) [24]

圖17(a)是美國AN/PAS-13E(V)1 輕型武器熱瞄鏡（light weapon thermal sight,LTWS）、AN/PAS-13E(V)2 中型武器熱瞄鏡（medium weapon thermal sight,MTWS）、AN/PAS-13E(V)3 重型武器熱瞄鏡（heavy weapon thermal sight,HTWS）[25]，對人、車的探測距離分別為800 m 和3100 m，1400 m 和4800 m，2350 m 和7300 m，與所配輕武器的射程相當，其熱圖像（圖17(b)左圖為白熱模式、右圖為同一場景黑熱模式）疊加了中間瞄準線和邊緣測距分劃線，左上角有5密位分劃線，左下角有對1.5 m 高的人進行測距的分劃線，右上角有對3 m 寬坦克測距分劃線，分劃線上距離刻度單位為100 m；圖17(c)是M2A1 12.7 mm 口徑重機槍配AN/PAS-13E（V）3 重型武器熱瞄鏡（HTWS），在晝夜和低能見度條件下具有對2500 m 內(nèi)目標進行精度射擊的能力，甚至可進行狙擊作戰(zhàn)[26]。

圖17 武器熱瞄鏡及應(yīng)用場景[25-26]Fig.17 Weapon thermal sight and its scenarios[25-26]

步兵普遍裝備便攜式防空導(dǎo)彈。白天用可見光瞄準鏡截獲空中目標和發(fā)射導(dǎo)彈。夜間可見光瞄準鏡失效，需要換成熱成像瞄準鏡。例如美國FIM-92“毒刺”（Stinger）便攜防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)方式是“發(fā)射前鎖定、發(fā)射后不管”，配備AN/PAS-18“毒刺”熱瞄鏡后，能在晝夜和低能見度條件下，引導(dǎo)導(dǎo)彈的紅外導(dǎo)引頭截獲目標后發(fā)射。

獨立的微光、熱成像瞄準鏡能與可見光瞄準鏡組合成全天時瞄準鏡，射擊前完成可見光瞄準鏡與狙擊步槍校軸，使用夜視瞄準鏡時只需將其安裝在可見光瞄準鏡前的皮卡丁尼導(dǎo)軌上即可，夜視瞄準鏡的像即為可見光瞄準鏡“物”，解決了在戰(zhàn)場上不便于對槍、可見光瞄準鏡與夜視瞄準鏡校軸問題。

圖18是獨立的微光夜視瞄準鏡（前）與可見光瞄準鏡（后）組合使用[27]，在夜間射擊無需對槍、可見光瞄準鏡與夜視瞄準鏡校軸。

圖18 微光夜視瞄準鏡（前）與可見光瞄準鏡（后）組合使用[27]Fig.18 Cascade of low-level-light night vision sight and riflescope[27]

3.4 頭盔/護目鏡觀察瞄準鏡

頭盔/護目鏡夜視鏡裝備單兵，重量較輕（例如500 g，應(yīng)不大于1000 g），可長時間戴在頭上使用，解放士兵的雙手操作武器、非直瞄射擊、駕駛車輛等，在晝夜和低能見度條件下用于觀察、偵察、瞄準等。為提高射擊反應(yīng)速度和精度，在槍身上安裝激光目標標識器，發(fā)射近紅外激光（例如波長808 nm），士兵從微光圖像增強護目鏡夜視鏡看到激光目標標識器照射在目標上的激光光點，利用夜視鏡圖像瞄準線即可瞄準目標進行非直瞄射擊。

以美國AN/PVS-20 增強型夜視鏡為例，其包括微光圖像增強和非制冷熱成像兩個通道，結(jié)合使用槍上集成的激光標識示器與微光圖像/熱圖像瞄準線，無需進行“三點一線”瞄準即可非直瞄射擊，適合城市、叢林等場景的遭遇戰(zhàn)，不用時可整體翻轉(zhuǎn)到頭盔向上方。圖19是手持突擊步槍的美軍士兵[28]，通過AN/PSQ-20 型增強型夜視鏡看見目標反射其突擊步槍上激光光點照射器的光點，可進行間接瞄準和射擊，無需舉槍進行“三點一線”瞄準。

圖19 AN/PSQ-20 型增強型夜視鏡[28]Fig.19 AN/PSQ-20 enhanced night vision goggle[28]

3.5 輕武器光電火控系統(tǒng)

步兵的作戰(zhàn)范圍日益擴大，裝備了射程越來越遠的輕武器。當射程超過一定距離（例如2000 m）后，依靠人眼進行觀察和瞄準的作戰(zhàn)效能大幅度降低，需裝備光電瞄準-激光測距-火控系統(tǒng)，既解決士兵在晝夜和不良氣候/低能見度條件下的觀察、精確測距等問題，又解決射擊諸元計算和顯示問題，大幅度提升單兵作戰(zhàn)能力。

利用含“三光”（可見光、紅外、激光）瞄準鏡的輕武器火控系統(tǒng)、電控槍架和控制鏈路構(gòu)成遙控武器站，不需要士兵直接操作，隱蔽在安全的地方即可作戰(zhàn)。圖20是架設(shè)在大口徑機槍上的TRAP-250D 遙控武器站[29]。

圖20 架設(shè)在大口徑機槍上的TRAP-250D 遙控武器站[29]Fig.20 Remotely operated weapons platform TRAP-250D with large-caliber mounted rifle[29]

