发布时间:2024-01-10 10:32:28
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的无人机光电探测技术样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
法国对无人作战系统的研究始于1990年代后期,即第一次海湾战争结束后。当时,法国意识到了无人作战平台在未来战争中的重要意义。1997年自行研制了数款小型侦察/攻击无人机,然而这些无人机“块头”太小,载荷有限,续航时间短,且攻击方式单一,其飞行性能和攻击能力与美、以等国差距较大。而同一时期,特别是阿富汗战争爆发后,美、以等国的先进无人机概念层出不穷,其研制、生产和使用进入了全面爆发期。法国在深感压力的同时,也开始加大向先进无人机领域的投资。
在这之后,法国制定了AVE隐形无人战斗机发展计划,同时达索飞机制造公司(是法国第二大飞机制造公司,世界主要军用飞机制造商之一,具有独立研制军用和民用飞机的能力――编者注)自筹资金独立研制了一种名为“LOGIDAC”的隐形无人机,但其战术性能不尽如人意。为了分摊成本,降低财务负担,达索公司开始寻找联合研制伙伴,最后与欧洲航空防务与航天(EADS)公司等企业达成一致,联合研制一款多用途无人战斗机。
法国政府对这一项目也表现出极大兴趣,其与达索公司的研制计划遂台二为一。在高层的主导下,2003年巴黎航展之时,法国国防部长宣布与EADS公司、达索公司和泰利斯公司之间签署了一份重大协议,共同投资实现有关军用无人机技术,使之可涵盖空中作战和战略侦察等更广泛的未来任务,协议要求尽快开发一款等比例缩小版的概念验证机,待验证成熟、评估完成后制造更大的型号,用于装备部队。同年,法国经过认真考虑,决定向其他欧洲国家开放“神经元”无人战斗机方案,而该项目也很快吸引了不少欧洲国家关注。2005年夏,原有研发团队在吸收了瑞典萨伯和沃尔沃航空公司、瑞士鲁格(RUAG)公司、希腊HAI公司及意大利阿莱尼亚(ALENIA)等公司后,又签署了一系列详细备忘录和协议,标志着“神经元”无人机研发团队正式形成。同年底,法国、希腊、意大利、西班牙、瑞典和瑞士六国政府开始向项目注资,一个泛欧先进无人机开发项目已初具雏形。
2006年2月,泛欧“神经元”项目正式启动,法国国防部军械装备局(DGA)代表所有参与国负责项目管理,达索公司作为主承包商负责项目的整体开发。项目开始后便开始了为期15个月的可行性评估,之后的2007年6月,DGA正式与达索公司为代表的工业研发团队签订合同,项目进入为期19个月的技术设计阶段,并预计于2010年上半年制造出第一架原型验证机,2011年进入试飞阶段,2012年进行攻击测试,最顺利的情况下“神经元”也要等到2015~2020年后才可能进入现役。
全欧倾力打造“神经元”
“NEURON”字面意思“神经元”,代表着它在未来欧洲信息化战争、网络中心战中所扮演的关键性角色。不过,其名称也另有释义。其首、尾字母“N”均表示“多个”的意思,中间4个字母“EURO”正好是欧洲的缩写,因此名称内在含义正是“全欧努力的先进无人机项目”。
从参与项目开发的防务企业来看,除英国已启动了自己的“雷电之神”无人机以及德国希望与俄罗斯共同研制先进无人机而未参与项目外,“神经元”几乎囊括了全欧所有重量级航空、电子防务企业,是一个名副其实的集全欧之力开发的无人机项目。
除法国军方DGA负责项目整体行政管理外,“神经元”的研制分工也鲜明地体现了全欧联合的特点。比如:法国达索公司负责总体设计以及低可探测性气动外形、适航性、飞行器进气口及管路、飞行控制系统的设计和最后的总装;萨伯公司除参与总体设计与外形设计外,主要负责航电系统、起落架、前中段机身及燃油系统的开发,并向法方提供了其高级先进无人技术验证机的成果;阿莱尼亚(ALENIA)公司负责机身内武器舱、全机电力系统以及大气数据系统的开发,其最新试飞成功的“天空-X”无人机的很多先进技术也转移到“神经元”项目中去;EADS公司承担飞行器地面控制站、整装式机翼以及数据链管理系统的开发;鲁格公司负责飞行器设计阶段的风洞测试和计算、武器投送系统的开发;HAI公司负责后部机身、低红外尾喷口的设计;泰利斯公司负责飞行器的主要和备份数据链研制;沃尔沃航空公司负责排气系统的开发,伽利略航空公司负责光电传感器及目标鉴别的研制;至于动力系统则由老牌航空动力生产商――英国的罗尔斯一罗伊斯公司负责。
从欧洲各国航空工业长久发展来看,“神经元”项目更是担负着重任,其研制有两个主要目标:其一是研究和验证2015年前设计新一代作战飞机所需的相关技术;其二是通过建立负责研制新一代作战飞机的欧洲防务工业界小组,验证这种创新的合作模式。并不算最先进的“神经元”
单看达索公司在2005年巴黎航展上给出的“神经元”演示验证机介绍,它的性能和未来战场定位算得上是非常前卫,但也中规中矩。比如验证机采用类似B一2轰炸机的气动外形,机长10m、翼展12m,配备两台罗尔斯一罗伊斯公司的阿杜尔95l涡扇发动机(与美洲狮战斗机的发动机相同),最大时速可达0.7~O.8倍音速,升限约10000m,航程达800km,具有雷达和红外双重低可探测性、可进行网络中心战、可使用精确制导防区外攻击弹药等最新一代无人战斗机的典型性能。至于未来演示验证机试飞成功并真正达到量产阶段,“神经元”的整体性能还将进一步提高,其机体更大,起飞质量最高可达5~6吨,最大飞行高度约13000m,载弹量达400kg,而其动力或将改用推力更大的M88型涡扇发动机(阵风战斗机的引擎),量产机型的速度也将进一步达到1200km/h,其各项性能指标除速度外已与幻影2000这类轻型战机不相上下,但隐形性能及作战效率却远胜后者。
将与“神经元”处于同一技术层次的诺斯罗普・格鲁曼X一47B“飞马座”以及BAE系统公司的“雷电之神”放在一起观察便会发现,这三款无人机在外形上高度相似。比如,三者都借鉴了B-2轰炸机的雷达低可探测性气动外形,其中尤以“神经元”模拟得更为彻底,其W形尾部外形、直掠三角机翼以及锯齿状进气口遮板几乎就是B-2的缩小版。“神经元”气动外形设计所采取的这种“拿来主义”,虽然在成本控制方面获益不少,但同时也决定了它的缺陷,比如其对于甚高频波对空雷达隐形效果不佳等。
在大小、尺寸和质量上,“神经元”的优势也不明显,与其他两款无
