發(fā)布時(shí)間：2024-01-10 10:32:28
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的無(wú)人機(jī)光電探測(cè)技術(shù)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
法國(guó)對(duì)無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)的研究始于1990年代后期，即第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后。當(dāng)時(shí)，法國(guó)意識(shí)到了無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要意義。1997年自行研制了數(shù)款小型偵察／攻擊無(wú)人機(jī)，然而這些無(wú)人機(jī)“塊頭”太小，載荷有限，續(xù)航時(shí)間短，且攻擊方式單一，其飛行性能和攻擊能力與美、以等國(guó)差距較大。而同一時(shí)期，特別是阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)后，美、以等國(guó)的先進(jìn)無(wú)人機(jī)概念層出不窮，其研制、生產(chǎn)和使用進(jìn)入了全面爆發(fā)期。法國(guó)在深感壓力的同時(shí)，也開(kāi)始加大向先進(jìn)無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的投資。
在這之后，法國(guó)制定了AVE隱形無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)展計(jì)劃，同時(shí)達(dá)索飛機(jī)制造公司(是法國(guó)第二大飛機(jī)制造公司，世界主要軍用飛機(jī)制造商之一，具有獨(dú)立研制軍用和民用飛機(jī)的能力――編者注)自籌資金獨(dú)立研制了一種名為“LOGIDAC”的隱形無(wú)人機(jī)，但其戰(zhàn)術(shù)性能不盡如人意。為了分?jǐn)偝杀?，降低?cái)務(wù)負(fù)擔(dān)，達(dá)索公司開(kāi)始尋找聯(lián)合研制伙伴，最后與歐洲航空防務(wù)與航天(EADS)公司等企業(yè)達(dá)成一致，聯(lián)合研制一款多用途無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)。
法國(guó)政府對(duì)這一項(xiàng)目也表現(xiàn)出極大興趣，其與達(dá)索公司的研制計(jì)劃遂臺(tái)二為一。在高層的主導(dǎo)下，2003年巴黎航展之時(shí)，法國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)宣布與EADS公司、達(dá)索公司和泰利斯公司之間簽署了一份重大協(xié)議，共同投資實(shí)現(xiàn)有關(guān)軍用無(wú)人機(jī)技術(shù)，使之可涵蓋空中作戰(zhàn)和戰(zhàn)略偵察等更廣泛的未來(lái)任務(wù)，協(xié)議要求盡快開(kāi)發(fā)一款等比例縮小版的概念驗(yàn)證機(jī)，待驗(yàn)證成熟、評(píng)估完成后制造更大的型號(hào)，用于裝備部隊(duì)。同年，法國(guó)經(jīng)過(guò)認(rèn)真考慮，決定向其他歐洲國(guó)家開(kāi)放“神經(jīng)元”無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)方案，而該項(xiàng)目也很快吸引了不少歐洲國(guó)家關(guān)注。2005年夏，原有研發(fā)團(tuán)隊(duì)在吸收了瑞典薩伯和沃爾沃航空公司、瑞士魯格(RUAG)公司、希臘HAI公司及意大利阿萊尼亞(ALENIA)等公司后，又簽署了一系列詳細(xì)備忘錄和協(xié)議，標(biāo)志著“神經(jīng)元”無(wú)人機(jī)研發(fā)團(tuán)隊(duì)正式形成。同年底，法國(guó)、希臘、意大利、西班牙、瑞典和瑞士六國(guó)政府開(kāi)始向項(xiàng)目注資，一個(gè)泛歐先進(jìn)無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目已初具雛形。
2006年2月，泛歐“神經(jīng)元”項(xiàng)目正式啟動(dòng)，法國(guó)國(guó)防部軍械裝備局(DGA)代表所有參與國(guó)負(fù)責(zé)項(xiàng)目管理，達(dá)索公司作為主承包商負(fù)責(zé)項(xiàng)目的整體開(kāi)發(fā)。項(xiàng)目開(kāi)始后便開(kāi)始了為期15個(gè)月的可行性評(píng)估，之后的2007年6月，DGA正式與達(dá)索公司為代表的工業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)簽訂合同，項(xiàng)目進(jìn)入為期19個(gè)月的技術(shù)設(shè)計(jì)階段，并預(yù)計(jì)于2010年上半年制造出第一架原型驗(yàn)證機(jī)，2011年進(jìn)入試飛階段，2012年進(jìn)行攻擊測(cè)試，最順利的情況下“神經(jīng)元”也要等到2015～2020年后才可能進(jìn)入現(xiàn)役。
全歐傾力打造“神經(jīng)元”
“NEURON”字面意思“神經(jīng)元”，代表著它在未來(lái)歐洲信息化戰(zhàn)爭(zhēng)、網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)中所扮演的關(guān)鍵性角色。不過(guò)，其名稱(chēng)也另有釋義。其首、尾字母“N”均表示“多個(gè)”的意思，中間4個(gè)字母“EURO”正好是歐洲的縮寫(xiě)，因此名稱(chēng)內(nèi)在含義正是“全歐努力的先進(jìn)無(wú)人機(jī)項(xiàng)目”。
從參與項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的防務(wù)企業(yè)來(lái)看，除英國(guó)已啟動(dòng)了自己的“雷電之神”無(wú)人機(jī)以及德國(guó)希望與俄羅斯共同研制先進(jìn)無(wú)人機(jī)而未參與項(xiàng)目外，“神經(jīng)元”幾乎囊括了全歐所有重量級(jí)航空、電子防務(wù)企業(yè)，是一個(gè)名副其實(shí)的集全歐之力開(kāi)發(fā)的無(wú)人機(jī)項(xiàng)目。
除法國(guó)軍方DGA負(fù)責(zé)項(xiàng)目整體行政管理外，“神經(jīng)元”的研制分工也鮮明地體現(xiàn)了全歐聯(lián)合的特點(diǎn)。比如：法國(guó)達(dá)索公司負(fù)責(zé)總體設(shè)計(jì)以及低可探測(cè)性氣動(dòng)外形、適航性、飛行器進(jìn)氣口及管路、飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和最后的總裝；薩伯公司除參與總體設(shè)計(jì)與外形設(shè)計(jì)外，主要負(fù)責(zé)航電系統(tǒng)、起落架、前中段機(jī)身及燃油系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，并向法方提供了其高級(jí)先進(jìn)無(wú)人技術(shù)驗(yàn)證機(jī)的成果；阿萊尼亞(ALENIA)公司負(fù)責(zé)機(jī)身內(nèi)武器艙、全機(jī)電力系統(tǒng)以及大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，其最新試飛成功的“天空-X”無(wú)人機(jī)的很多先進(jìn)技術(shù)也轉(zhuǎn)移到“神經(jīng)元”項(xiàng)目中去；EADS公司承擔(dān)飛行器地面控制站、整裝式機(jī)翼以及數(shù)據(jù)鏈管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)；魯格公司負(fù)責(zé)飛行器設(shè)計(jì)階段的風(fēng)洞測(cè)試和計(jì)算、武器投送系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)；HAI公司負(fù)責(zé)后部機(jī)身、低紅外尾噴口的設(shè)計(jì)；泰利斯公司負(fù)責(zé)飛行器的主要和備份數(shù)據(jù)鏈研制；沃爾沃航空公司負(fù)責(zé)排氣系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，伽利略航空公司負(fù)責(zé)光電傳感器及目標(biāo)鑒別的研制；至于動(dòng)力系統(tǒng)則由老牌航空動(dòng)力生產(chǎn)商――英國(guó)的羅爾斯一羅伊斯公司負(fù)責(zé)。
從歐洲各國(guó)航空工業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展來(lái)看，“神經(jīng)元”項(xiàng)目更是擔(dān)負(fù)著重任，其研制有兩個(gè)主要目標(biāo)：其一是研究和驗(yàn)證2015年前設(shè)計(jì)新一代作戰(zhàn)飛機(jī)所需的相關(guān)技術(shù)；其二是通過(guò)建立負(fù)責(zé)研制新一代作戰(zhàn)飛機(jī)的歐洲防務(wù)工業(yè)界小組，驗(yàn)證這種創(chuàng)新的合作模式。并不算最先進(jìn)的“神經(jīng)元”
單看達(dá)索公司在2005年巴黎航展上給出的“神經(jīng)元”演示驗(yàn)證機(jī)介紹，它的性能和未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)定位算得上是非常前衛(wèi)，但也中規(guī)中矩。比如驗(yàn)證機(jī)采用類(lèi)似B一2轟炸機(jī)的氣動(dòng)外形，機(jī)長(zhǎng)10m、翼展12m，配備兩臺(tái)羅爾斯一羅伊斯公司的阿杜爾95l渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)(與美洲獅戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)相同)，最大時(shí)速可達(dá)0.7～O.8倍音速，升限約10000m，航程達(dá)800km，具有雷達(dá)和紅外雙重低可探測(cè)性、可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)、可使用精確制導(dǎo)防區(qū)外攻擊彈藥等最新一代無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)的典型性能。至于未來(lái)演示驗(yàn)證機(jī)試飛成功并真正達(dá)到量產(chǎn)階段，“神經(jīng)元”的整體性能還將進(jìn)一步提高，其機(jī)體更大，起飛質(zhì)量最高可達(dá)5～6噸，最大飛行高度約13000m，載彈量達(dá)400kg，而其動(dòng)力或?qū)⒏挠猛屏Ω蟮腗88型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)(陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)的引擎)，量產(chǎn)機(jī)型的速度也將進(jìn)一步達(dá)到1200km／h，其各項(xiàng)性能指標(biāo)除速度外已與幻影2000這類(lèi)輕型戰(zhàn)機(jī)不相上下，但隱形性能及作戰(zhàn)效率卻遠(yuǎn)勝后者。
