發(fā)布時間：2024-01-10 10:32:28
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的無人機光電探測技術樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
法國對無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的研究始于1990年代后期，即第一次海灣戰(zhàn)爭結束后。當時，法國意識到了無人作戰(zhàn)平臺在未來戰(zhàn)爭中的重要意義。1997年自行研制了數(shù)款小型偵察／攻擊無人機，然而這些無人機“塊頭”太小，載荷有限，續(xù)航時間短，且攻擊方式單一，其飛行性能和攻擊能力與美、以等國差距較大。而同一時期，特別是阿富汗戰(zhàn)爭爆發(fā)后，美、以等國的先進無人機概念層出不窮，其研制、生產和使用進入了全面爆發(fā)期。法國在深感壓力的同時，也開始加大向先進無人機領域的投資。
在這之后，法國制定了AVE隱形無人戰(zhàn)斗機發(fā)展計劃，同時達索飛機制造公司(是法國第二大飛機制造公司，世界主要軍用飛機制造商之一，具有獨立研制軍用和民用飛機的能力――編者注)自籌資金獨立研制了一種名為“LOGIDAC”的隱形無人機，但其戰(zhàn)術性能不盡如人意。為了分攤成本，降低財務負擔，達索公司開始尋找聯(lián)合研制伙伴，最后與歐洲航空防務與航天(EADS)公司等企業(yè)達成一致，聯(lián)合研制一款多用途無人戰(zhàn)斗機。
法國政府對這一項目也表現(xiàn)出極大興趣，其與達索公司的研制計劃遂臺二為一。在高層的主導下，2003年巴黎航展之時，法國國防部長宣布與EADS公司、達索公司和泰利斯公司之間簽署了一份重大協(xié)議，共同投資實現(xiàn)有關軍用無人機技術，使之可涵蓋空中作戰(zhàn)和戰(zhàn)略偵察等更廣泛的未來任務，協(xié)議要求盡快開發(fā)一款等比例縮小版的概念驗證機，待驗證成熟、評估完成后制造更大的型號，用于裝備部隊。同年，法國經過認真考慮，決定向其他歐洲國家開放“神經元”無人戰(zhàn)斗機方案，而該項目也很快吸引了不少歐洲國家關注。2005年夏，原有研發(fā)團隊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備忘錄和協(xié)議，標志著“神經元”無人機研發(fā)團隊正式形成。同年底，法國、希臘、意大利、西班牙、瑞典和瑞士六國政府開始向項目注資，一個泛歐先進無人機開發(fā)項目已初具雛形。
2006年2月，泛歐“神經元”項目正式啟動，法國國防部軍械裝備局(DGA)代表所有參與國負責項目管理，達索公司作為主承包商負責項目的整體開發(fā)。項目開始后便開始了為期15個月的可行性評估，之后的2007年6月，DGA正式與達索公司為代表的工業(yè)研發(fā)團隊簽訂合同，項目進入為期19個月的技術設計階段，并預計于2010年上半年制造出第一架原型驗證機，2011年進入試飛階段，2012年進行攻擊測試，最順利的情況下“神經元”也要等到2015～2020年后才可能進入現(xiàn)役。
全歐傾力打造“神經元”
“NEURON”字面意思“神經元”，代表著它在未來歐洲信息化戰(zhàn)爭、網絡中心戰(zhàn)中所扮演的關鍵性角色。不過，其名稱也另有釋義。其首、尾字母“N”均表示“多個”的意思，中間4個字母“EURO”正好是歐洲的縮寫，因此名稱內在含義正是“全歐努力的先進無人機項目”。
從參與項目開發(fā)的防務企業(yè)來看，除英國已啟動了自己的“雷電之神”無人機以及德國希望與俄羅斯共同研制先進無人機而未參與項目外，“神經元”幾乎囊括了全歐所有重量級航空、電子防務企業(yè)，是一個名副其實的集全歐之力開發(fā)的無人機項目。