人机无异。X一47B机长、翼展分别为11.58m、18.9m,空机质量6.38吨,“神经元”机长约l0m,翼展约12m,空机质量与X一47B类似,约6吨。而“雷电之神”机长、翼展分别为9.94m、11.35m,空机质量8吨。
另外,“神经元”在空中可由指挥机控制飞行并交战,比如可由法国的“阵风”或“鹰狮”战斗机的双座型负责指挥,1架指挥机可以控制4~5架“神经元”无人机,利用“神经元”的隐形性能和机载传感器,在有人战机前方进行侦察和先期攻击,但这项性能也并非“神经元”的独创,早些年俄制SU-35也可与数架SU-27战斗机组成攻击编队,由前者指挥后者进行作战。
而在机载武器方面,“神经元”同样不出所料。其机体备有两个内置武器舱,可挂载激光制导或GPS制导炸弹,地面指挥系统可通过实时指令指挥飞机发射“风暴幽灵”巡航导弹和联合直接攻击弹药(JDAM)等防区外打击武器,实施超视距防区外精确打击;此外,它还可挂载2~4枚AIM―132空空导弹,但这也须在操作者的指令下完成。
根据达索公司的介绍,“神经元”以钛、铝合金为骨架,外层主要采用碳纤维、树脂等复合材料制成,也并未在雷达、红外低可探测性方面有较大突破。
总之,作为一款新近开发的先进无人机,“神经元”的作战能力也并未超出想像,甚至离各国军事专家的预期还有不少差距。比如“神经元”在规划时并未将解决最具挑战性的容错技术(指由于种种原因,系统中出现数据损坏或丢失时,系统能够自动将这些损坏或丢失的数据恢复到发生事故以前的状态,使系统能够正常运行的一种技术――编者注)、行为智能和自适应推理系统(如神经网络)等人工智能列入开发目标,其作战仍遵循现役无人机的作战模式,即利用地面控制站或卫星链路,由人工对其作战过程进行全程干预,只是在巡航时可切换为自动驾驶模式。
成也合作,败也合作?
由于复杂武器系统研制的巨大风险,走合作开发的路子已成为各军事强国的共识,这一点连传统军备研制强国美、俄也不例外,至于法国更是不能不走这条路。然而,合作开发虽好处不少,但弊端也同样存在,其中最主要的风险就在于合作方对项目定位的差异、对合作开发知识产权归属的争议以及反复超支的研制费用等。
实际上,联合开发的弊端早些年在欧洲合作研制EF2000时已经暴露,当年主要参与方在主导项目发展方向上产生分歧,最终导致法国退出,而联合开发项目对多个国家不同需求的“妥协”,也很容易使其成为“高不成、低不就”的产物,如EF2000在技术上也仅是将第三代战斗机的设计理念发挥到极致,远没有同时期研制的F一22、JSF等战斗机那样独具创新性。
这些问题在“神经元”的开发过程中表现得也极为明显,法国希望借助“神经元”演示验证机的研制,最终开发并装备更具实战性的无人作战平台;而瑞典等国则对未来是否装备无人作战平台仍心存疑虑,只是通过参与该项目积累最新的无人机技术;至于其他参与企业也都作着各自的盘算,阿莱尼亚公司正在独立研制无人战斗机,最重要的合作者萨伯公司据说也在考虑独自开发无人战斗机。虽然眼下各参与方还未显现出退出“神经元”开发计划的动向,但不可忽视今后出现波折的可能性,而“神经元”项目目前在演示阶段所表现出的略显“平庸”,也似乎在走EF2000战斗机的老路。
关键词: 三坐标雷达; 比幅测高; 高度突跳; 测高精度
中图分类号: TN958.8?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2014)05?0016?02
0 引 言
相对于两坐标雷达而言,三坐标雷达能同时获得目标方位、距离、仰角等三维坐标参数,对目标的定位更加准确,能够同时发现、录取、跟踪多批目标,因而受到世界各国的高度重视。测高精度是三坐标雷达的重要战术指标之一,目标高度信息的精确与否直接影响到防空作战指挥系统所采取的火力引导。比幅测高技术[1?5],尤其是双波束比幅测高技术在当前三坐标雷达系统中被广泛采用。在雷达对低空目标进行探测时,如果双波束的一个波束回波幅度误差大,将会造成目标高度数据突变,严重影响测高精度。针对此问题,文献[6]对高度突跳问题进行了研究,本文提出了一种四波束测高的方法,若接收到目标回波的波束大于两个,则取目标回波数据幅度较大的两个波束进行比幅测高,幅度比值通过三角公式法进行测角。应用该方法进行实际测飞实验,校正系统误差[7]后,实验结果表明,该方法提高了测高精度,改善了目标高度数据突变问题。
1 测高原理
2 本文方法
双波束比幅测高技术如图2所示,采用高波束1和低波束2,在目标探测过程中,波束1,2顺序扫过目标,产生目标回波。若目标在当前帧可能处于高低波束的中心位置,而在下一帧,如果低波束2被高山等因素遮挡,而目标处于高波束1的上半沿,则低波束未接收到目标回波,高波束接收到目标回波。则雷达测得的目标仰角也就发生变化,有可能出现高度突跳等现象。
针对上述问题,本文提出了四波束测高的方法,如图3所示。在满足信号处理处理能力的情况下,采用四波束测角,若接收到目标回波的波束大于两个,则取回波幅度较大的两个波束运用三角公式法测角。采用该方法的优点是由于采用最强的两个目标回波波束进行比幅测角,则测角精度较高,也可改善高度突跳现象。
3 实验结果
采用本文测高方法进行实验,实验中采用雷达设备对无人机飞行高度进行测试。无人机实际飞行高度采用GPS和光电经纬仪联合测高作为标准高度数据,采用本文测高方法进行无人机飞行高度测量,测量结果如图4所示。
由图4可见,采用本文方法测高,高度变化较为缓和,高度突变现象较少,而双波束方法测高,存在严重的高度突变现象。通过计算,本文方法测高相对均方根误差为25.7 m,双波束方法测高相对均方根误差为71.3 m,因此,采用本文方法可以提高测高精度。
4 结 论
本文详细介绍了三坐标雷达测高原理,推导了利用三角公式法进行角度计算,为了改进测高精度,本文提出了四波束测高方法。实验结果表明,该方法能够有效提高测高精度,改善高度突变现象。
参考文献
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纪明(以下简称纪):直升机光电系统的发展可追溯到上世纪70年代,即第一代专用武装直升机进入成熟应用阶段时。随着武装直升机作为空中杀手得到空前发展,为各种直升机武器系统配套的光电系统也应运而生。光电系统目前主要有瞄准线稳定系统(稳瞄系统)、侦察系统、夜间飞行导航系统、光电对抗系统等,其中稳瞄系统最为复杂,性能和精度最高。
记者:那么稳瞄系统主要由哪些设备组成,经历了一个怎样的发展历程?