將與“神經(jīng)元”處于同一技術(shù)層次的諾斯羅普?格魯曼X一47B“飛馬座”以及BAE系統(tǒng)公司的“雷電之神”放在一起觀(guān)察便會(huì)發(fā)現(xiàn)，這三款無(wú)人機(jī)在外形上高度相似。比如，三者都借鑒了B-2轟炸機(jī)的雷達(dá)低可探測(cè)性氣動(dòng)外形，其中尤以“神經(jīng)元”模擬得更為徹底，其W形尾部外形、直掠三角機(jī)翼以及鋸齒狀進(jìn)氣口遮板幾乎就是B-2的縮小版?！吧窠?jīng)元”氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)所采取的這種“拿來(lái)主義”，雖然在成本控制方面獲益不少，但同時(shí)也決定了它的缺陷，比如其對(duì)于甚高頻波對(duì)空雷達(dá)隱形效果不佳等。
在大小、尺寸和質(zhì)量上，“神經(jīng)元”的優(yōu)勢(shì)也不明顯，與其他兩款無(wú)
人機(jī)無(wú)異。X一47B機(jī)長(zhǎng)、翼展分別為11.58m、18.9m，空機(jī)質(zhì)量6.38噸，“神經(jīng)元”機(jī)長(zhǎng)約l0m，翼展約12m，空機(jī)質(zhì)量與X一47B類(lèi)似，約6噸。而“雷電之神”機(jī)長(zhǎng)、翼展分別為9.94m、11.35m，空機(jī)質(zhì)量8噸。
另外，“神經(jīng)元”在空中可由指揮機(jī)控制飛行并交戰(zhàn)，比如可由法國(guó)的“陣風(fēng)”或“鷹獅”戰(zhàn)斗機(jī)的雙座型負(fù)責(zé)指揮，1架指揮機(jī)可以控制4～5架“神經(jīng)元”無(wú)人機(jī)，利用“神經(jīng)元”的隱形性能和機(jī)載傳感器，在有人戰(zhàn)機(jī)前方進(jìn)行偵察和先期攻擊，但這項(xiàng)性能也并非“神經(jīng)元”的獨(dú)創(chuàng)，早些年俄制SU-35也可與數(shù)架SU-27戰(zhàn)斗機(jī)組成攻擊編隊(duì)，由前者指揮后者進(jìn)行作戰(zhàn)。
而在機(jī)載武器方面，“神經(jīng)元”同樣不出所料。其機(jī)體備有兩個(gè)內(nèi)置武器艙，可掛載激光制導(dǎo)或GPS制導(dǎo)炸彈，地面指揮系統(tǒng)可通過(guò)實(shí)時(shí)指令指揮飛機(jī)發(fā)射“風(fēng)暴幽靈”巡航導(dǎo)彈和聯(lián)合直接攻擊彈藥(JDAM)等防區(qū)外打擊武器，實(shí)施超視距防區(qū)外精確打擊；此外，它還可掛載2～4枚AIM―132空空導(dǎo)彈，但這也須在操作者的指令下完成。
根據(jù)達(dá)索公司的介紹，“神經(jīng)元”以鈦、鋁合金為骨架，外層主要采用碳纖維、樹(shù)脂等復(fù)合材料制成，也并未在雷達(dá)、紅外低可探測(cè)性方面有較大突破。
總之，作為一款新近開(kāi)發(fā)的先進(jìn)無(wú)人機(jī)，“神經(jīng)元”的作戰(zhàn)能力也并未超出想像，甚至離各國(guó)軍事專(zhuān)家的預(yù)期還有不少差距。比如“神經(jīng)元”在規(guī)劃時(shí)并未將解決最具挑戰(zhàn)性的容錯(cuò)技術(shù)(指由于種種原因，系統(tǒng)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)損壞或丟失時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)將這些損壞或丟失的數(shù)據(jù)恢復(fù)到發(fā)生事故以前的狀態(tài)，使系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的一種技術(shù)――編者注)、行為智能和自適應(yīng)推理系統(tǒng)(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))等人工智能列入開(kāi)發(fā)目標(biāo)，其作戰(zhàn)仍遵循現(xiàn)役無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)模式，即利用地面控制站或衛(wèi)星鏈路，由人工對(duì)其作戰(zhàn)過(guò)程進(jìn)行全程干預(yù)，只是在巡航時(shí)可切換為自動(dòng)駕駛模式。
成也合作，敗也合作?
由于復(fù)雜武器系統(tǒng)研制的巨大風(fēng)險(xiǎn)，走合作開(kāi)發(fā)的路子已成為各軍事強(qiáng)國(guó)的共識(shí)，這一點(diǎn)連傳統(tǒng)軍備研制強(qiáng)國(guó)美、俄也不例外，至于法國(guó)更是不能不走這條路。然而，合作開(kāi)發(fā)雖好處不少，但弊端也同樣存在，其中最主要的風(fēng)險(xiǎn)就在于合作方對(duì)項(xiàng)目定位的差異、對(duì)合作開(kāi)發(fā)知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬的爭(zhēng)議以及反復(fù)超支的研制費(fèi)用等。
實(shí)際上，聯(lián)合開(kāi)發(fā)的弊端早些年在歐洲合作研制EF2000時(shí)已經(jīng)暴露，當(dāng)年主要參與方在主導(dǎo)項(xiàng)目發(fā)展方向上產(chǎn)生分歧，最終導(dǎo)致法國(guó)退出，而聯(lián)合開(kāi)發(fā)項(xiàng)目對(duì)多個(gè)國(guó)家不同需求的“妥協(xié)”，也很容易使其成為“高不成、低不就”的產(chǎn)物，如EF2000在技術(shù)上也僅是將第三代戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)理念發(fā)揮到極致，遠(yuǎn)沒(méi)有同時(shí)期研制的F一22、JSF等戰(zhàn)斗機(jī)那樣獨(dú)具創(chuàng)新性。
這些問(wèn)題在“神經(jīng)元”的開(kāi)發(fā)過(guò)程中表現(xiàn)得也極為明顯，法國(guó)希望借助“神經(jīng)元”演示驗(yàn)證機(jī)的研制，最終開(kāi)發(fā)并裝備更具實(shí)戰(zhàn)性的無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)；而瑞典等國(guó)則對(duì)未來(lái)是否裝備無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)仍心存疑慮，只是通過(guò)參與該項(xiàng)目積累最新的無(wú)人機(jī)技術(shù)；至于其他參與企業(yè)也都作著各自的盤(pán)算，阿萊尼亞公司正在獨(dú)立研制無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)，最重要的合作者薩伯公司據(jù)說(shuō)也在考慮獨(dú)自開(kāi)發(fā)無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)。雖然眼下各參與方還未顯現(xiàn)出退出“神經(jīng)元”開(kāi)發(fā)計(jì)劃的動(dòng)向，但不可忽視今后出現(xiàn)波折的可能性，而“神經(jīng)元”項(xiàng)目目前在演示階段所表現(xiàn)出的略顯“平庸”，也似乎在走EF2000戰(zhàn)斗機(jī)的老路。
關(guān)鍵詞： 三坐標(biāo)雷達(dá)； 比幅測(cè)高； 高度突跳； 測(cè)高精度
中圖分類(lèi)號(hào)： TN958.8?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）05?0016?02
0 引 言
相對(duì)于兩坐標(biāo)雷達(dá)而言，三坐標(biāo)雷達(dá)能同時(shí)獲得目標(biāo)方位、距離、仰角等三維坐標(biāo)參數(shù)，對(duì)目標(biāo)的定位更加準(zhǔn)確，能夠同時(shí)發(fā)現(xiàn)、錄取、跟蹤多批目標(biāo)，因而受到世界各國(guó)的高度重視。測(cè)高精度是三坐標(biāo)雷達(dá)的重要戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)之一，目標(biāo)高度信息的精確與否直接影響到防空作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)所采取的火力引導(dǎo)。比幅測(cè)高技術(shù)[1?5]，尤其是雙波束比幅測(cè)高技術(shù)在當(dāng)前三坐標(biāo)雷達(dá)系統(tǒng)中被廣泛采用。在雷達(dá)對(duì)低空目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)時(shí)，如果雙波束的一個(gè)波束回波幅度誤差大，將會(huì)造成目標(biāo)高度數(shù)據(jù)突變，嚴(yán)重影響測(cè)高精度。針對(duì)此問(wèn)題，文獻(xiàn)[6]對(duì)高度突跳問(wèn)題進(jìn)行了研究，本文提出了一種四波束測(cè)高的方法，若接收到目標(biāo)回波的波束大于兩個(gè)，則取目標(biāo)回波數(shù)據(jù)幅度較大的兩個(gè)波束進(jìn)行比幅測(cè)高，幅度比值通過(guò)三角公式法進(jìn)行測(cè)角。應(yīng)用該方法進(jìn)行實(shí)際測(cè)飛實(shí)驗(yàn)，校正系統(tǒng)誤差[7]后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法提高了測(cè)高精度，改善了目標(biāo)高度數(shù)據(jù)突變問(wèn)題。
1 測(cè)高原理
2 本文方法
雙波束比幅測(cè)高技術(shù)如圖2所示，采用高波束1和低波束2，在目標(biāo)探測(cè)過(guò)程中，波束1，2順序掃過(guò)目標(biāo)，產(chǎn)生目標(biāo)回波。若目標(biāo)在當(dāng)前幀可能處于高低波束的中心位置，而在下一幀，如果低波束2被高山等因素遮擋，而目標(biāo)處于高波束1的上半沿，則低波束未接收到目標(biāo)回波，高波束接收到目標(biāo)回波。則雷達(dá)測(cè)得的目標(biāo)仰角也就發(fā)生變化，有可能出現(xiàn)高度突跳等現(xiàn)象。