除法國軍方DGA負責項目整體行政管理外，“神經元”的研制分工也鮮明地體現(xiàn)了全歐聯(lián)合的特點。比如：法國達索公司負責總體設計以及低可探測性氣動外形、適航性、飛行器進氣口及管路、飛行控制系統(tǒng)的設計和最后的總裝；薩伯公司除參與總體設計與外形設計外，主要負責航電系統(tǒng)、起落架、前中段機身及燃油系統(tǒng)的開發(fā)，并向法方提供了其高級先進無人技術驗證機的成果；阿萊尼亞(ALENIA)公司負責機身內武器艙、全機電力系統(tǒng)以及大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的開發(fā)，其最新試飛成功的“天空-X”無人機的很多先進技術也轉移到“神經元”項目中去；EADS公司承擔飛行器地面控制站、整裝式機翼以及數(shù)據(jù)鏈管理系統(tǒng)的開發(fā)；魯格公司負責飛行器設計階段的風洞測試和計算、武器投送系統(tǒng)的開發(fā)；HAI公司負責后部機身、低紅外尾噴口的設計；泰利斯公司負責飛行器的主要和備份數(shù)據(jù)鏈研制；沃爾沃航空公司負責排氣系統(tǒng)的開發(fā)，伽利略航空公司負責光電傳感器及目標鑒別的研制；至于動力系統(tǒng)則由老牌航空動力生產商――英國的羅爾斯一羅伊斯公司負責。
從歐洲各國航空工業(yè)長久發(fā)展來看，“神經元”項目更是擔負著重任，其研制有兩個主要目標：其一是研究和驗證2015年前設計新一代作戰(zhàn)飛機所需的相關技術；其二是通過建立負責研制新一代作戰(zhàn)飛機的歐洲防務工業(yè)界小組，驗證這種創(chuàng)新的合作模式。并不算最先進的“神經元”
單看達索公司在2005年巴黎航展上給出的“神經元”演示驗證機介紹，它的性能和未來戰(zhàn)場定位算得上是非常前衛(wèi)，但也中規(guī)中矩。比如驗證機采用類似B一2轟炸機的氣動外形，機長10m、翼展12m，配備兩臺羅爾斯一羅伊斯公司的阿杜爾95l渦扇發(fā)動機(與美洲獅戰(zhàn)斗機的發(fā)動機相同)，最大時速可達0.7～O.8倍音速，升限約10000m，航程達800km，具有雷達和紅外雙重低可探測性、可進行網絡中心戰(zhàn)、可使用精確制導防區(qū)外攻擊彈藥等最新一代無人戰(zhàn)斗機的典型性能。至于未來演示驗證機試飛成功并真正達到量產階段，“神經元”的整體性能還將進一步提高，其機體更大，起飛質量最高可達5～6噸，最大飛行高度約13000m，載彈量達400kg，而其動力或將改用推力更大的M88型渦扇發(fā)動機(陣風戰(zhàn)斗機的引擎)，量產機型的速度也將進一步達到1200km／h，其各項性能指標除速度外已與幻影2000這類輕型戰(zhàn)機不相上下，但隱形性能及作戰(zhàn)效率卻遠勝后者。
將與“神經元”處于同一技術層次的諾斯羅普?格魯曼X一47B“飛馬座”以及BAE系統(tǒng)公司的“雷電之神”放在一起觀察便會發(fā)現(xiàn)，這三款無人機在外形上高度相似。比如，三者都借鑒了B-2轟炸機的雷達低可探測性氣動外形，其中尤以“神經元”模擬得更為徹底，其W形尾部外形、直掠三角機翼以及鋸齒狀進氣口遮板幾乎就是B-2的縮小版?！吧窠浽睔鈩油庑卧O計所采取的這種“拿來主義”，雖然在成本控制方面獲益不少，但同時也決定了它的缺陷，比如其對于甚高頻波對空雷達隱形效果不佳等。
在大小、尺寸和質量上，“神經元”的優(yōu)勢也不明顯，與其他兩款無
人機無異。X一47B機長、翼展分別為11.58m、18.9m，空機質量6.38噸，“神經元”機長約l0m，翼展約12m，空機質量與X一47B類似，約6噸。而“雷電之神”機長、翼展分別為9.94m、11.35m，空機質量8噸。
另外，“神經元”在空中可由指揮機控制飛行并交戰(zhàn)，比如可由法國的“陣風”或“鷹獅”戰(zhàn)斗機的雙座型負責指揮，1架指揮機可以控制4～5架“神經元”無人機，利用“神經元”的隱形性能和機載傳感器，在有人戰(zhàn)機前方進行偵察和先期攻擊，但這項性能也并非“神經元”的獨創(chuàng)，早些年俄制SU-35也可與數(shù)架SU-27戰(zhàn)斗機組成攻擊編隊，由前者指揮后者進行作戰(zhàn)。
而在機載武器方面，“神經元”同樣不出所料。其機體備有兩個內置武器艙，可掛載激光制導或GPS制導炸彈，地面指揮系統(tǒng)可通過實時指令指揮飛機發(fā)射“風暴幽靈”巡航導彈和聯(lián)合直接攻擊彈藥(JDAM)等防區(qū)外打擊武器，實施超視距防區(qū)外精確打擊；此外，它還可掛載2～4枚AIM―132空空導彈，但這也須在操作者的指令下完成。