纪:现代武装直升机的稳瞄系统通常装备有热像仪、电视摄像机、激光指示,测距机、激光光斑跟踪器等光电传感器。根据需要,某些武装直升机可能只需装备一些基本传感器,如热像仪、电视摄像机、激光测距机等。随着光电传感器的技术发展,攻击型直升机的稳瞄系统,除装备上述传感器外,还可选装激光标识器(pointer)、激光照明器、短波红外/多光谱相机等。直升机稳瞄系统按性能和时间,大致分为三代。
第一代主要在上世纪70年代末至80年代初装备使用,如美军的AH-1“眼镜蛇”直升机的M65,法国“小羚羊”直升机的M397等。这一阶段主要是白天型,全部采用直视光学通道观察瞄准。
第二代在上世纪90年代初装备使用。这一时期武装直升机获得了飞速发展,一大批著名型号,如美国的AH-64“阿帕奇”、OH-58D“基奥瓦”,意大利的A-129“猫鼬”,南非的AH-2A“茶隼”,苏联的米-28“浩劫”和卡-50“黑鲨”等相继面世。与此同时,红外技术也获得飞速发展,因此这些直升机的稳瞄系统均加装了红外热像仪,形成昼夜两用型。
第三代稳瞄系统主要从上世纪90年代后期开始使用。随着红外、激光技术与信息处理技术的飞速发展,先进国家纷纷在第二代稳瞄技术的基础上进行更新换代,主要特点是采用三代大面阵热像仪、连续变倍光学系统、半导体泵浦双模激光指示/测距仪、多目标跟踪、信息融合等先进技术。如AH-64D“长弓阿帕奇”武装直升机的“箭头”,AH-IZ“蝰蛇”的TSS等。
RAH-66“柯曼奇”是美国研制的最新型武装侦察直升机,虽然已下马,但其装备的EOSS稳瞄系统装有当前最高水平的各种光电传感器,而且它的总线技术,信息处理与融合、隐身、一体化稳定平台等技术,都代表着当前最高技术水平。
记者:从这几型武装直升机看,光电转塔有几种安装位置,比如在机头下方或上方,驾驶舱顶部,旋翼上方。这几个位置各有什么优缺点?
纪:这几种布置分别叫鼻锥式、顶棚式、桅杆式,还有侧挂式等几种。它们之间的优缺点并不算很明显,主要还是与主机设计有关。
桅杆式稳瞄具安装位置最高,从理论上说可让直升机隐蔽在障碍物后探测,生存力较高。但直升机的桅杆不适应大载重,有的在顶部装了毫米波雷达,因此装不了桅杆瞄具。顶棚式目前相对少见,主要是因为顶棚强度较差,对飞行员安全是个威胁。大多稳瞄系统还是安装在鼻锥处,当然这也和直升机鼻锥处有什么其它设备有关。
记者:光电稳瞄设备,在坦克、步兵反坦克导弹系统、固定翼战斗机等其它方面也需要。那么和这些平台相比,直升机平台对光电稳瞄系统有什么特殊影响?比如武装直升机和坦克上的振动,会有所区别吧?
纪:直升机的旋翼振动很厉害,旋翼的叶片数和转速确定了直升机的主振频率。坦克稳瞄难以抑制的是低频摇摆,直升机稳瞄难以抑制的是振动。由于直升机稳瞄系统作用距离更远,需要精确制导,因此它的稳定精度通常要比地面车辆上用的高。后者稳定精度一般为100微弧度,武装直升机上的稳瞄系统则要达到20-50微弧度,最新一代直升机稳瞄系统甚至要求达到5-10微弧度(1微弧度的稳定精度对应10千米距离晃动1厘米)。
记者:那为了实现这种稳定精度,武装直升机光电稳瞄系统的稳定设备。经历了怎样的发展阶段,用什么样的技术实现稳定?
纪:我们已经说过,武直光电稳瞄系统的发展基本分三代。第一代还没有热像仪,光路单一、作用距离有限。它们采用反射镜稳定方式,或陀螺直接稳定,或两轴两框架陀螺稳定平台,已能满足要求,精度在50-100微弧度。
第二代装备了扫描型热像仪,昼夜使用;第三代大多采用大面阵凝视型热像仪,而且加上了各种图像处理和其它先进技术。目前装备应用的光电产品大多属第三代。
后两代武直光电稳瞄系统,大多采用两轴四框架稳定平台,其目的是有效隔离扰动,提高稳定精度,其精度范围可达20-40微弧度。未来更高精度(5-10微弧度)的稳定方法,我个人认为还得依靠粗精组合稳定来实现。
记者:什么是两轴四框架稳定平台?
纪:陀螺稳定平台通常可稳定三个轴,但直升机等用于瞄准的稳瞄系统通常只需稳定方位和俯仰两个轴,横滚方向不需要稳,即所谓“两轴”。四框架是指方位和俯仰各有内、外框架共四个框架。多个框架的目的主要是隔离风阻和减小平台轴上的干扰力矩。
记者:您刚才提到的粗精组合稳定技术,发展现状怎样?技术难点主要在哪里?
纪:粗精组合稳定技术问题,我在上世纪90年代初就提出并发表过多篇论文。不过当时对直升机稳瞄的高精度需求还不迫切,加上当时快速驱动的反射镜技术(FSM)还不成熟,挠性结构支承技术还存在负载能力和伺服带宽上不去等问题,因此国内一直未引起关注。
近年来随着微驱动技术的快速发展,国外在机载稳瞄和IRST(红外搜索跟踪系统)、激光通信、战术激光武器等方面,已开始大量采用粗精组合稳定技术。FSM的特点是高带宽、微位移、体积小、重量轻(约200克),将其与陀螺稳定平台进行组合,可以补偿瞄准线的残余误差,提高瞄准线稳定精度。根据目前的技术成果,可以在振动环境下将瞄准线稳定在5微弧度。
记者:除了刚才提到的稳定精度,直升机光电稳瞄系统和地面车辆、单兵使用的相比。还有哪些区别?