針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了四波束測(cè)高的方法，如圖3所示。在滿(mǎn)足信號(hào)處理處理能力的情況下，采用四波束測(cè)角，若接收到目標(biāo)回波的波束大于兩個(gè)，則取回波幅度較大的兩個(gè)波束運(yùn)用三角公式法測(cè)角。采用該方法的優(yōu)點(diǎn)是由于采用最強(qiáng)的兩個(gè)目標(biāo)回波波束進(jìn)行比幅測(cè)角，則測(cè)角精度較高，也可改善高度突跳現(xiàn)象。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
采用本文測(cè)高方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中采用雷達(dá)設(shè)備對(duì)無(wú)人機(jī)飛行高度進(jìn)行測(cè)試。無(wú)人機(jī)實(shí)際飛行高度采用GPS和光電經(jīng)緯儀聯(lián)合測(cè)高作為標(biāo)準(zhǔn)高度數(shù)據(jù)，采用本文測(cè)高方法進(jìn)行無(wú)人機(jī)飛行高度測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如圖4所示。
由圖4可見(jiàn)，采用本文方法測(cè)高，高度變化較為緩和，高度突變現(xiàn)象較少，而雙波束方法測(cè)高，存在嚴(yán)重的高度突變現(xiàn)象。通過(guò)計(jì)算，本文方法測(cè)高相對(duì)均方根誤差為25.7 m，雙波束方法測(cè)高相對(duì)均方根誤差為71.3 m，因此，采用本文方法可以提高測(cè)高精度。
4 結(jié) 論
本文詳細(xì)介紹了三坐標(biāo)雷達(dá)測(cè)高原理，推導(dǎo)了利用三角公式法進(jìn)行角度計(jì)算，為了改進(jìn)測(cè)高精度，本文提出了四波束測(cè)高方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠有效提高測(cè)高精度，改善高度突變現(xiàn)象。
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紀(jì)明（以下簡(jiǎn)稱(chēng)紀(jì)）：直升機(jī)光電系統(tǒng)的發(fā)展可追溯到上世紀(jì)70年代，即第一代專(zhuān)用武裝直升機(jī)進(jìn)入成熟應(yīng)用階段時(shí)。隨著武裝直升機(jī)作為空中殺手得到空前發(fā)展，為各種直升機(jī)武器系統(tǒng)配套的光電系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。光電系統(tǒng)目前主要有瞄準(zhǔn)線(xiàn)穩(wěn)定系統(tǒng)（穩(wěn)瞄系統(tǒng)）、偵察系統(tǒng)、夜間飛行導(dǎo)航系統(tǒng)、光電對(duì)抗系統(tǒng)等，其中穩(wěn)瞄系統(tǒng)最為復(fù)雜，性能和精度最高。
記者：那么穩(wěn)瞄系統(tǒng)主要由哪些設(shè)備組成，經(jīng)歷了一個(gè)怎樣的發(fā)展歷程？
紀(jì)：現(xiàn)代武裝直升機(jī)的穩(wěn)瞄系統(tǒng)通常裝備有熱像儀、電視攝像機(jī)、激光指示，測(cè)距機(jī)、激光光斑跟蹤器等光電傳感器。根據(jù)需要，某些武裝直升機(jī)可能只需裝備一些基本傳感器，如熱像儀、電視攝像機(jī)、激光測(cè)距機(jī)等。隨著光電傳感器的技術(shù)發(fā)展，攻擊型直升機(jī)的穩(wěn)瞄系統(tǒng)，除裝備上述傳感器外，還可選裝激光標(biāo)識(shí)器（pointer）、激光照明器、短波紅外/多光譜相機(jī)等。直升機(jī)穩(wěn)瞄系統(tǒng)按性能和時(shí)間，大致分為三代。
第一代主要在上世紀(jì)70年代末至80年代初裝備使用，如美軍的AH-1“眼鏡蛇”直升機(jī)的M65，法國(guó)“小羚羊”直升機(jī)的M397等。這一階段主要是白天型，全部采用直視光學(xué)通道觀(guān)察瞄準(zhǔn)。
第二代在上世紀(jì)90年代初裝備使用。這一時(shí)期武裝直升機(jī)獲得了飛速發(fā)展，一大批著名型號(hào)，如美國(guó)的AH-64“阿帕奇”、OH-58D“基奧瓦”，意大利的A-129“貓鼬”，南非的AH-2A“茶隼”，蘇聯(lián)的米-28“浩劫”和卡-50“黑鯊”等相繼面世。與此同時(shí)，紅外技術(shù)也獲得飛速發(fā)展，因此這些直升機(jī)的穩(wěn)瞄系統(tǒng)均加裝了紅外熱像儀，形成晝夜兩用型。
第三代穩(wěn)瞄系統(tǒng)主要從上世紀(jì)90年代后期開(kāi)始使用。隨著紅外、激光技術(shù)與信息處理技術(shù)的飛速發(fā)展，先進(jìn)國(guó)家紛紛在第二代穩(wěn)瞄技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行更新?lián)Q代，主要特點(diǎn)是采用三代大面陣熱像儀、連續(xù)變倍光學(xué)系統(tǒng)、半導(dǎo)體泵浦雙模激光指示/測(cè)距儀、多目標(biāo)跟蹤、信息融合等先進(jìn)技術(shù)。如AH-64D“長(zhǎng)弓阿帕奇”武裝直升機(jī)的“箭頭”，AH-IZ“蝰蛇”的TSS等。
RAH-66“柯曼奇”是美國(guó)研制的最新型武裝偵察直升機(jī)，雖然已下馬，但其裝備的EOSS穩(wěn)瞄系統(tǒng)裝有當(dāng)前最高水平的各種光電傳感器，而且它的總線(xiàn)技術(shù)，信息處理與融合、隱身、一體化穩(wěn)定平臺(tái)等技術(shù)，都代表著當(dāng)前最高技術(shù)水平。
記者：從這幾型武裝直升機(jī)看，光電轉(zhuǎn)塔有幾種安裝位置，比如在機(jī)頭下方或上方，駕駛艙頂部，旋翼上方。這幾個(gè)位置各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？
紀(jì)：這幾種布置分別叫鼻錐式、頂棚式、桅桿式，還有側(cè)掛式等幾種。它們之間的優(yōu)缺點(diǎn)并不算很明顯，主要還是與主機(jī)設(shè)計(jì)有關(guān)。
桅桿式穩(wěn)瞄具安裝位置最高，從理論上說(shuō)可讓直升機(jī)隱蔽在障礙物后探測(cè)，生存力較高。但直升機(jī)的桅桿不適應(yīng)大載重，有的在頂部裝了毫米波雷達(dá)，因此裝不了桅桿瞄具。頂棚式目前相對(duì)少見(jiàn)，主要是因?yàn)轫斉飶?qiáng)度較差，對(duì)飛行員安全是個(gè)威脅。大多穩(wěn)瞄系統(tǒng)還是安裝在鼻錐處，當(dāng)然這也和直升機(jī)鼻錐處有什么其它設(shè)備有關(guān)。
記者：光電穩(wěn)瞄設(shè)備，在坦克、步兵反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)、固定翼戰(zhàn)斗機(jī)等其它方面也需要。那么和這些平臺(tái)相比，直升機(jī)平臺(tái)對(duì)光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)有什么特殊影響？比如武裝直升機(jī)和坦克上的振動(dòng)，會(huì)有所區(qū)別吧？
紀(jì)：直升機(jī)的旋翼振動(dòng)很厲害，旋翼的葉片數(shù)和轉(zhuǎn)速確定了直升機(jī)的主振頻率。坦克穩(wěn)瞄難以抑制的是低頻搖擺，直升機(jī)穩(wěn)瞄難以抑制的是振動(dòng)。由于直升機(jī)穩(wěn)瞄系統(tǒng)作用距離更遠(yuǎn)，需要精確制導(dǎo)，因此它的穩(wěn)定精度通常要比地面車(chē)輛上用的高。后者穩(wěn)定精度一般為100微弧度，武裝直升機(jī)上的穩(wěn)瞄系統(tǒng)則要達(dá)到20-50微弧度，最新一代直升機(jī)穩(wěn)瞄系統(tǒng)甚至要求達(dá)到5-10微弧度（1微弧度的穩(wěn)定精度對(duì)應(yīng)10千米距離晃動(dòng)1厘米）。
記者：那為了實(shí)現(xiàn)這種穩(wěn)定精度，武裝直升機(jī)光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)的穩(wěn)定設(shè)備。經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展階段，用什么樣的技術(shù)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定？
紀(jì)：我們已經(jīng)說(shuō)過(guò)，武直光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)的發(fā)展基本分三代。第一代還沒(méi)有熱像儀，光路單一、作用距離有限。它們采用反射鏡穩(wěn)定方式，或陀螺直接穩(wěn)定，或兩軸兩框架陀螺穩(wěn)定平臺(tái)，已能滿(mǎn)足要求，精度在50-100微弧度。
第二代裝備了掃描型熱像儀，晝夜使用；第三代大多采用大面陣凝視型熱像儀，而且加上了各種圖像處理和其它先進(jìn)技術(shù)。目前裝備應(yīng)用的光電產(chǎn)品大多屬第三代。
后兩代武直光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)，大多采用兩軸四框架穩(wěn)定平臺(tái)，其目的是有效隔離擾動(dòng)，提高穩(wěn)定精度，其精度范圍可達(dá)20-40微弧度。未來(lái)更高精度（5-10微弧度）的穩(wěn)定方法，我個(gè)人認(rèn)為還得依靠粗精組合穩(wěn)定來(lái)實(shí)現(xiàn)。
記者：什么是兩軸四框架穩(wěn)定平臺(tái)？
紀(jì)：陀螺穩(wěn)定平臺(tái)通?？煞€(wěn)定三個(gè)軸，但直升機(jī)等用于瞄準(zhǔn)的穩(wěn)瞄系統(tǒng)通常只需穩(wěn)定方位和俯仰兩個(gè)軸，橫滾方向不需要穩(wěn)，即所謂“兩軸”。四框架是指方位和俯仰各有內(nèi)、外框架共四個(gè)框架。多個(gè)框架的目的主要是隔離風(fēng)阻和減小平臺(tái)軸上的干擾力矩。
記者：您剛才提到的粗精組合穩(wěn)定技術(shù)，發(fā)展現(xiàn)狀怎樣？技術(shù)難點(diǎn)主要在哪里？
紀(jì)：粗精組合穩(wěn)定技術(shù)問(wèn)題，我在上世紀(jì)90年代初就提出并發(fā)表過(guò)多篇論文。不過(guò)當(dāng)時(shí)對(duì)直升機(jī)穩(wěn)瞄的高精度需求還不迫切，加上當(dāng)時(shí)快速驅(qū)動(dòng)的反射鏡技術(shù)（FSM）還不成熟，撓性結(jié)構(gòu)支承技術(shù)還存在負(fù)載能力和伺服帶寬上不去等問(wèn)題，因此國(guó)內(nèi)一直未引起關(guān)注。