根據(jù)達索公司的介紹，“神經元”以鈦、鋁合金為骨架，外層主要采用碳纖維、樹脂等復合材料制成，也并未在雷達、紅外低可探測性方面有較大突破。
總之，作為一款新近開發(fā)的先進無人機，“神經元”的作戰(zhàn)能力也并未超出想像，甚至離各國軍事專家的預期還有不少差距。比如“神經元”在規(guī)劃時并未將解決最具挑戰(zhàn)性的容錯技術(指由于種種原因，系統(tǒng)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)損壞或丟失時，系統(tǒng)能夠自動將這些損壞或丟失的數(shù)據(jù)恢復到發(fā)生事故以前的狀態(tài)，使系統(tǒng)能夠正常運行的一種技術――編者注)、行為智能和自適應推理系統(tǒng)(如神經網絡)等人工智能列入開發(fā)目標，其作戰(zhàn)仍遵循現(xiàn)役無人機的作戰(zhàn)模式，即利用地面控制站或衛(wèi)星鏈路，由人工對其作戰(zhàn)過程進行全程干預，只是在巡航時可切換為自動駕駛模式。
成也合作，敗也合作?
由于復雜武器系統(tǒng)研制的巨大風險，走合作開發(fā)的路子已成為各軍事強國的共識，這一點連傳統(tǒng)軍備研制強國美、俄也不例外，至于法國更是不能不走這條路。然而，合作開發(fā)雖好處不少，但弊端也同樣存在，其中最主要的風險就在于合作方對項目定位的差異、對合作開發(fā)知識產權歸屬的爭議以及反復超支的研制費用等。
實際上，聯(lián)合開發(fā)的弊端早些年在歐洲合作研制EF2000時已經暴露，當年主要參與方在主導項目發(fā)展方向上產生分歧，最終導致法國退出，而聯(lián)合開發(fā)項目對多個國家不同需求的“妥協(xié)”，也很容易使其成為“高不成、低不就”的產物，如EF2000在技術上也僅是將第三代戰(zhàn)斗機的設計理念發(fā)揮到極致，遠沒有同時期研制的F一22、JSF等戰(zhàn)斗機那樣獨具創(chuàng)新性。
這些問題在“神經元”的開發(fā)過程中表現(xiàn)得也極為明顯，法國希望借助“神經元”演示驗證機的研制，最終開發(fā)并裝備更具實戰(zhàn)性的無人作戰(zhàn)平臺；而瑞典等國則對未來是否裝備無人作戰(zhàn)平臺仍心存疑慮，只是通過參與該項目積累最新的無人機技術；至于其他參與企業(yè)也都作著各自的盤算，阿萊尼亞公司正在獨立研制無人戰(zhàn)斗機，最重要的合作者薩伯公司據(jù)說也在考慮獨自開發(fā)無人戰(zhàn)斗機。雖然眼下各參與方還未顯現(xiàn)出退出“神經元”開發(fā)計劃的動向，但不可忽視今后出現(xiàn)波折的可能性，而“神經元”項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)斗機的老路。
關鍵詞： 三坐標雷達； 比幅測高； 高度突跳； 測高精度
中圖分類號： TN958.8?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）05?0016?02
0 引 言
相對于兩坐標雷達而言，三坐標雷達能同時獲得目標方位、距離、仰角等三維坐標參數(shù)，對目標的定位更加準確，能夠同時發(fā)現(xiàn)、錄取、跟蹤多批目標，因而受到世界各國的高度重視。測高精度是三坐標雷達的重要戰(zhàn)術指標之一，目標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。比幅測高技術[1?5]，尤其是雙波束比幅測高技術在當前三坐標雷達系統(tǒng)中被廣泛采用。在雷達對低空目標進行探測時，如果雙波束的一個波束回波幅度誤差大，將會造成目標高度數(shù)據(jù)突變，嚴重影響測高精度。針對此問題，文獻[6]對高度突跳問題進行了研究，本文提出了一種四波束測高的方法，若接收到目標回波的波束大于兩個，則取目標回波數(shù)據(jù)幅度較大的兩個波束進行比幅測高，幅度比值通過三角公式法進行測角。應用該方法進行實際測飛實驗，校正系統(tǒng)誤差[7]后，實驗結果表明，該方法提高了測高精度，改善了目標高度數(shù)據(jù)突變問題。