纪:武装直升机上的光电稳瞄系统,功能更复杂,传感器种类更多,重量要求更轻。其次是,它的光电传感器的作用距离要更远,比如激光照射距离通常要达到6-8干米,而单兵使用。的光电系统,只需2-3千米。
另外,装甲车辆上的光电稳瞄系统以潜望式为主,直升机的则以球形吊舱或转塔为主,结构更复杂。
记者:与固定翼战斗机相比,它们又有什么区别?比如直升机飞行高度低,固定翼飞机的光电系统有时还考虑对空探测,这会对光电稳瞄系统的性能要求产生哪些区别?
纪:固定翼飞机对空搜索和预警的IRST,主要用于空中预警,传感器主要是红外和激光测距。而且红外主要是采用点源成像,以发现目标为主,因此作用距离通常可达几十千米。
固定翼飞机的光电吊舱,则多以对地侦察和攻击为主,和直升机稳瞄系统功能类似,所装传感器也非常近似。不同的是固定翼飞机上要考虑高速飞行摩擦,因此光电吊舱通常要采取环控,以保证内部温度恒定。至于性能上,虽然飞行高度差别很大,但5000米以上能见度非常好,对地目标识别主要还是取决于5000米以下的能见度,因此两者的性能基本相当。
固定翼飞机的吊舱通常为“长筒”形,易于外挂。目前的发展趋势是类似F-35的EOTS,采用“半埋”式。
记者:武装直升机上的光电转塔,是否也能移植到自行反坦克车、攻击机等其它武器平台上?
纪:从原理上讲,直升机稳瞄系统与很多其它武器平台的稳瞄系统相似,包括固定翼飞机的光电吊舱,因此能相互移植。比如著名的“阿达茨”导弹系统,其稳瞄系统就是以AH-64“阿帕奇”的TADS/PNVS的一个增强性能版本为基础。以色列也把战斗机挂载的AA0-28吊舱的头部移植到直升机上,FLIR公司则把他们的AN/AAQ-22稳瞄系统(已被用于ARH-70侦察直升机和MO-SB无人直升机)用到了侦察车上。当然,各种武器平台的使用环境和安装位置,以及对体积和重量要求均有所不同,移植时需要做相应改进。
记者:F-35战斗机的光电系统,特别是分布式孔径系统,是一亮点。既然机载光电系统与直升机的光电系统有很多共同之处,那这种分布式孔径技术能否应用到武装直升机上?
纪:分布式孔径光电系统可广泛应用机、坦克、舰船等,应该是未来光电系统的发展方向。它可以结合光电传感器和图像处理技术,实现诸如探测、跟踪、瞄准和飞行导航等功能。但目前受限于很多因素,其应用还有一定局限性,比如远距离和宽视场的矛盾,传感器分辨率、图像处理的速度等,限制了它的很多功能和性能。在固定翼飞机上,它目前还主要用于空中预警、飞行导航和防撞,能形成360°视觉包络,也即所谓透明座舱。
我认为在武装直升机上应用,目前和固定翼飞机还有较大区别,主要取决于直升机对空中预警的需求有多大。作为直升机驾驶员夜间飞行和着陆系统应用,就目前技术来看,还是可行的。至于能否替代直升机稳瞄系统,受限于上述因素,短期内还不可能。
记者:您已经介绍过,武装直升机的光电系统中需要多种传感器。我们平常看它的光电转塔,也经常会看到两三个窗口,尺寸、颜色各不同。这种尺寸、颜色区别,应该与红外、激光等不同设备的工作波段有关吧?
纪:对,窗口色彩就是因为采用不同波段的材质和膜层造成的。目前热像仪采用最多的是3-5微米的中波和8-12微米的长波,其中长波热像仪的光窗,通常采用硫化锌或锗玻璃,中波热像仪通常采用氟化镁、蓝宝石和尖晶石等。它们能让红外线通过,却不易让可见光通过,因此这些窗口在我们肉眼看来经常是不透明的。激光或电视光窗通常采用石英玻璃,透明,但它们经常要根据需要镀制各种膜层,如增透膜、硬碳膜等。红外传感器的窗口也常镀膜。因此,不同材料和膜层结合起来,就让这些光窗有不同的颜色,比如棕红、黄色、白色、蓝色等。热像仪的光窗看起来就像一面镜子,而且一般是最大的,因为光学孔径越大,接收的能量越多,作用距离也越远。
记者:不同光电传感器的工作波长不同,那在热像仪上是不是无法看到可见光波段的激光光斑,这对激光指示器、瞄准等是否会有影响?
纪:激光测距机、指示器大多工作在在1.06或1.54/1.57微米,和红外传感器的3-5微米、8-12微米波段不兼容。因此我们在直升机的显示器上看电视或红外图像时,一般看不见激光光斑。不过这不会影响制导精度,因为电视、红外和激光光轴是严格校准的,十字线压住的目标,激光光斑也必然会照在瞄准点上。当然,制导误差取决于准直、瞄准、跟踪等各种误差的综合。
记者:这些不同传感器的窗口能合并或减少吗?
纪:这些窗口可以合并,即所谓“共窗口”或“共光路”。比如MO-9无人机最新的MTS-B稳瞄系统,固定翼飞机的“狙击手”吊舱,采用了共窗口。这是一种发展趋势,但目前有一定难度,主要是因为需要宽光谱材料。另外还涉及分光、共光路等复杂的光学设计和膜系设计等一系列问题。
记者:除了共窗口,图像融合也是现代光电系统的一个发展趋势。这种技术已经在哪些武装直升机上应用了?
纪:在“阿帕奇”的M-TADS/PNVS“箭头”稳瞄系统,以及目前多款新一代稳瞄系统(如FLIR公司的系列产品)中,图像融合技术已经获得应用。
记者:这项技术是为了综合利用中波、长波红外,微光、电视,甚至雷达等各种传感器采集的信息,互相弥补它们的缺点。您能否说说这些传感器各有哪些优缺点?