近年來(lái)隨著微驅(qū)動(dòng)技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)外在機(jī)載穩(wěn)瞄和IRST（紅外搜索跟蹤系統(tǒng)）、激光通信、戰(zhàn)術(shù)激光武器等方面，已開(kāi)始大量采用粗精組合穩(wěn)定技術(shù)。FSM的特點(diǎn)是高帶寬、微位移、體積小、重量輕（約200克），將其與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)進(jìn)行組合，可以補(bǔ)償瞄準(zhǔn)線(xiàn)的殘余誤差，提高瞄準(zhǔn)線(xiàn)穩(wěn)定精度。根據(jù)目前的技術(shù)成果，可以在振動(dòng)環(huán)境下將瞄準(zhǔn)線(xiàn)穩(wěn)定在5微弧度。
記者：除了剛才提到的穩(wěn)定精度，直升機(jī)光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)和地面車(chē)輛、單兵使用的相比。還有哪些區(qū)別？
紀(jì)：武裝直升機(jī)上的光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)，功能更復(fù)雜，傳感器種類(lèi)更多，重量要求更輕。其次是，它的光電傳感器的作用距離要更遠(yuǎn)，比如激光照射距離通常要達(dá)到6-8干米，而單兵使用。的光電系統(tǒng)，只需2-3千米。
另外，裝甲車(chē)輛上的光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)以潛望式為主，直升機(jī)的則以球形吊艙或轉(zhuǎn)塔為主，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。
記者：與固定翼戰(zhàn)斗機(jī)相比，它們又有什么區(qū)別？比如直升機(jī)飛行高度低，固定翼飛機(jī)的光電系統(tǒng)有時(shí)還考慮對(duì)空探測(cè)，這會(huì)對(duì)光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)的性能要求產(chǎn)生哪些區(qū)別？
紀(jì)：固定翼飛機(jī)對(duì)空搜索和預(yù)警的IRST，主要用于空中預(yù)警，傳感器主要是紅外和激光測(cè)距。而且紅外主要是采用點(diǎn)源成像，以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)為主，因此作用距離通常可達(dá)幾十千米。
固定翼飛機(jī)的光電吊艙，則多以對(duì)地偵察和攻擊為主，和直升機(jī)穩(wěn)瞄系統(tǒng)功能類(lèi)似，所裝傳感器也非常近似。不同的是固定翼飛機(jī)上要考慮高速飛行摩擦，因此光電吊艙通常要采取環(huán)控，以保證內(nèi)部溫度恒定。至于性能上，雖然飛行高度差別很大，但5000米以上能見(jiàn)度非常好，對(duì)地目標(biāo)識(shí)別主要還是取決于5000米以下的能見(jiàn)度，因此兩者的性能基本相當(dāng)。
固定翼飛機(jī)的吊艙通常為“長(zhǎng)筒”形，易于外掛。目前的發(fā)展趨勢(shì)是類(lèi)似F-35的EOTS，采用“半埋”式。
記者：武裝直升機(jī)上的光電轉(zhuǎn)塔，是否也能移植到自行反坦克車(chē)、攻擊機(jī)等其它武器平臺(tái)上？
紀(jì)：從原理上講，直升機(jī)穩(wěn)瞄系統(tǒng)與很多其它武器平臺(tái)的穩(wěn)瞄系統(tǒng)相似，包括固定翼飛機(jī)的光電吊艙，因此能相互移植。比如著名的“阿達(dá)茨”導(dǎo)彈系統(tǒng)，其穩(wěn)瞄系統(tǒng)就是以AH-64“阿帕奇”的TADS/PNVS的一個(gè)增強(qiáng)性能版本為基礎(chǔ)。以色列也把戰(zhàn)斗機(jī)掛載的AA0-28吊艙的頭部移植到直升機(jī)上，F(xiàn)LIR公司則把他們的AN/AAQ-22穩(wěn)瞄系統(tǒng)（已被用于A(yíng)RH-70偵察直升機(jī)和MO-SB無(wú)人直升機(jī)）用到了偵察車(chē)上。當(dāng)然，各種武器平臺(tái)的使用環(huán)境和安裝位置，以及對(duì)體積和重量要求均有所不同，移植時(shí)需要做相應(yīng)改進(jìn)。
記者：F-35戰(zhàn)斗機(jī)的光電系統(tǒng)，特別是分布式孔徑系統(tǒng)，是一亮點(diǎn)。既然機(jī)載光電系統(tǒng)與直升機(jī)的光電系統(tǒng)有很多共同之處，那這種分布式孔徑技術(shù)能否應(yīng)用到武裝直升機(jī)上？
紀(jì)：分布式孔徑光電系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用機(jī)、坦克、艦船等，應(yīng)該是未來(lái)光電系統(tǒng)的發(fā)展方向。它可以結(jié)合光電傳感器和圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)諸如探測(cè)、跟蹤、瞄準(zhǔn)和飛行導(dǎo)航等功能。但目前受限于很多因素，其應(yīng)用還有一定局限性，比如遠(yuǎn)距離和寬視場(chǎng)的矛盾，傳感器分辨率、圖像處理的速度等，限制了它的很多功能和性能。在固定翼飛機(jī)上，它目前還主要用于空中預(yù)警、飛行導(dǎo)航和防撞，能形成360°視覺(jué)包絡(luò)，也即所謂透明座艙。
我認(rèn)為在武裝直升機(jī)上應(yīng)用，目前和固定翼飛機(jī)還有較大區(qū)別，主要取決于直升機(jī)對(duì)空中預(yù)警的需求有多大。作為直升機(jī)駕駛員夜間飛行和著陸系統(tǒng)應(yīng)用，就目前技術(shù)來(lái)看，還是可行的。至于能否替代直升機(jī)穩(wěn)瞄系統(tǒng)，受限于上述因素，短期內(nèi)還不可能。
記者：您已經(jīng)介紹過(guò)，武裝直升機(jī)的光電系統(tǒng)中需要多種傳感器。我們平常看它的光電轉(zhuǎn)塔，也經(jīng)常會(huì)看到兩三個(gè)窗口，尺寸、顏色各不同。這種尺寸、顏色區(qū)別，應(yīng)該與紅外、激光等不同設(shè)備的工作波段有關(guān)吧？
紀(jì)：對(duì)，窗口色彩就是因?yàn)椴捎貌煌ǘ蔚牟馁|(zhì)和膜層造成的。目前熱像儀采用最多的是3-5微米的中波和8-12微米的長(zhǎng)波，其中長(zhǎng)波熱像儀的光窗，通常采用硫化鋅或鍺玻璃，中波熱像儀通常采用氟化鎂、藍(lán)寶石和尖晶石等。它們能讓紅外線(xiàn)通過(guò)，卻不易讓可見(jiàn)光通過(guò)，因此這些窗口在我們?nèi)庋劭磥?lái)經(jīng)常是不透明的。激光或電視光窗通常采用石英玻璃，透明，但它們經(jīng)常要根據(jù)需要鍍制各種膜層，如增透膜、硬碳膜等。紅外傳感器的窗口也常鍍膜。因此，不同材料和膜層結(jié)合起來(lái)，就讓這些光窗有不同的顏色，比如棕紅、黃色、白色、藍(lán)色等。熱像儀的光窗看起來(lái)就像一面鏡子，而且一般是最大的，因?yàn)楣鈱W(xué)孔徑越大，接收的能量越多，作用距離也越遠(yuǎn)。
記者：不同光電傳感器的工作波長(zhǎng)不同，那在熱像儀上是不是無(wú)法看到可見(jiàn)光波段的激光光斑，這對(duì)激光指示器、瞄準(zhǔn)等是否會(huì)有影響？
紀(jì)：激光測(cè)距機(jī)、指示器大多工作在在1.06或1.54/1.57微米，和紅外傳感器的3-5微米、8-12微米波段不兼容。因此我們?cè)谥鄙龣C(jī)的顯示器上看電視或紅外圖像時(shí)，一般看不見(jiàn)激光光斑。不過(guò)這不會(huì)影響制導(dǎo)精度，因?yàn)殡娨?、紅外和激光光軸是嚴(yán)格校準(zhǔn)的，十字線(xiàn)壓住的目標(biāo)，激光光斑也必然會(huì)照在瞄準(zhǔn)點(diǎn)上。當(dāng)然，制導(dǎo)誤差取決于準(zhǔn)直、瞄準(zhǔn)、跟蹤等各種誤差的綜合。
記者：這些不同傳感器的窗口能合并或減少嗎？
紀(jì)：這些窗口可以合并，即所謂“共窗口”或“共光路”。比如MO-9無(wú)人機(jī)最新的MTS-B穩(wěn)瞄系統(tǒng)，固定翼飛機(jī)的“狙擊手”吊艙，采用了共窗口。這是一種發(fā)展趨勢(shì)，但目前有一定難度，主要是因?yàn)樾枰獙捁庾V材料。另外還涉及分光、共光路等復(fù)雜的光學(xué)設(shè)計(jì)和膜系設(shè)計(jì)等一系列問(wèn)題。
記者：除了共窗口，圖像融合也是現(xiàn)代光電系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。這種技術(shù)已經(jīng)在哪些武裝直升機(jī)上應(yīng)用了？
紀(jì)：在“阿帕奇”的M-TADS/PNVS“箭頭”穩(wěn)瞄系統(tǒng)，以及目前多款新一代穩(wěn)瞄系統(tǒng)（如FLIR公司的系列產(chǎn)品）中，圖像融合技術(shù)已經(jīng)獲得應(yīng)用。
記者：這項(xiàng)技術(shù)是為了綜合利用中波、長(zhǎng)波紅外，微光、電視，甚至雷達(dá)等各種傳感器采集的信息，互相彌補(bǔ)它們的缺點(diǎn)。您能否說(shuō)說(shuō)這些傳感器各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？
紀(jì)：各種傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)要詳細(xì)述說(shuō)，過(guò)于專(zhuān)業(yè)了，只能簡(jiǎn)單說(shuō)明一下。
成像雷達(dá)如SAR（合成孔徑雷達(dá)）還主要用于無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星等載體，并且采用的是推掃成像，目前還難以與光電成像進(jìn)行圖像融合，尤其是適時(shí)融合。
微光電視和熱像儀的原理不同，是借助星光或月光的，直觀(guān)的看，圖像細(xì)節(jié)要比熱像儀豐富。但受氣候限制。目前其探測(cè)距離等還比不上熱像儀。
熱像儀能看到微光電視難以分辨的細(xì)節(jié)，如煙霧遮擋以及叢林中發(fā)熱的物體和人員等。這其中，長(zhǎng)波和中波紅外相比。敏感的大氣窗口不同。通常在高熱高濕地區(qū)，中波紅外比長(zhǎng)波紅外有更好的探測(cè)能力。但長(zhǎng)波紅外有更好的透煙霧能力。中波、長(zhǎng)波紅外孰優(yōu)孰劣，目前還是一個(gè)爭(zhēng)論的課題，需要在不同的環(huán)境條件下通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)對(duì)比。
圖像融合，就是上述成像特征的互補(bǔ)。
記者：看您的論文介紹說(shuō)，圖像融合主要是像素級(jí)的。這種融合是把缸外、電視等圖像疊加在一起，還是在一個(gè)屏幕上分別切換？