1 測高原理
2 本文方法
雙波束比幅測高技術如圖2所示，采用高波束1和低波束2，在目標探測過程中，波束1，2順序掃過目標，產生目標回波。若目標在當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，而目標處于高波束1的上半沿，則低波束未接收到目標回波，高波束接收到目標回波。則雷達測得的目標仰角也就發(fā)生變化，有可能出現(xiàn)高度突跳等現(xiàn)象。
針對上述問題，本文提出了四波束測高的方法，如圖3所示。在滿足信號處理處理能力的情況下，采用四波束測角，若接收到目標回波的波束大于兩個，則取回波幅度較大的兩個波束運用三角公式法測角。采用該方法的優(yōu)點是由于采用最強的兩個目標回波波束進行比幅測角，則測角精度較高，也可改善高度突跳現(xiàn)象。
3 實驗結果
采用本文測高方法進行實驗，實驗中采用雷達設備對無人機飛行高度進行測試。無人機實際飛行高度采用GPS和光電經緯儀聯(lián)合測高作為標準高度數(shù)據(jù)，采用本文測高方法進行無人機飛行高度測量，測量結果如圖4所示。
由圖4可見，采用本文方法測高，高度變化較為緩和，高度突變現(xiàn)象較少，而雙波束方法測高，存在嚴重的高度突變現(xiàn)象。通過計算，本文方法測高相對均方根誤差為25.7 m，雙波束方法測高相對均方根誤差為71.3 m，因此，采用本文方法可以提高測高精度。
4 結 論
本文詳細介紹了三坐標雷達測高原理，推導了利用三角公式法進行角度計算，為了改進測高精度，本文提出了四波束測高方法。實驗結果表明，該方法能夠有效提高測高精度，改善高度突變現(xiàn)象。
參考文獻
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紀明（以下簡稱紀）：直升機光電系統(tǒng)的發(fā)展可追溯到上世紀70年代，即第一代專用武裝直升機進入成熟應用階段時。隨著武裝直升機作為空中殺手得到空前發(fā)展，為各種直升機武器系統(tǒng)配套的光電系統(tǒng)也應運而生。光電系統(tǒng)目前主要有瞄準線穩(wěn)定系統(tǒng)（穩(wěn)瞄系統(tǒng)）、偵察系統(tǒng)、夜間飛行導航系統(tǒng)、光電對抗系統(tǒng)等，其中穩(wěn)瞄系統(tǒng)最為復雜，性能和精度最高。
記者：那么穩(wěn)瞄系統(tǒng)主要由哪些設備組成，經歷了一個怎樣的發(fā)展歷程？
紀：現(xiàn)代武裝直升機的穩(wěn)瞄系統(tǒng)通常裝備有熱像儀、電視攝像機、激光指示，測距機、激光光斑跟蹤器等光電傳感器。根據(jù)需要，某些武裝直升機可能只需裝備一些基本傳感器，如熱像儀、電視攝像機、激光測距機等。隨著光電傳感器的技術發(fā)展，攻擊型直升機的穩(wěn)瞄系統(tǒng)，除裝備上述傳感器外，還可選裝激光標識器（pointer）、激光照明器、短波紅外/多光譜相機等。直升機穩(wěn)瞄系統(tǒng)按性能和時間，大致分為三代。
第一代主要在上世紀70年代末至80年代初裝備使用，如美軍的AH-1“眼鏡蛇”直升機的M65，法國“小羚羊”直升機的M397等。這一階段主要是白天型，全部采用直視光學通道觀察瞄準。
第二代在上世紀90年代初裝備使用。這一時期武裝直升機獲得了飛速發(fā)展，一大批著名型號，如美國的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，紅外技術也獲得飛速發(fā)展，因此這些直升機的穩(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90年代后期開始使用。隨著紅外、激光技術與信息處理技術的飛速發(fā)展，先進國家紛紛在第二代穩(wěn)瞄技術的基礎上進行更新?lián)Q代，主要特點是采用三代大面陣熱像儀、連續(xù)變倍光學系統(tǒng)、半導體泵浦雙模激光指示/測距儀、多目標跟蹤、信息融合等先進技術。如AH-64D“長弓阿帕奇”武裝直升機的“箭頭”，AH-IZ“蝰蛇”的TSS等。