纪:各种传感器的优缺点要详细述说,过于专业了,只能简单说明一下。
成像雷达如SAR(合成孔径雷达)还主要用于无人机、卫星等载体,并且采用的是推扫成像,目前还难以与光电成像进行图像融合,尤其是适时融合。
微光电视和热像仪的原理不同,是借助星光或月光的,直观的看,图像细节要比热像仪丰富。但受气候限制。目前其探测距离等还比不上热像仪。
热像仪能看到微光电视难以分辨的细节,如烟雾遮挡以及丛林中发热的物体和人员等。这其中,长波和中波红外相比。敏感的大气窗口不同。通常在高热高湿地区,中波红外比长波红外有更好的探测能力。但长波红外有更好的透烟雾能力。中波、长波红外孰优孰劣,目前还是一个争论的课题,需要在不同的环境条件下通过大量的实验对比。
图像融合,就是上述成像特征的互补。
记者:看您的论文介绍说,图像融合主要是像素级的。这种融合是把缸外、电视等图像叠加在一起,还是在一个屏幕上分别切换?
纪:目前能够进入工程应用的主要还是像素级的图像融合,是将两幅性质不同的视频图像通过图像处理,合成一幅图像,集中反映两幅图像的特征,如红外和电视、红外和微光等。当然,这些图像是可以相互切换的,需要融合时可以通过开关切换。两幅图像的重叠在技术上称为图像配准。图像融合涉及软硬件技术,目前的主要技术难点在于图像的快速配准和图像融合算法,以及图像处理的实时性。
记者:您前面曾提到,直升机光电系统中,除了最复杂的稳瞄系统,还有光电对抗系统,这也对保障直升机生存能力至关重要。现在直升机已开始采用定向红外干扰系统,它与以前的干扰设备,比如早期“阿帕奇”用的ALQ-144相比,在原理、结构、技术上有什么区别?
纪:ALQ-144是一种对抗老式导弹的红外干扰系统,通过调制红外源来诱骗干扰导弹导引头。目前该系统已为大多数用户所废弃。定向红外干扰系统目前已趋于向集成式发展,和过去的光电对抗相比,将告警系统、红外捕获与跟踪系统、激光干扰系统、高速数据处理系统等综合集成在一个吊舱内,可挂载在直升机或飞机的两侧形成全方位包络。
记者:最后对于我国光电稳瞄系统的发展,您有哪些建议,比如武装直升机的光电系统如何尽量通用化?
纪:光电稳瞄系统目前除军事应用外,在民用领域和准军事领域的应用也日趋广泛,如森林防护、电力巡视、环境监测、空中摄影、治安巡逻、搜救等。但由于它的技术复杂性和高成本,目前在国内应用还受到一定限制。
我个人认为,光电稳瞄技术推广应用的关键,目前是急需开发出低成本、模块化、开放式结构的产品,包括光电传感器,以适应国内外民用和准军事应用的需求。其次是光电传感器尤其是热像仪,提高性能、降低成本是一个推广应用的重要因素。在这点上,只有从上至下形成共识,才可能引起重视并加大投入。
【关键词】无人值守;视频监控;远程监控
1.概述
传统的模拟视频监控系统受技术发展的局限,只能进行现场视频监视,简单的报警信息处理传输,不能远距离传输视频信号,对于前端具体状况的了解、事件的确认是非常困难的,无形中降低了系统的实用性、稳定性和安全性,如何将远程的图像监视、环境监控、防盗、消防和报警联网系统有机的结合起来,做到既可以远程的监视、遥控和图像的传输,又具备环境的整体监控,并且具有通常联网报警网络的功能,能够更加有效地预防事故发生、打击犯罪、保障财产安全,确保系统运行稳定,将安全防范技术提高到一个新的水平,这已经成为当前监控行业发展的主要方向。
目前对于电力、水利等具有大量无人值守机房/变电站的用户,其前端机房/变电站占有重要的地位,也是数字化改造的重要目标之一。同时,上述行业用户在各自的机房/变电站等已实施了部分视频监控、环境监控、防盗报警和消防系统,但大多分步、分批实施,系统各自独立运行,甚至每套系统都需要独立的管理人员,很难做到多系统的综合监控、集中管理,无形中降低了系统的高效性,增加了系统的管理成本。因此,如何利用先进数字网络技术和计算机技术改造传统的模拟设备,整合过去零散的系统,提高远程监控系统的实时性、高效性,是当前对于电力、水利等具有大量无人值守机房/变电站的用户、产品供应商、系统集成商急需解决的难题。
2.系统所需解决的问题
2.1 监控目标的特殊性问题
无人值守机房、变电站等多数成分散式分布,且很多地理位置处于人烟稀少的地方,平时无人或少人值守。要求所有设备都必须能适应环境的变化。 无人值守机房、变电站、基站内通常安装有重要且贵重的设备,它运作的正常与否直接关系到企业或整个行业能否正常运作。
2.2 系统联动问题
为实现有效监控,图像监视系统、环境监测系统、防盗系统、消防系统、报警系统、远程控制系统必须要有机的联动结合,从而提高无人或少人值守机房人员和设备的安全性及便利性。
2.3 远程传输问题
无人值守机房、变电站主要应用于电力、水利等行业,这些行业一般都有自己的专用网络,带宽资源比较充足。但无人值守机房、变电站、基站必须把机房内的音/视频画面、人员出入的状况、机房内环境变化量的报警信号等数据及时地传回监控中心。所有视频数据、环境数据必须远程传输,并且对数据的记录存储要尽量的全面、细致,使得数据的存储、检索、回放、备份、恢复利于管理和服务。
2.4 系统安全性问题
系统的管理采用分级权限,不同的人员具有不同的使用权限,以便实现安全化管理。
2.5 界面友好性问题
系统采用模块化设计,保证系统具有灵活的扩展性,同时提供友好的人机对话界面。
3.无人值守远程综合监控系统整体架构
无人值守远程综合监控系统通过在前端机房/变电站安装摄像机、微音探头、数字/模拟环境变量采集模块、门禁、周界报警等高科技设备,其中的音视频、环境变量数据、出入口控制等接入前端综合监控主机,音视频、环境变量等资料实时数字化存储记录,同时,管理中心可管理所有前端综合监控主机,实时监看前端的图像、环境数据、门禁信息等,并对前端的所有突况做出高效、及时的处理动作。