紀(jì)：目前能夠進(jìn)入工程應(yīng)用的主要還是像素級(jí)的圖像融合，是將兩幅性質(zhì)不同的視頻圖像通過(guò)圖像處理，合成一幅圖像，集中反映兩幅圖像的特征，如紅外和電視、紅外和微光等。當(dāng)然，這些圖像是可以相互切換的，需要融合時(shí)可以通過(guò)開(kāi)關(guān)切換。兩幅圖像的重疊在技術(shù)上稱(chēng)為圖像配準(zhǔn)。圖像融合涉及軟硬件技術(shù)，目前的主要技術(shù)難點(diǎn)在于圖像的快速配準(zhǔn)和圖像融合算法，以及圖像處理的實(shí)時(shí)性。
記者：您前面曾提到，直升機(jī)光電系統(tǒng)中，除了最復(fù)雜的穩(wěn)瞄系統(tǒng)，還有光電對(duì)抗系統(tǒng)，這也對(duì)保障直升機(jī)生存能力至關(guān)重要?，F(xiàn)在直升機(jī)已開(kāi)始采用定向紅外干擾系統(tǒng)，它與以前的干擾設(shè)備，比如早期“阿帕奇”用的ALQ-144相比，在原理、結(jié)構(gòu)、技術(shù)上有什么區(qū)別？
紀(jì)：ALQ-144是一種對(duì)抗老式導(dǎo)彈的紅外干擾系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)制紅外源來(lái)誘騙干擾導(dǎo)彈導(dǎo)引頭。目前該系統(tǒng)已為大多數(shù)用戶(hù)所廢棄。定向紅外干擾系統(tǒng)目前已趨于向集成式發(fā)展，和過(guò)去的光電對(duì)抗相比，將告警系統(tǒng)、紅外捕獲與跟蹤系統(tǒng)、激光干擾系統(tǒng)、高速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等綜合集成在一個(gè)吊艙內(nèi)，可掛載在直升機(jī)或飛機(jī)的兩側(cè)形成全方位包絡(luò)。
記者：最后對(duì)于我國(guó)光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)的發(fā)展，您有哪些建議，比如武裝直升機(jī)的光電系統(tǒng)如何盡量通用化？
紀(jì)：光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)目前除軍事應(yīng)用外，在民用領(lǐng)域和準(zhǔn)軍事領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨廣泛，如森林防護(hù)、電力巡視、環(huán)境監(jiān)測(cè)、空中攝影、治安巡邏、搜救等。但由于它的技術(shù)復(fù)雜性和高成本，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用還受到一定限制。
我個(gè)人認(rèn)為，光電穩(wěn)瞄技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵，目前是急需開(kāi)發(fā)出低成本、模塊化、開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，包括光電傳感器，以適應(yīng)國(guó)內(nèi)外民用和準(zhǔn)軍事應(yīng)用的需求。其次是光電傳感器尤其是熱像儀，提高性能、降低成本是一個(gè)推廣應(yīng)用的重要因素。在這點(diǎn)上，只有從上至下形成共識(shí)，才可能引起重視并加大投入。
【關(guān)鍵詞】無(wú)人值守;視頻監(jiān)控;遠(yuǎn)程監(jiān)控
1.概述
傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)受技術(shù)發(fā)展的局限，只能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)視，簡(jiǎn)單的報(bào)警信息處理傳輸，不能遠(yuǎn)距離傳輸視頻信號(hào)，對(duì)于前端具體狀況的了解、事件的確認(rèn)是非常困難的，無(wú)形中降低了系統(tǒng)的實(shí)用性、穩(wěn)定性和安全性，如何將遠(yuǎn)程的圖像監(jiān)視、環(huán)境監(jiān)控、防盜、消防和報(bào)警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，做到既可以遠(yuǎn)程的監(jiān)視、遙控和圖像的傳輸，又具備環(huán)境的整體監(jiān)控，并且具有通常聯(lián)網(wǎng)報(bào)警網(wǎng)絡(luò)的功能，能夠更加有效地預(yù)防事故發(fā)生、打擊犯罪、保障財(cái)產(chǎn)安全，確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，將安全防范技術(shù)提高到一個(gè)新的水平，這已經(jīng)成為當(dāng)前監(jiān)控行業(yè)發(fā)展的主要方向。
目前對(duì)于電力、水利等具有大量無(wú)人值守機(jī)房/變電站的用戶(hù)，其前端機(jī)房/變電站占有重要的地位，也是數(shù)字化改造的重要目標(biāo)之一。同時(shí)，上述行業(yè)用戶(hù)在各自的機(jī)房/變電站等已實(shí)施了部分視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、防盜報(bào)警和消防系統(tǒng)，但大多分步、分批實(shí)施，系統(tǒng)各自獨(dú)立運(yùn)行，甚至每套系統(tǒng)都需要獨(dú)立的管理人員，很難做到多系統(tǒng)的綜合監(jiān)控、集中管理，無(wú)形中降低了系統(tǒng)的高效性，增加了系統(tǒng)的管理成本。因此，如何利用先進(jìn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)改造傳統(tǒng)的模擬設(shè)備，整合過(guò)去零散的系統(tǒng)，提高遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、高效性，是當(dāng)前對(duì)于電力、水利等具有大量無(wú)人值守機(jī)房/變電站的用戶(hù)、產(chǎn)品供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商急需解決的難題。
2.系統(tǒng)所需解決的問(wèn)題
2.1 監(jiān)控目標(biāo)的特殊性問(wèn)題
無(wú)人值守機(jī)房、變電站等多數(shù)成分散式分布，且很多地理位置處于人煙稀少的地方，平時(shí)無(wú)人或少人值守。要求所有設(shè)備都必須能適應(yīng)環(huán)境的變化。 無(wú)人值守機(jī)房、變電站、基站內(nèi)通常安裝有重要且貴重的設(shè)備，它運(yùn)作的正常與否直接關(guān)系到企業(yè)或整個(gè)行業(yè)能否正常運(yùn)作。
2.2 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)問(wèn)題
為實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)控，圖像監(jiān)視系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)必須要有機(jī)的聯(lián)動(dòng)結(jié)合，從而提高無(wú)人或少人值守機(jī)房人員和設(shè)備的安全性及便利性。
2.3 遠(yuǎn)程傳輸問(wèn)題
無(wú)人值守機(jī)房、變電站主要應(yīng)用于電力、水利等行業(yè)，這些行業(yè)一般都有自己的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，帶寬資源比較充足。但無(wú)人值守機(jī)房、變電站、基站必須把機(jī)房?jī)?nèi)的音/視頻畫(huà)面、人員出入的狀況、機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境變化量的報(bào)警信號(hào)等數(shù)據(jù)及時(shí)地傳回監(jiān)控中心。所有視頻數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)必須遠(yuǎn)程傳輸，并且對(duì)數(shù)據(jù)的記錄存儲(chǔ)要盡量的全面、細(xì)致，使得數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索、回放、備份、恢復(fù)利于管理和服務(wù)。
2.4 系統(tǒng)安全性問(wèn)題
系統(tǒng)的管理采用分級(jí)權(quán)限，不同的人員具有不同的使用權(quán)限，以便實(shí)現(xiàn)安全化管理。
2.5 界面友好性問(wèn)題
系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)具有靈活的擴(kuò)展性，同時(shí)提供友好的人機(jī)對(duì)話(huà)界面。
3.無(wú)人值守遠(yuǎn)程綜合監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)
無(wú)人值守遠(yuǎn)程綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)在前端機(jī)房/變電站安裝攝像機(jī)、微音探頭、數(shù)字/模擬環(huán)境變量采集模塊、門(mén)禁、周界報(bào)警等高科技設(shè)備，其中的音視頻、環(huán)境變量數(shù)據(jù)、出入口控制等接入前端綜合監(jiān)控主機(jī)，音視頻、環(huán)境變量等資料實(shí)時(shí)數(shù)字化存儲(chǔ)記錄，同時(shí)，管理中心可管理所有前端綜合監(jiān)控主機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)看前端的圖像、環(huán)境數(shù)據(jù)、門(mén)禁信息等，并對(duì)前端的所有突況做出高效、及時(shí)的處理動(dòng)作。
無(wú)人值守遠(yuǎn)程綜合監(jiān)控系統(tǒng)由三大部分組成，第一部分：前端綜合監(jiān)控設(shè)備（音視頻監(jiān)控、環(huán)境變量監(jiān)控、出入口監(jiān)控等）、綜合監(jiān)控主機(jī)、綜合監(jiān)控軟件;第二部分：網(wǎng)絡(luò)傳輸部分（寬帶網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、ADSL或行業(yè)用戶(hù)專(zhuān)網(wǎng)）;第三部分：管理中心，數(shù)字中心服務(wù)器、監(jiān)控終端等，系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D
系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求充分考慮用戶(hù)的需求，照顧長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，最大限度地保護(hù)用戶(hù)投資。最終的系統(tǒng)具有先進(jìn)性、靈活性、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、完善性、可擴(kuò)展性和易用性等優(yōu)點(diǎn)。