RAH-66“柯曼奇”是美國研制的最新型武裝偵察直升機，雖然已下馬，但其裝備的EOSS穩(wěn)瞄系統(tǒng)裝有當前最高水平的各種光電傳感器，而且它的總線技術，信息處理與融合、隱身、一體化穩(wěn)定平臺等技術，都代表著當前最高技術水平。
記者：從這幾型武裝直升機看，光電轉塔有幾種安裝位置，比如在機頭下方或上方，駕駛艙頂部，旋翼上方。這幾個位置各有什么優(yōu)缺點？
紀：這幾種布置分別叫鼻錐式、頂棚式、桅桿式，還有側掛式等幾種。它們之間的優(yōu)缺點并不算很明顯，主要還是與主機設計有關。
桅桿式穩(wěn)瞄具安裝位置最高，從理論上說可讓直升機隱蔽在障礙物后探測，生存力較高。但直升機的桅桿不適應大載重，有的在頂部裝了毫米波雷達，因此裝不了桅桿瞄具。頂棚式目前相對少見，主要是因為頂棚強度較差，對飛行員安全是個威脅。大多穩(wěn)瞄系統(tǒng)還是安裝在鼻錐處，當然這也和直升機鼻錐處有什么其它設備有關。
記者：光電穩(wěn)瞄設備，在坦克、步兵反坦克導彈系統(tǒng)、固定翼戰(zhàn)斗機等其它方面也需要。那么和這些平臺相比，直升機平臺對光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)有什么特殊影響？比如武裝直升機和坦克上的振動，會有所區(qū)別吧？
紀：直升機的旋翼振動很厲害，旋翼的葉片數(shù)和轉速確定了直升機的主振頻率。坦克穩(wěn)瞄難以抑制的是低頻搖擺，直升機穩(wěn)瞄難以抑制的是振動。由于直升機穩(wěn)瞄系統(tǒng)作用距離更遠，需要精確制導，因此它的穩(wěn)定精度通常要比地面車輛上用的高。后者穩(wěn)定精度一般為100微弧度，武裝直升機上的穩(wěn)瞄系統(tǒng)則要達到20-50微弧度，最新一代直升機穩(wěn)瞄系統(tǒng)甚至要求達到5-10微弧度（1微弧度的穩(wěn)定精度對應10千米距離晃動1厘米）。
記者：那為了實現(xiàn)這種穩(wěn)定精度，武裝直升機光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)的穩(wěn)定設備。經歷了怎樣的發(fā)展階段，用什么樣的技術實現(xiàn)穩(wěn)定？
紀：我們已經說過，武直光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)的發(fā)展基本分三代。第一代還沒有熱像儀，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，已能滿足要求，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技術。目前裝備應用的光電產品大多屬第三代。
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，其目的是有效隔離擾動，提高穩(wěn)定精度，其精度范圍可達20-40微弧度。未來更高精度（5-10微弧度）的穩(wěn)定方法，我個人認為還得依靠粗精組合穩(wěn)定來實現(xiàn)。
記者：什么是兩軸四框架穩(wěn)定平臺？
紀：陀螺穩(wěn)定平臺通?？煞€(wěn)定三個軸，但直升機等用于瞄準的穩(wěn)瞄系統(tǒng)通常只需穩(wěn)定方位和俯仰兩個軸，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、外框架共四個框架。多個框架的目的主要是隔離風阻和減小平臺軸上的干擾力矩。
記者：您剛才提到的粗精組合穩(wěn)定技術，發(fā)展現(xiàn)狀怎樣？技術難點主要在哪里？
紀：粗精組合穩(wěn)定技術問題，我在上世紀90年代初就提出并發(fā)表過多篇論文。不過當時對直升機穩(wěn)瞄的高精度需求還不迫切，加上當時快速驅動的反射鏡技術（FSM）還不成熟，撓性結構支承技術還存在負載能力和伺服帶寬上不去等問題，因此國內一直未引起關注。