无人值守远程综合监控系统由三大部分组成,第一部分:前端综合监控设备(音视频监控、环境变量监控、出入口监控等)、综合监控主机、综合监控软件;第二部分:网络传输部分(宽带网络、无线网络、ADSL或行业用户专网);第三部分:管理中心,数字中心服务器、监控终端等,系统拓扑图如图1所示。
图1 系统拓扑图
系统设计要求充分考虑用户的需求,照顾长远利益,最大限度地保护用户投资。最终的系统具有先进性、灵活性、实时性、稳定性、完善性、可扩展性和易用性等优点。
4.技术解决方案
无人值守远程综合监控系统解决方案按功能共分三个子系统:前端无人值守点信息采集处理子系统、信号传输子系统和远程监控子系统。
4.1 前端无人值守点信息采集处理子系统
前端无人值守点信号采集处理子系统包括:前端机房的音、视频信号采集设备;音、视频信号压缩处理设备;数字报警信息采集设备;数字/模拟环境量采集设备;门禁控制管理设备;前端系统控制设备;前端通讯设备。
4.1.1 信息采集处理部分
1)音、视频信号采集
在每个前端机房根据现场需要安装相应的摄像机、拾音器,其中可选定点彩色半球摄像机用于对进出机房人员进行监视,选用一体化彩色摄像机搭配云台,可根据远程管理人员的命令改变摄像机镜头的方位、角度、焦距等,用于对机房内设备运行情况、现场环境进行监视。通过摄像机、拾音器采集来的音视频模拟信号接入前端综合监控主机。
2)音、视频信号处理
音、视频信号传送到前端综合监控主机后进行信号编码、压缩。综合监控主机采用先进的H.264压缩方式,除具有图像清晰流畅的特点外,还具有空间小,实时性好等优势。对于本地视频信号,可以保存在本地主机上,可根据需要随时进行回放、查阅、管理,并且配合多种录像模式完成各种记录需求。
3)报警信号及环境量采集和控制
需要的设备包括:环境检测模块、温湿度采集模块、电压/电流传感器、紧急按钮、烟雾探测器、红外探测器、周界探测器、门禁系统、现场报警器等。
由于不少的无人机房都建在郊外和一些较偏僻的地方,并且机房的成本及架设经费非常昂贵,如遇不法分子盗窃或破坏,将造成严重的经济损失。为彻底消除这种现象,避免财产遭破坏,实时监控和报警联动更显得十分重要。
4.1.2 系统防范部分
系统防范部分可按照以下四部分进行安排。
第一部分:以机房为中心,半径为20米的范围内划分警戒区域,设置红外对射报警器和语音警告模块,当发生非法入侵时,系统自动激发语音警告模块,向非法闯入者发出语音警告,并向监控中心发出报警信息。
第二部分:机房的进出采用联网门禁系统(磁卡识别或指纹识别),要想进出机房,必须具有相应的身份权限,并且联网门禁系统可对出入信息进行统计和分析。若遇非法人员撬门或侵入,系统将启动定点摄像机并记录现场情况,同时启动报警信号远程传输,控制中心收到报警信号后即可第一时间查看现场状况,做出相应警情判断。
第三部分:机房内部安装紧急按钮和红外探测器,如遇紧急事件的发生,可人工触发报警通知监控中心。
由于机房设施都是用电设备,所以防火是必不可少的防范措施。通过连接烟雾探测器可对机房内环境随时监控,当探测到有火警时,报警主机联动电源控制开关,自动切断重要设备的电源,同时向远程控制中心联动报警,监控中心可及时判断报警信息的正确性,以便了解现场情况,并向有关部门求助。
第四部分:一般情况下,电气设备对环境的温湿度都有相应的要求,特别是对于一些昂贵精密的设备更是如此,因此为了保障设备在正常的环境中工作,控制中心需要了解现场相应温度、湿度的情况。在机房内配备温湿度数据采集模块,将现场温湿度的模拟量转变为数字信号实时传输,在现场及远程控制中心将随时了解到当前机房的环境温湿度,记录的数据将保存在数据库中进行统计、分析。根据需要,系统设置温湿度的波动范围,当现场环境处于设定范围之外时,通过设备电源控制开关启动空调系统进行相应的温湿度处理,使设备处于良好环境之中。
4.2 信号传输子系统
信号传输子系统包括:传输控制设备;专用视频、电源、控制线缆;驱动设备。
针对通讯界面,前端摄像机同综合监控主机之间采用图像控制系统专用的75-5视频线及2*1.0电源线,用于摄像机视频信号的传输和供电,再加上CAT-5数据控制线连接云台。各机房可实现数字图像、数字信号的实时上传,并可接受监控中心下发的各种控制信号。
系统可配置GSM/GPRS、CDMA、电话等通信传输模块,当有相应情况发生时,系统可自动联动可用传输模块功能,启动电话、手机短信、电子邮件发送预置的信息。
4.3 远程监控子系统
远程监控子系统包括:远程综合监控软件系统、图像显示设备、通讯设备和控制设备。系统核心结构如图2所示:
图2 远程监控子系统系结构图
在监控中心配置通用PC机一台,安装远程控制软件,作为监控中心主控计算机,对下属若干个无人值守机房进行监控、记录。
可选配一台数字中心服务器,将前端传回的数字图像信号逆向转变为模拟信号,输出到多画面大荧幕或电视墙上。领导或负责人在各自的办公室,通过接入内部局域网的计算机即可使用专用分控端软件或IE浏览器对任一前端机房的现场情况进行监控。该系统可对所有前端机房/变电站的重点部位进行24小时视频监控,并可以按照不同的方式对不同的前端设置录像。
系统可连接大量报警设备,例如门磁、红外、烟感、水浸等,一旦出现异常,系统能自动报警,上传报警信息并联动进行数字录像或声光电报警。在系统中可以加入门禁界面,可以将门禁系统无缝接入,加强对机房进出人员的管理。通过音视频监控使管理人员能够随时随地看到设备和现场工作人员的工作情况,还可以与前端工作人员对话,加强管理的互动性。在系统中还可结合大量专业的环境监测设备,实现及时反映空调系统、温湿度等保障设备的数据。
客户端通过浏览器方式登陆中心服务器访问系统。客户可以根据自己所具备的权限浏览网络中所有的或部分实时图像和环境数据。可以与前端的工作人员进行语音的交流。对于动力、环境、安保门禁的数据,系统则以数字、曲线、柱状图或表格等形式表现。
该系统能对所有设备设置报警上下限,任何设备数据超出这个范围,系统就能够产生报警信息,并在一定范围内联动设备,例如录像、开关空调、自动断电等。