4.技術(shù)解決方案
無(wú)人值守遠(yuǎn)程綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案按功能共分三個(gè)子系統(tǒng)：前端無(wú)人值守點(diǎn)信息采集處理子系統(tǒng)、信號(hào)傳輸子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)。
4.1 前端無(wú)人值守點(diǎn)信息采集處理子系統(tǒng)
前端無(wú)人值守點(diǎn)信號(hào)采集處理子系統(tǒng)包括：前端機(jī)房的音、視頻信號(hào)采集設(shè)備;音、視頻信號(hào)壓縮處理設(shè)備;數(shù)字報(bào)警信息采集設(shè)備;數(shù)字/模擬環(huán)境量采集設(shè)備;門(mén)禁控制管理設(shè)備;前端系統(tǒng)控制設(shè)備;前端通訊設(shè)備。
4.1.1 信息采集處理部分
1）音、視頻信號(hào)采集
在每個(gè)前端機(jī)房根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要安裝相應(yīng)的攝像機(jī)、拾音器，其中可選定點(diǎn)彩色半球攝像機(jī)用于對(duì)進(jìn)出機(jī)房人員進(jìn)行監(jiān)視，選用一體化彩色攝像機(jī)搭配云臺(tái)，可根據(jù)遠(yuǎn)程管理人員的命令改變攝像機(jī)鏡頭的方位、角度、焦距等，用于對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備運(yùn)行情況、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視。通過(guò)攝像機(jī)、拾音器采集來(lái)的音視頻模擬信號(hào)接入前端綜合監(jiān)控主機(jī)。
2）音、視頻信號(hào)處理
音、視頻信號(hào)傳送到前端綜合監(jiān)控主機(jī)后進(jìn)行信號(hào)編碼、壓縮。綜合監(jiān)控主機(jī)采用先進(jìn)的H.264壓縮方式，除具有圖像清晰流暢的特點(diǎn)外，還具有空間小，實(shí)時(shí)性好等優(yōu)勢(shì)。對(duì)于本地視頻信號(hào)，可以保存在本地主機(jī)上，可根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行回放、查閱、管理，并且配合多種錄像模式完成各種記錄需求。
3）報(bào)警信號(hào)及環(huán)境量采集和控制
需要的設(shè)備包括：環(huán)境檢測(cè)模塊、溫濕度采集模塊、電壓/電流傳感器、緊急按鈕、煙霧探測(cè)器、紅外探測(cè)器、周界探測(cè)器、門(mén)禁系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警器等。
由于不少的無(wú)人機(jī)房都建在郊外和一些較偏僻的地方，并且機(jī)房的成本及架設(shè)經(jīng)費(fèi)非常昂貴，如遇不法分子盜竊或破壞，將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為徹底消除這種現(xiàn)象，避免財(cái)產(chǎn)遭破壞，實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警聯(lián)動(dòng)更顯得十分重要。
4.1.2 系統(tǒng)防范部分
系統(tǒng)防范部分可按照以下四部分進(jìn)行安排。
第一部分：以機(jī)房為中心，半徑為20米的范圍內(nèi)劃分警戒區(qū)域，設(shè)置紅外對(duì)射報(bào)警器和語(yǔ)音警告模塊，當(dāng)發(fā)生非法入侵時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)激發(fā)語(yǔ)音警告模塊，向非法闖入者發(fā)出語(yǔ)音警告，并向監(jiān)控中心發(fā)出報(bào)警信息。
第二部分：機(jī)房的進(jìn)出采用聯(lián)網(wǎng)門(mén)禁系統(tǒng)（磁卡識(shí)別或指紋識(shí)別），要想進(jìn)出機(jī)房，必須具有相應(yīng)的身份權(quán)限，并且聯(lián)網(wǎng)門(mén)禁系統(tǒng)可對(duì)出入信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。若遇非法人員撬門(mén)或侵入，系統(tǒng)將啟動(dòng)定點(diǎn)攝像機(jī)并記錄現(xiàn)場(chǎng)情況，同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸，控制中心收到報(bào)警信號(hào)后即可第一時(shí)間查看現(xiàn)場(chǎng)狀況，做出相應(yīng)警情判斷。
第三部分：機(jī)房?jī)?nèi)部安裝緊急按鈕和紅外探測(cè)器，如遇緊急事件的發(fā)生，可人工觸發(fā)報(bào)警通知監(jiān)控中心。
由于機(jī)房設(shè)施都是用電設(shè)備，所以防火是必不可少的防范措施。通過(guò)連接煙霧探測(cè)器可對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境隨時(shí)監(jiān)控，當(dāng)探測(cè)到有火警時(shí)，報(bào)警主機(jī)聯(lián)動(dòng)電源控制開(kāi)關(guān)，自動(dòng)切斷重要設(shè)備的電源，同時(shí)向遠(yuǎn)程控制中心聯(lián)動(dòng)報(bào)警，監(jiān)控中心可及時(shí)判斷報(bào)警信息的正確性，以便了解現(xiàn)場(chǎng)情況，并向有關(guān)部門(mén)求助。
第四部分：一般情況下，電氣設(shè)備對(duì)環(huán)境的溫濕度都有相應(yīng)的要求，特別是對(duì)于一些昂貴精密的設(shè)備更是如此，因此為了保障設(shè)備在正常的環(huán)境中工作，控制中心需要了解現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)溫度、濕度的情況。在機(jī)房?jī)?nèi)配備溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊，將現(xiàn)場(chǎng)溫濕度的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸，在現(xiàn)場(chǎng)及遠(yuǎn)程控制中心將隨時(shí)了解到當(dāng)前機(jī)房的環(huán)境溫濕度，記錄的數(shù)據(jù)將保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析。根據(jù)需要，系統(tǒng)設(shè)置溫濕度的波動(dòng)范圍，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境處于設(shè)定范圍之外時(shí)，通過(guò)設(shè)備電源控制開(kāi)關(guān)啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的溫濕度處理，使設(shè)備處于良好環(huán)境之中。
4.2 信號(hào)傳輸子系統(tǒng)
信號(hào)傳輸子系統(tǒng)包括：傳輸控制設(shè)備;專(zhuān)用視頻、電源、控制線(xiàn)纜;驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
針對(duì)通訊界面，前端攝像機(jī)同綜合監(jiān)控主機(jī)之間采用圖像控制系統(tǒng)專(zhuān)用的75-5視頻線(xiàn)及2*1.0電源線(xiàn)，用于攝像機(jī)視頻信號(hào)的傳輸和供電，再加上CAT-5數(shù)據(jù)控制線(xiàn)連接云臺(tái)。各機(jī)房可實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像、數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)上傳，并可接受監(jiān)控中心下發(fā)的各種控制信號(hào)。
系統(tǒng)可配置GSM/GPRS、CDMA、電話(huà)等通信傳輸模塊，當(dāng)有相應(yīng)情況發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)聯(lián)動(dòng)可用傳輸模塊功能，啟動(dòng)電話(huà)、手機(jī)短信、電子郵件發(fā)送預(yù)置的信息。
4.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)
遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)包括：遠(yuǎn)程綜合監(jiān)控軟件系統(tǒng)、圖像顯示設(shè)備、通訊設(shè)備和控制設(shè)備。系統(tǒng)核心結(jié)構(gòu)如圖2所示：
圖2 遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)系結(jié)構(gòu)圖
在監(jiān)控中心配置通用PC機(jī)一臺(tái)，安裝遠(yuǎn)程控制軟件，作為監(jiān)控中心主控計(jì)算機(jī)，對(duì)下屬若干個(gè)無(wú)人值守機(jī)房進(jìn)行監(jiān)控、記錄。
可選配一臺(tái)數(shù)字中心服務(wù)器，將前端傳回的數(shù)字圖像信號(hào)逆向轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，輸出到多畫(huà)面大熒幕或電視墻上。領(lǐng)導(dǎo)或負(fù)責(zé)人在各自的辦公室，通過(guò)接入內(nèi)部局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)即可使用專(zhuān)用分控端軟件或IE瀏覽器對(duì)任一前端機(jī)房的現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行監(jiān)控。該系統(tǒng)可對(duì)所有前端機(jī)房/變電站的重點(diǎn)部位進(jìn)行24小時(shí)視頻監(jiān)控，并可以按照不同的方式對(duì)不同的前端設(shè)置錄像。