2014年，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）提出計算武器光學(xué)（computational weapon optic,CWO）計劃，開發(fā)“超級智能瞄準鏡”（super smart scope,3S），配備先進熱成像和夜視鏡、彈道計算機及彈道計算軟件、射頻同步等，發(fā)展分置式光電瞄準-激光測距-火控系統(tǒng)，將40 mm 榴彈發(fā)射器從最大射程2200 m 的面殺傷武器，發(fā)展成具備精確射擊能力的點殺傷武器，能通過精確測量至目標的距離控制彈道，使榴彈在預(yù)設(shè)炸點精確爆炸，用彈片殺傷隱蔽在戰(zhàn)壕、凹坑、土坎、石頭、墻角后、門后的目標。

美國還發(fā)展了XM29“理想單兵戰(zhàn)斗武器系統(tǒng)”（objective individual combat weapon system,OICW），由（可見光、紅外和激光）“三光合一”瞄準鏡構(gòu)成輕武器火控系統(tǒng)，射手通過可見光、紅外瞄準鏡發(fā)現(xiàn)和識別目標，使用激光測距，測量數(shù)據(jù)經(jīng)彈道計算機解算后形成射擊諸元并在顯示器上顯示出瞄準點，使普通士兵能像專業(yè)狙擊手一樣使用突擊步槍進行精度射擊；或解算出射擊諸元，發(fā)射榴彈并“精確控制炸點”爆炸，通過彈片殺傷障礙物后的目標。

美國在已放棄的XM29“理想單兵戰(zhàn)斗武器系統(tǒng)”基礎(chǔ)上，發(fā)展了帶“晝夜目標截獲火控系統(tǒng)”（target acquisition day/night fire-control system,TAD/NFCS）的XM25 榴彈發(fā)射器，并投入阿富汗戰(zhàn)爭實戰(zhàn)檢驗效果良好。在“晝夜目標截獲火控系統(tǒng)”中，集成可見光瞄準鏡、非制冷熱成像模塊、激光測距機/激光光點標示器、溫度和氣壓傳感器、彈道計算機、引信裝訂裝置等，從外接GPS 接收機獲取位置信息，選擇爆炸點距目標的距離、炸點坐標、自動進行榴彈引信射擊諸元裝訂，發(fā)射后即可實現(xiàn)“精確控制炸點射擊”。圖21是XM25 的實物圖[30]及其工作模式[31]。

圖21 XM25 榴彈發(fā)射器 (a)瞄準目標和測距 (b) 榴彈在目標上方爆炸[30-31]Fig.21 XM25 grenade launcher (a) Aim and range (b)The grenade exploded over the target [30-31]

3.6 “未來士兵”系統(tǒng)

“未來士兵”系統(tǒng)是單兵信息化作戰(zhàn)系統(tǒng)，一方面通過融合進入戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈，使單兵作為整個作戰(zhàn)系統(tǒng)中的一個信息和作戰(zhàn)節(jié)點，解決戰(zhàn)場態(tài)勢感知、作戰(zhàn)計劃制定、協(xié)同/聯(lián)合作戰(zhàn)實施、保障補給等問題；另一方面，融合單兵自身的傳感器數(shù)據(jù)，從而使單兵作戰(zhàn)效能發(fā)揮至最大。

在德國“短劍”（GLADIUS）未來士兵裝置中，如圖22所示[32]，核心系統(tǒng)（core system）有1 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，6 型輕武器配置7 型武器輔助裝備（weapon accessory equipment）——熱瞄鏡。

圖22 德國“短劍”（GLADIUS）未來士兵裝置[32]Fig.22 Germany GLADIUS future soldier equipment[32]

法國的“未來士兵”系統(tǒng)稱為“裝備與通信一體化步兵”（FELIN）系統(tǒng)[33]，包括多個型號的“三光合一”瞄準鏡，既解決單兵間的協(xié)同/聯(lián)合作戰(zhàn)問題，也解決單兵與其他軍、兵中的聯(lián)合作戰(zhàn)問題，包括對戰(zhàn)場目標進行定位，引導(dǎo)空中火力或后方的炮兵對目標進行精確打擊等。

在“未來士兵”系統(tǒng)中使用新型的雙目增強夜視鏡，如圖23所示[34]，通過無線傳輸技術(shù)將武器上各類瞄準鏡獲取的信息傳輸給士兵佩戴的夜視鏡，并通過增強現(xiàn)實技術(shù)在頭盔顯示器上呈現(xiàn)增強現(xiàn)實的可見光/微光/熱成像視覺，一是將增強戰(zhàn)場意識能力，二是實現(xiàn)“所見即所射”，即士兵看見目標后無需舉槍瞄準即可射擊。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。

圖23 新型的雙目增強夜視鏡使用無線傳輸技術(shù)融合武器瞄準鏡與士兵佩戴的夜視鏡，給士兵呈現(xiàn)增強現(xiàn)實的可見光/微光/熱成像視覺[34]Fig.23 New enhanced night vision goggles uses wireless technology to merge the weapon sight with day/night vision,thermal augmented reality to the soldier's view[34]

4 結(jié)語

只要有占領(lǐng)和控制任務(wù)的地面作戰(zhàn)就一定會出動地面部隊，一定會有單兵作戰(zhàn)，包括遂行戰(zhàn)場觀察、偵察與目標監(jiān)視、目標定位與激光指示、輕武器“精確射擊”、狙擊作戰(zhàn)、與隱蔽物后/塹壕中的目標交戰(zhàn)、夜間跳傘和機降作戰(zhàn)、夜間作戰(zhàn)、在黑/昏暗的室內(nèi)/地下空間作戰(zhàn)、在低能見度環(huán)境作戰(zhàn)等多樣化任務(wù)。在上述需求的驅(qū)動下，原來只具備簡單夜間觀察和瞄準的單兵夜視鏡，已經(jīng)發(fā)展成集成了具有成像、測距、定位、計算、信息融合、火控解算、無線傳輸?shù)葟?fù)雜功能的微小型高性能光電系統(tǒng)，大幅度提高單兵在聯(lián)合作戰(zhàn)中的地位和作用。