系统的管理中心集中管理所有前端设备,并可将前端图像上荧幕墙,同时,任意一台网上的终端通过IE浏览器也可实时查询、监看前端情况。
5.结论
本文根据电力、水利等具有大量无人值守机房/变电站的用户的远程综合监控需求设计了“无人值守远程综合监控系统”方案, 该系统通过在前端机房/变电站安装摄像机、微音探头、数字/模拟环境变量采集模块、门禁、周界报警等高科技设备,其中的音视频、环境变量数据、出入口控制等接入前端综合监控主机,音视频、环境变量等资料实时数字化存储记录,同时,管理中心可管理所有前端综合监控主机,实时监看前端的图像、环境数据、门禁信息等,并对前端的所有突况做出高效、及时的处理动作。
关键词:高炮装备;作战使命;发展需求
高炮作为末端防御对空作战武器,是随着空袭兵器的发展而发展的,20世纪90年代以来几场局部战争的实践奠定了防空作战的地位,但也对传统意义上的高炮武器装备提出了严峻的挑战。随着高技术空袭兵器的广泛应用,使空袭作战的方式发生了根本性变化,传统高炮武器系统无论在目标探测能力、快速反应能力和射击效率等方面都存在一定的差距,其“生存空间”受到严重的打压,但是,高炮不会退出历史舞台,在可以预见的未来,高炮仍是末端防御力量的主体,是实施非对称空防对抗的有力手段,因此,大力发展高炮武器装备显得尤为重要。
1 高炮作战使命定位
(一)以抗击精确制导武器为主
精确制导技术日益成熟以及精确制导武器的高效费比,在近期几场局部战争中被广泛使用,独领,且不论大国、小国都在极力研制和装备精确制导武器。它作为空袭的主要武器必将越来越广泛地被应用于战场。
高炮武器系统以其独特的“网式”火力抗击机理成为巡航导弹的克星。高炮是以密集的火网拦截空袭武器的,对于超声速空袭武器,用“网式”比用“点式”拦截可靠性要大得多。这就如同用拍子拍苍蝇比用棍子打苍蝇命中概率要高得多。据报道,科索沃战争中,南联盟高炮部队拦截了北约200余枚巡航导弹,使用的是并非先进的高炮武器系统。空袭武器经歼击航空兵、地空导弹兵的远、中程,高、中空的层层拦截,进入近程、低空超低空的“漏网之鱼”主要是精确制导武器。这就给部署于保卫目标附近的高炮创造了抗击机会。因此,抗击精确制导武器袭击将成为高炮的主要任务之一。
(二)以抗击低空超低空目标为主
这是由高炮武器系统性能决定的。高炮武器系统不仅能抗击低空超低空来袭目标,而且具有俯射功能。其密集的火网对于低空超低空来袭的巡航导弹、武装直升机等空袭目标是极大的威胁。海湾战争中,多国部队的飞机因害怕伊拉克的高炮火力,而不敢低飞。
高射炮兵以抗击低空超低空目标为主,其密集的火网,势必迫使来袭目标选择中、高空航线飞行,这就给歼击航空兵和地空导弹兵创造了战机。反之,地空导弹、歼击机构成中、高空强势防空体系,势必给高炮创造战机。高炮、地空导弹、歼击机战术上相互配合,才能编织成严密的远、中、近程,高、中、低空防空火网。就现役的防空制导武器系统而言,抗击低空,特别是超低空目标的能力不足。若用歼击机超低空拦截,安全问题非常突出;若用地空导弹拦截,无论从抗击能力还是从效费比看都是不可取的。这就要求低空超低空性能优越的高炮武器系统必须担当起抗击低空、超低空来袭目标的任务。
(三)以末端抗击为主
信息化条件下作战,任何单一武器系统都不可能单打独斗包打天下。高炮武器系统属末端近程防空武器,以抗击低空、近程来袭目标为主。通常部署于保卫目标附近,或者依托保卫目标摆兵布阵。就整个防空体系而言,歼击机、导弹、高炮武器系统“三维一体”编织成远、中、近程,高、中、低空严密的防空体系。歼击机主要负责拦截远端飞临的空袭目标,地空导弹武器系统主要负责歼灭中端空袭目标,而高炮武器系统主要抗击经层层拦截后突入防御纵深的空袭武器,担负末端抗击任务。
在兵力有限,保卫目标众多的情况下,远离保卫目标配置高炮兵力的办法是不可取的。离保卫目标越远,对保卫目标的掩护能力则越小。这有如足球守门员离球门越远,则防守的严密性就越差。同等条件下,远离保卫目标拉大兵力配置距离,要达到同等的抗击效率,则需相应增加防空兵力。无论空袭是来自临空轰炸还是“脱离接触”的远距离攻击,炸弹、导弹最终总是希望落到具体目标上。因此,除执行机动设伏任务外,应将高炮于保卫目标附近或依托保卫目标配置,使高炮成为各种空袭兵器攻击保卫目标无法跨越的最后屏障。
(四)以恶劣的空地对抗环境下抗击为主
随着电磁干扰技术、隐身技术、精确制导技术和卫星侦察技术的大量应用,现代空袭已基本突破了夜暗和复杂气象条件的局限,使空袭越来越具备“全时域”的特点。因此,防空作战将在越加恶劣的空地对抗环境中实施。
高炮武器系统有其自身的优势,具有多种抗击方式。当遭遇强电磁干扰情况下,火控雷达无法正常工作时,可用光学器材诸元射击;高炮武器系统反应灵敏,火力猛烈,对近距离突然出现的目标,可用瞄准具法直接射击;信息化条件下作战,高炮武器系统凭借其快速的机动能力,可以打一仗换一个地方,不断变换阵地抗击敌空袭;在恶劣的气象条件下,当歼击机无法升空作战时,高炮武器系统却风雨无阻,仍可照常抗击;高炮武器系统廉价实用,训练周期短,再生能力强,战时可大量补充。因此,高炮应担当起在恶劣的空地对抗环境下抗击空袭目标的责任。
2 高炮武器装备发展需求
(一)发展配用3P技术弹药的高射速小高炮
信息化条件下作战,空袭兵器的“小型、隐身、高速”,作战效能越来越高,高炮武器系统只有发射足够多的弹药,在短时间内形成密集的弹幕,才能更有效地提高毁歼概率。通常采用小口径多管联装或旋转式小口径多管火炮,并使用3P技术弹药来增大火力密度。“3P”是预制破片、近炸引信、可编程引信的英文缩写。预制破片是设计时装在壳体内部炸药周围适当位置的金属立方体、杆状体、球形体或箭形体,其质量、形状和速度可以通过弹药设计几乎完全加以控制,对既定目标能够产生最佳的散飞效应。虽然破片的威力常常不足,但通过控制好启爆时机,利用与目标的相对速度,仍然可以获得较好的杀伤效果。近炸引信用于实时检测弹丸本身与目标的相对距离,适时起爆炸药,利用破片杀伤目标。近炸引信炮弹具有很高的破坏性和有效性,比普通触发引信效果提高5~20倍,对小型目标的杀伤效果更为显著。引信内有高度灵敏的电着发装置和电自炸装置,它对目标的起爆距离和起爆方式可编程控制。