系統(tǒng)可連接大量報(bào)警設(shè)備，例如門(mén)磁、紅外、煙感、水浸等，一旦出現(xiàn)異常，系統(tǒng)能自動(dòng)報(bào)警，上傳報(bào)警信息并聯(lián)動(dòng)進(jìn)行數(shù)字錄像或聲光電報(bào)警。在系統(tǒng)中可以加入門(mén)禁界面，可以將門(mén)禁系統(tǒng)無(wú)縫接入，加強(qiáng)對(duì)機(jī)房進(jìn)出人員的管理。通過(guò)音視頻監(jiān)控使管理人員能夠隨時(shí)隨地看到設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)工作人員的工作情況，還可以與前端工作人員對(duì)話(huà)，加強(qiáng)管理的互動(dòng)性。在系統(tǒng)中還可結(jié)合大量專(zhuān)業(yè)的環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)及時(shí)反映空調(diào)系統(tǒng)、溫濕度等保障設(shè)備的數(shù)據(jù)。
客戶(hù)端通過(guò)瀏覽器方式登陸中心服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)?？蛻?hù)可以根據(jù)自己所具備的權(quán)限瀏覽網(wǎng)絡(luò)中所有的或部分實(shí)時(shí)圖像和環(huán)境數(shù)據(jù)?？梢耘c前端的工作人員進(jìn)行語(yǔ)音的交流。對(duì)于動(dòng)力、環(huán)境、安保門(mén)禁的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)則以數(shù)字、曲線(xiàn)、柱狀圖或表格等形式表現(xiàn)。
該系統(tǒng)能對(duì)所有設(shè)備設(shè)置報(bào)警上下限，任何設(shè)備數(shù)據(jù)超出這個(gè)范圍，系統(tǒng)就能夠產(chǎn)生報(bào)警信息，并在一定范圍內(nèi)聯(lián)動(dòng)設(shè)備，例如錄像、開(kāi)關(guān)空調(diào)、自動(dòng)斷電等。
系統(tǒng)的管理中心集中管理所有前端設(shè)備，并可將前端圖像上熒幕墻，同時(shí)，任意一臺(tái)網(wǎng)上的終端通過(guò)IE瀏覽器也可實(shí)時(shí)查詢(xún)、監(jiān)看前端情況。
5.結(jié)論
本文根據(jù)電力、水利等具有大量無(wú)人值守機(jī)房/變電站的用戶(hù)的遠(yuǎn)程綜合監(jiān)控需求設(shè)計(jì)了“無(wú)人值守遠(yuǎn)程綜合監(jiān)控系統(tǒng)”方案， 該系統(tǒng)通過(guò)在前端機(jī)房/變電站安裝攝像機(jī)、微音探頭、數(shù)字/模擬環(huán)境變量采集模塊、門(mén)禁、周界報(bào)警等高科技設(shè)備，其中的音視頻、環(huán)境變量數(shù)據(jù)、出入口控制等接入前端綜合監(jiān)控主機(jī)，音視頻、環(huán)境變量等資料實(shí)時(shí)數(shù)字化存儲(chǔ)記錄，同時(shí)，管理中心可管理所有前端綜合監(jiān)控主機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)看前端的圖像、環(huán)境數(shù)據(jù)、門(mén)禁信息等，并對(duì)前端的所有突況做出高效、及時(shí)的處理動(dòng)作。
關(guān)鍵詞：高炮裝備；作戰(zhàn)使命；發(fā)展需求
高炮作為末端防御對(duì)空作戰(zhàn)武器，是隨著空襲兵器的發(fā)展而發(fā)展的，20世紀(jì)90年代以來(lái)幾場(chǎng)局部戰(zhàn)爭(zhēng)的實(shí)踐奠定了防空作戰(zhàn)的地位，但也對(duì)傳統(tǒng)意義上的高炮武器裝備提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著高技術(shù)空襲兵器的廣泛應(yīng)用，使空襲作戰(zhàn)的方式發(fā)生了根本性變化，傳統(tǒng)高炮武器系統(tǒng)無(wú)論在目標(biāo)探測(cè)能力、快速反應(yīng)能力和射擊效率等方面都存在一定的差距，其“生存空間”受到嚴(yán)重的打壓，但是，高炮不會(huì)退出歷史舞臺(tái)，在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，高炮仍是末端防御力量的主體，是實(shí)施非對(duì)稱(chēng)空防對(duì)抗的有力手段，因此，大力發(fā)展高炮武器裝備顯得尤為重要。
1 高炮作戰(zhàn)使命定位
（一）以抗擊精確制導(dǎo)武器為主
精確制導(dǎo)技術(shù)日益成熟以及精確制導(dǎo)武器的高效費(fèi)比，在近期幾場(chǎng)局部戰(zhàn)爭(zhēng)中被廣泛使用，獨(dú)領(lǐng)，且不論大國(guó)、小國(guó)都在極力研制和裝備精確制導(dǎo)武器。它作為空襲的主要武器必將越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)。
高炮武器系統(tǒng)以其獨(dú)特的“網(wǎng)式”火力抗擊機(jī)理成為巡航導(dǎo)彈的克星。高炮是以密集的火網(wǎng)攔截空襲武器的，對(duì)于超聲速空襲武器，用“網(wǎng)式”比用“點(diǎn)式”攔截可靠性要大得多。這就如同用拍子拍蒼蠅比用棍子打蒼蠅命中概率要高得多。據(jù)報(bào)道，科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中，南聯(lián)盟高炮部隊(duì)攔截了北約200余枚巡航導(dǎo)彈，使用的是并非先進(jìn)的高炮武器系統(tǒng)?？找u武器經(jīng)殲擊航空兵、地空導(dǎo)彈兵的遠(yuǎn)、中程，高、中空的層層攔截，進(jìn)入近程、低空超低空的“漏網(wǎng)之魚(yú)”主要是精確制導(dǎo)武器。這就給部署于保衛(wèi)目標(biāo)附近的高炮創(chuàng)造了抗擊機(jī)會(huì)。因此，抗擊精確制導(dǎo)武器襲擊將成為高炮的主要任務(wù)之一。
（二）以抗擊低空超低空目標(biāo)為主
這是由高炮武器系統(tǒng)性能決定的。高炮武器系統(tǒng)不僅能抗擊低空超低空來(lái)襲目標(biāo)，而且具有俯射功能。其密集的火網(wǎng)對(duì)于低空超低空來(lái)襲的巡航導(dǎo)彈、武裝直升機(jī)等空襲目標(biāo)是極大的威脅。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，多國(guó)部隊(duì)的飛機(jī)因害怕伊拉克的高炮火力，而不敢低飛。
高射炮兵以抗擊低空超低空目標(biāo)為主，其密集的火網(wǎng)，勢(shì)必迫使來(lái)襲目標(biāo)選擇中、高空航線(xiàn)飛行，這就給殲擊航空兵和地空導(dǎo)彈兵創(chuàng)造了戰(zhàn)機(jī)。反之，地空導(dǎo)彈、殲擊機(jī)構(gòu)成中、高空強(qiáng)勢(shì)防空體系，勢(shì)必給高炮創(chuàng)造戰(zhàn)機(jī)。高炮、地空導(dǎo)彈、殲擊機(jī)戰(zhàn)術(shù)上相互配合，才能編織成嚴(yán)密的遠(yuǎn)、中、近程，高、中、低空防空火網(wǎng)。就現(xiàn)役的防空制導(dǎo)武器系統(tǒng)而言，抗擊低空，特別是超低空目標(biāo)的能力不足。若用殲擊機(jī)超低空攔截，安全問(wèn)題非常突出；若用地空導(dǎo)彈攔截，無(wú)論從抗擊能力還是從效費(fèi)比看都是不可取的。這就要求低空超低空性能優(yōu)越的高炮武器系統(tǒng)必須擔(dān)當(dāng)起抗擊低空、超低空來(lái)襲目標(biāo)的任務(wù)。
（三）以末端抗擊為主
信息化條件下作戰(zhàn)，任何單一武器系統(tǒng)都不可能單打獨(dú)斗包打天下。高炮武器系統(tǒng)屬末端近程防空武器，以抗擊低空、近程來(lái)襲目標(biāo)為主。通常部署于保衛(wèi)目標(biāo)附近，或者依托保衛(wèi)目標(biāo)擺兵布陣。就整個(gè)防空體系而言，殲擊機(jī)、導(dǎo)彈、高炮武器系統(tǒng)“三維一體”編織成遠(yuǎn)、中、近程，高、中、低空嚴(yán)密的防空體系。殲擊機(jī)主要負(fù)責(zé)攔截遠(yuǎn)端飛臨的空襲目標(biāo)，地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)殲滅中端空襲目標(biāo)，而高炮武器系統(tǒng)主要抗擊經(jīng)層層攔截后突入防御縱深的空襲武器，擔(dān)負(fù)末端抗擊任務(wù)。
在兵力有限，保衛(wèi)目標(biāo)眾多的情況下，遠(yuǎn)離保衛(wèi)目標(biāo)配置高炮兵力的辦法是不可取的。離保衛(wèi)目標(biāo)越遠(yuǎn)，對(duì)保衛(wèi)目標(biāo)的掩護(hù)能力則越小。這有如足球守門(mén)員離球門(mén)越遠(yuǎn)，則防守的嚴(yán)密性就越差。同等條件下，遠(yuǎn)離保衛(wèi)目標(biāo)拉大兵力配置距離，要達(dá)到同等的抗擊效率，則需相應(yīng)增加防空兵力。無(wú)論空襲是來(lái)自臨空轟炸還是“脫離接觸”的遠(yuǎn)距離攻擊，炸彈、導(dǎo)彈最終總是希望落到具體目標(biāo)上。因此，除執(zhí)行機(jī)動(dòng)設(shè)伏任務(wù)外，應(yīng)將高炮于保衛(wèi)目標(biāo)附近或依托保衛(wèi)目標(biāo)配置，使高炮成為各種空襲兵器攻擊保衛(wèi)目標(biāo)無(wú)法跨越的最后屏障。
（四）以惡劣的空地對(duì)抗環(huán)境下抗擊為主
隨著電磁干擾技術(shù)、隱身技術(shù)、精確制導(dǎo)技術(shù)和衛(wèi)星偵察技術(shù)的大量應(yīng)用，現(xiàn)代空襲已基本突破了夜暗和復(fù)雜氣象條件的局限，使空襲越來(lái)越具備“全時(shí)域”的特點(diǎn)。因此，防空作戰(zhàn)將在越加惡劣的空地對(duì)抗環(huán)境中實(shí)施。
高炮武器系統(tǒng)有其自身的優(yōu)勢(shì)，具有多種抗擊方式。當(dāng)遭遇強(qiáng)電磁干擾情況下，火控雷達(dá)無(wú)法正常工作時(shí)，可用光學(xué)器材諸元射擊；高炮武器系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，火力猛烈，對(duì)近距離突然出現(xiàn)的目標(biāo)，可用瞄準(zhǔn)具法直接射擊；信息化條件下作戰(zhàn)，高炮武器系統(tǒng)憑借其快速的機(jī)動(dòng)能力，可以打一仗換一個(gè)地方，不斷變換陣地抗擊敵空襲；在惡劣的氣象條件下，當(dāng)殲擊機(jī)無(wú)法升空作戰(zhàn)時(shí)，高炮武器系統(tǒng)卻風(fēng)雨無(wú)阻，仍可照常抗擊；高炮武器系統(tǒng)廉價(jià)實(shí)用，訓(xùn)練周期短，再生能力強(qiáng)，戰(zhàn)時(shí)可大量補(bǔ)充。因此，高炮應(yīng)擔(dān)當(dāng)起在惡劣的空地對(duì)抗環(huán)境下抗擊空襲目標(biāo)的責(zé)任。
2 高炮武器裝備發(fā)展需求
（一）發(fā)展配用3P技術(shù)彈藥的高射速小高炮