瑞士研制的双管35mm高炮系列,射速为2×550发/分,以一个火力单元的综合射速为1000发/分计算,在射击条件相同的情况下,使用3P技术弹药,毁歼概率平均比触发引信榴弹高3~5倍。其中典型的是瑞士厄利空公司推出的“阿海德”(Ahead)炮弹,弹药内装有152枚钨合金子弹,可在距目标8~10米时自动起爆,形成由钨金属子弹和破片组成的弹幕。Ahead炮弹就是利用炮口上的线圈,在炮弹飞离炮口的瞬间,测出初速与目标的瞬间参数,将正确的飞行时间装定到Ahead弹弹底的可编程时间引信上,并在提前点处引爆,抛射出152枚圆柱形子弹丸(每个仅有3.3克重的子弹丸可以击穿50mm厚酌轻合金装甲),形成子弹幕,使来袭的巡航导弹、空地导弹、无人机等低空小型目标难以逃脱。为能够有效拦截更小型的目标,瑞士最近又发展了Ahead弹的改进型。每发改进型Ahead弹内有341个1.5g重的钨质圆柱形预制破片。虽然预制破片的质量减少了一半,但毁伤能力较3.3g预制破片降低不多。另一方面,改进型Ahead弹预制破片的数量增加了1倍多,使命中概率大幅度增加。
(二)发展中口径反导高炮
中口径高炮武器系统在相当长一段时间一直是地面防空的主战装备,但随着空袭兵器飞行速度和机动性能的不断提高,早期中口径高炮由于其射速低、射弹飞行时间长、弹道固定等缺点,已无法满足现代防空作战的需要。近年来,由于高新技术在高炮装备发展上的广泛应用,使中口径高炮武器系统的各项性能大大提高,发展中口径高炮不但可以将其防御区域延伸到6km以上,扩大防御区域,又可以摧毁空袭子母弹子开仓之前,并减小被击毁空袭武器残片的威胁。更为重要的是,中口径火炮便于在弹丸上实现“3P”技术、增程技术、制导技术等的集成,这些技术可以显著提高对目标的毁伤效果,使其具备较强的反导能力。
以意大利较为先进的76mm速射高炮为例,其射速达120发/分钟,远远超过早期的中口径火炮,在使用常规榴弹时,单位时间内发射弹重为11.6kg/s,分别是59式100mm和57mm高炮的2.97和2.07倍,略大于双35mm高炮,威力显著提高。与小口径高炮相同,中口径高炮自身具有抗电子干扰能力、快速机动能力强,效费比高等优点。目前,我国自主创新研发的某型转管中口径高炮,是世界上独一无二的速射中口径高炮,主要以反精确制导炸弹与超音速导弹为主要使命并兼顾其他任务能力,该炮的研制成功为我国末端防空反导体系增加一种至关重要的抗击手段,可望在短期内有效解决末端防御的短板问题。该型高炮克服了传统中口径高炮射速低、命中率低的致命弱点,具有射速高、射程较远、弹丸威力大、弹种多样等优势。
(三)发展全天候自行小高炮
信息化条件下作战,战场环境“透明”,敌远距离、多方位、全时域的空袭能力日益增强,对高炮装备的战场生存能力构成了极大的威胁。要提高高炮武器系统的战场生存能力,高炮必须具有大范围、多方位、全天候、高度机动的抗击能力。军事科学技术的飞速发展,为实现高炮的这些能力提供了物质基础。随着战争形态的不断演变,自行高炮已成为防空武器系统中的重要组成部分。现代军事科学技术的发展和空袭兵器及其战术的变化是自行高炮发展的两个决定因素,近期几场局部战争中空袭兵器表现出低空高速、多批多架、机动攻击和电子干扰等特点,使得自行高炮武器系统呈现其与之相适应的发展趋势。
国外已有技术成熟的此类高炮可供借鉴。瑞士康特拉夫斯公司研制的ATAK-35式35mm双管自行高炮系统,采用了多种综合技术。如雷达双波段工作、光电与雷达火控系统并用、雷达变频和记忆跟踪、脉冲与单脉冲工作体制等,从而获得了全天候作战能力及抗电子干扰能力。该高炮还装有速度补偿装置,炮车在行进中解算装置,可自动连续修正,具有行进间射击能力。
(四)发展弹炮结合防空武器系统
弹炮结合防空武器系统又称弹炮合一防空武器系统,是由地空导弹和高炮共同构成的防空武器系统。弹炮结合防空武器系统以其特有的优势成为对空防御火力发展的必然。一是把地空导弹可远程攻击高速目标和侧行目标的优长与高炮可利用密集火力近距离攻击突现目标的优长有机结合起来,弥补各自的不足,达到最佳的杀伤效果;二是可同时拦截不同方向、不同高度的多个目标,毁歼概率高。
目前世界上装备和在研的弹炮结合系统有20多种。典型的装备有俄罗斯的“铠甲”C1,美国的“运动衫”、“火焰”-25等。通常防空导弹有效射程不低于8km,大都采用激光制导或被动红外寻的,便于多次攻击和转移火力。小高炮口径通常为20~40mm之间,射程在1.5~4km,多数采用脉冲多普勒雷达搜索与指示目标,少数采用红外探测系统,目标跟踪与探测通常采用雷达、红外、电视、光学瞄准具等多种组合手段,以提高系统的抗射频干扰能力。
弹炮结合的防空系统依结合的程度分为三个层级:一为初级的共指控系统弹炮结合体制,在统一的指控系统控制下,防空导弹分队与高炮分队混编。二为中级的共火控系统或共随动系统弹炮结合体制,共火控体制是用同一火控系统分别计算防空导弹与高炮的射击诸元,各自独立实施射击。共随动体制是防空导弹与高炮身管固连,用同一套随动系统驱动,顺次实施射击。现装备的弹炮结合系统大都是位于这个层级上。三为高级的共发射体制的弹炮结合系统,即炮射防空导弹。这种弹炮结合系统没有发动机、舵机、陀螺、自寻的装置,它以弹头自身的动能为动力、以自身的自旋为稳定器、以地面测控系统提供的弹目偏差为修正信号、以压电陶瓷的高速形变改变弹头阻力与动力特性修正弹道。这种弹道修正弹药将结束大量小命中概率弹药实施密集射击的历史,成为近程低空防御的“杀手锏”,促成近程防空武器的革命性变革。许多国家都致力于共发射体制的弹炮结合系统的研发工作,我地面防空部队应下大力研制和发展此类弹炮结合系统。
参考文献