信息化條件下作戰(zhàn)，空襲兵器的“小型、隱身、高速”，作戰(zhàn)效能越來(lái)越高，高炮武器系統(tǒng)只有發(fā)射足夠多的彈藥，在短時(shí)間內(nèi)形成密集的彈幕，才能更有效地提高毀殲概率。通常采用小口徑多管聯(lián)裝或旋轉(zhuǎn)式小口徑多管火炮，并使用3P技術(shù)彈藥來(lái)增大火力密度?！?P”是預(yù)制破片、近炸引信、可編程引信的英文縮寫(xiě)。預(yù)制破片是設(shè)計(jì)時(shí)裝在殼體內(nèi)部炸藥周?chē)m當(dāng)位置的金屬立方體、桿狀體、球形體或箭形體，其質(zhì)量、形狀和速度可以通過(guò)彈藥設(shè)計(jì)幾乎完全加以控制，對(duì)既定目標(biāo)能夠產(chǎn)生最佳的散飛效應(yīng)。雖然破片的威力常常不足，但通過(guò)控制好啟爆時(shí)機(jī)，利用與目標(biāo)的相對(duì)速度，仍然可以獲得較好的殺傷效果。近炸引信用于實(shí)時(shí)檢測(cè)彈丸本身與目標(biāo)的相對(duì)距離，適時(shí)起爆炸藥，利用破片殺傷目標(biāo)。近炸引信炮彈具有很高的破壞性和有效性，比普通觸發(fā)引信效果提高5～20倍，對(duì)小型目標(biāo)的殺傷效果更為顯著。引信內(nèi)有高度靈敏的電著發(fā)裝置和電自炸裝置，它對(duì)目標(biāo)的起爆距離和起爆方式可編程控制。
瑞士研制的雙管35mm高炮系列，射速為2×550發(fā)/分，以一個(gè)火力單元的綜合射速為1000發(fā)/分計(jì)算，在射擊條件相同的情況下，使用3P技術(shù)彈藥，毀殲概率平均比觸發(fā)引信榴彈高3～5倍。其中典型的是瑞士厄利空公司推出的“阿海德”（Ahead）炮彈，彈藥內(nèi)裝有152枚鎢合金子彈，可在距目標(biāo)8～10米時(shí)自動(dòng)起爆，形成由鎢金屬子彈和破片組成的彈幕。Ahead炮彈就是利用炮口上的線(xiàn)圈，在炮彈飛離炮口的瞬間，測(cè)出初速與目標(biāo)的瞬間參數(shù)，將正確的飛行時(shí)間裝定到Ahead彈彈底的可編程時(shí)間引信上，并在提前點(diǎn)處引爆，拋射出152枚圓柱形子彈丸（每個(gè)僅有3.3克重的子彈丸可以擊穿50mm厚酌輕合金裝甲），形成子彈幕，使來(lái)襲的巡航導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、無(wú)人機(jī)等低空小型目標(biāo)難以逃脫。為能夠有效攔截更小型的目標(biāo)，瑞士最近又發(fā)展了Ahead彈的改進(jìn)型。每發(fā)改進(jìn)型Ahead彈內(nèi)有341個(gè)1.5g重的鎢質(zhì)圓柱形預(yù)制破片。雖然預(yù)制破片的質(zhì)量減少了一半，但毀傷能力較3.3g預(yù)制破片降低不多。另一方面，改進(jìn)型Ahead彈預(yù)制破片的數(shù)量增加了1倍多，使命中概率大幅度增加。
（二）發(fā)展中口徑反導(dǎo)高炮
中口徑高炮武器系統(tǒng)在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間一直是地面防空的主戰(zhàn)裝備，但隨著空襲兵器飛行速度和機(jī)動(dòng)性能的不斷提高，早期中口徑高炮由于其射速低、射彈飛行時(shí)間長(zhǎng)、彈道固定等缺點(diǎn)，已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代防空作戰(zhàn)的需要。近年來(lái)，由于高新技術(shù)在高炮裝備發(fā)展上的廣泛應(yīng)用，使中口徑高炮武器系統(tǒng)的各項(xiàng)性能大大提高，發(fā)展中口徑高炮不但可以將其防御區(qū)域延伸到6km以上，擴(kuò)大防御區(qū)域，又可以摧毀空襲子母彈子開(kāi)倉(cāng)之前，并減小被擊毀空襲武器殘片的威脅。更為重要的是，中口徑火炮便于在彈丸上實(shí)現(xiàn)“3P”技術(shù)、增程技術(shù)、制導(dǎo)技術(shù)等的集成，這些技術(shù)可以顯著提高對(duì)目標(biāo)的毀傷效果，使其具備較強(qiáng)的反導(dǎo)能力。
以意大利較為先進(jìn)的76mm速射高炮為例，其射速達(dá)120發(fā)/分鐘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)早期的中口徑火炮，在使用常規(guī)榴彈時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射彈重為11.6kg/s，分別是59式100mm和57mm高炮的2.97和2.07倍，略大于雙35mm高炮，威力顯著提高。與小口徑高炮相同，中口徑高炮自身具有抗電子干擾能力、快速機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，效費(fèi)比高等優(yōu)點(diǎn)。目前，我國(guó)自主創(chuàng)新研發(fā)的某型轉(zhuǎn)管中口徑高炮，是世界上獨(dú)一無(wú)二的速射中口徑高炮，主要以反精確制導(dǎo)炸彈與超音速導(dǎo)彈為主要使命并兼顧其他任務(wù)能力，該炮的研制成功為我國(guó)末端防空反導(dǎo)體系增加一種至關(guān)重要的抗擊手段，可望在短期內(nèi)有效解決末端防御的短板問(wèn)題。該型高炮克服了傳統(tǒng)中口徑高炮射速低、命中率低的致命弱點(diǎn)，具有射速高、射程較遠(yuǎn)、彈丸威力大、彈種多樣等優(yōu)勢(shì)。
（三）發(fā)展全天候自行小高炮
信息化條件下作戰(zhàn)，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境“透明”，敵遠(yuǎn)距離、多方位、全時(shí)域的空襲能力日益增強(qiáng)，對(duì)高炮裝備的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力構(gòu)成了極大的威脅。要提高高炮武器系統(tǒng)的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，高炮必須具有大范圍、多方位、全天候、高度機(jī)動(dòng)的抗擊能力。軍事科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)高炮的這些能力提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的不斷演變，自行高炮已成為防空武器系統(tǒng)中的重要組成部分。現(xiàn)代軍事科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和空襲兵器及其戰(zhàn)術(shù)的變化是自行高炮發(fā)展的兩個(gè)決定因素，近期幾場(chǎng)局部戰(zhàn)爭(zhēng)中空襲兵器表現(xiàn)出低空高速、多批多架、機(jī)動(dòng)攻擊和電子干擾等特點(diǎn)，使得自行高炮武器系統(tǒng)呈現(xiàn)其與之相適應(yīng)的發(fā)展趨勢(shì)。
國(guó)外已有技術(shù)成熟的此類(lèi)高炮可供借鑒。瑞士康特拉夫斯公司研制的ATAK-35式35mm雙管自行高炮系統(tǒng)，采用了多種綜合技術(shù)。如雷達(dá)雙波段工作、光電與雷達(dá)火控系統(tǒng)并用、雷達(dá)變頻和記憶跟蹤、脈沖與單脈沖工作體制等，從而獲得了全天候作戰(zhàn)能力及抗電子干擾能力。該高炮還裝有速度補(bǔ)償裝置，炮車(chē)在行進(jìn)中解算裝置，可自動(dòng)連續(xù)修正，具有行進(jìn)間射擊能力。
（四）發(fā)展彈炮結(jié)合防空武器系統(tǒng)
彈炮結(jié)合防空武器系統(tǒng)又稱(chēng)彈炮合一防空武器系統(tǒng)，是由地空導(dǎo)彈和高炮共同構(gòu)成的防空武器系統(tǒng)。彈炮結(jié)合防空武器系統(tǒng)以其特有的優(yōu)勢(shì)成為對(duì)空防御火力發(fā)展的必然。一是把地空導(dǎo)彈可遠(yuǎn)程攻擊高速目標(biāo)和側(cè)行目標(biāo)的優(yōu)長(zhǎng)與高炮可利用密集火力近距離攻擊突現(xiàn)目標(biāo)的優(yōu)長(zhǎng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，彌補(bǔ)各自的不足，達(dá)到最佳的殺傷效果；二是可同時(shí)攔截不同方向、不同高度的多個(gè)目標(biāo)，毀殲概率高。
目前世界上裝備和在研的彈炮結(jié)合系統(tǒng)有20多種。典型的裝備有俄羅斯的“鎧甲”C1，美國(guó)的“運(yùn)動(dòng)衫”、“火焰”-25等。通常防空導(dǎo)彈有效射程不低于8km，大都采用激光制導(dǎo)或被動(dòng)紅外尋的，便于多次攻擊和轉(zhuǎn)移火力。小高炮口徑通常為20～40mm之間，射程在1.5～4km，多數(shù)采用脈沖多普勒雷達(dá)搜索與指示目標(biāo)，少數(shù)采用紅外探測(cè)系統(tǒng)，目標(biāo)跟蹤與探測(cè)通常采用雷達(dá)、紅外、電視、光學(xué)瞄準(zhǔn)具等多種組合手段，以提高系統(tǒng)的抗射頻干擾能力。
彈炮結(jié)合的防空系統(tǒng)依結(jié)合的程度分為三個(gè)層級(jí)：一為初級(jí)的共指控系統(tǒng)彈炮結(jié)合體制，在統(tǒng)一的指控系統(tǒng)控制下，防空導(dǎo)彈分隊(duì)與高炮分隊(duì)混編。二為中級(jí)的共火控系統(tǒng)或共隨動(dòng)系統(tǒng)彈炮結(jié)合體制，共火控體制是用同一火控系統(tǒng)分別計(jì)算防空導(dǎo)彈與高炮的射擊諸元，各自獨(dú)立實(shí)施射擊。共隨動(dòng)體制是防空導(dǎo)彈與高炮身管固連，用同一套隨動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，順次實(shí)施射擊?，F(xiàn)裝備的彈炮結(jié)合系統(tǒng)大都是位于這個(gè)層級(jí)上。三為高級(jí)的共發(fā)射體制的彈炮結(jié)合系統(tǒng)，即炮射防空導(dǎo)彈。這種彈炮結(jié)合系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)、舵機(jī)、陀螺、自尋的裝置，它以彈頭自身的動(dòng)能為動(dòng)力、以自身的自旋為穩(wěn)定器、以地面測(cè)控系統(tǒng)提供的彈目偏差為修正信號(hào)、以壓電陶瓷的高速形變改變彈頭阻力與動(dòng)力特性修正彈道。這種彈道修正彈藥將結(jié)束大量小命中概率彈藥實(shí)施密集射擊的歷史，成為近程低空防御的“殺手锏”，促成近程防空武器的革命性變革。許多國(guó)家都致力于共發(fā)射體制的彈炮結(jié)合系統(tǒng)的研發(fā)工作，我地面防空部隊(duì)?wèi)?yīng)下大力研制和發(fā)展此類(lèi)彈炮結(jié)合系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