近年來隨著微驅動技術的快速發(fā)展，國外在機載穩(wěn)瞄和IRST（紅外搜索跟蹤系統(tǒng)）、激光通信、戰(zhàn)術激光武器等方面，已開始大量采用粗精組合穩(wěn)定技術。FSM的特點是高帶寬、微位移、體積小、重量輕（約200克），將其與陀螺穩(wěn)定平臺進行組合，可以補償瞄準線的殘余誤差，提高瞄準線穩(wěn)定精度。根據(jù)目前的技術成果，可以在振動環(huán)境下將瞄準線穩(wěn)定在5微弧度。
記者：除了剛才提到的穩(wěn)定精度，直升機光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)和地面車輛、單兵使用的相比。還有哪些區(qū)別？
紀：武裝直升機上的光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)，功能更復雜，傳感器種類更多，重量要求更輕。其次是，它的光電傳感器的作用距離要更遠，比如激光照射距離通常要達到6-8干米，而單兵使用。的光電系統(tǒng)，只需2-3千米。
另外，裝甲車輛上的光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)以潛望式為主，直升機的則以球形吊艙或轉塔為主，結構更復雜。
記者：與固定翼戰(zhàn)斗機相比，它們又有什么區(qū)別？比如直升機飛行高度低，固定翼飛機的光電系統(tǒng)有時還考慮對空探測，這會對光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)的性能要求產生哪些區(qū)別？
紀：固定翼飛機對空搜索和預警的IRST，主要用于空中預警，傳感器主要是紅外和激光測距。而且紅外主要是采用點源成像，以發(fā)現(xiàn)目標為主，因此作用距離通常可達幾十千米。
固定翼飛機的光電吊艙，則多以對地偵察和攻擊為主，和直升機穩(wěn)瞄系統(tǒng)功能類似，所裝傳感器也非常近似。不同的是固定翼飛機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米以上能見度非常好，對地目標識別主要還是取決于5000米以下的能見度，因此兩者的性能基本相當。
固定翼飛機的吊艙通常為“長筒”形，易于外掛。目前的發(fā)展趨勢是類似F-35的EOTS，采用“半埋”式。
記者：武裝直升機上的光電轉塔，是否也能移植到自行反坦克車、攻擊機等其它武器平臺上？
紀：從原理上講，直升機穩(wěn)瞄系統(tǒng)與很多其它武器平臺的穩(wěn)瞄系統(tǒng)相似，包括固定翼飛機的光電吊艙，因此能相互移植。比如著名的“阿達茨”導彈系統(tǒng)，其穩(wěn)瞄系統(tǒng)就是以AH-64“阿帕奇”的TADS/PNVS的一個增強性能版本為基礎。以色列也把戰(zhàn)斗機掛載的AA0-28吊艙的頭部移植到直升機上，F(xiàn)LIR公司則把他們的AN/AAQ-22穩(wěn)瞄系統(tǒng)（已被用于ARH-70偵察直升機和MO-SB無人直升機）用到了偵察車上。當然，各種武器平臺的使用環(huán)境和安裝位置，以及對體積和重量要求均有所不同，移植時需要做相應改進。
記者：F-35戰(zhàn)斗機的光電系統(tǒng)，特別是分布式孔徑系統(tǒng)，是一亮點。既然機載光電系統(tǒng)與直升機的光電系統(tǒng)有很多共同之處，那這種分布式孔徑技術能否應用到武裝直升機上？
紀：分布式孔徑光電系統(tǒng)可廣泛應用機、坦克、艦船等，應該是未來光電系統(tǒng)的發(fā)展方向。它可以結合光電傳感器和圖像處理技術，實現(xiàn)諸如探測、跟蹤、瞄準和飛行導航等功能。但目前受限于很多因素，其應用還有一定局限性，比如遠距離和寬視場的矛盾，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。在固定翼飛機上，它目前還主要用于空中預警、飛行導航和防撞，能形成360°視覺包絡，也即所謂透明座艙。
我認為在武裝直升機上應用，目前和固定翼飛機還有較大區(qū)別，主要取決于直升機對空中預警的需求有多大。作為直升機駕駛員夜間飛行和著陸系統(tǒng)應用，就目前技術來看，還是可行的。至于能否替代直升機穩(wěn)瞄系統(tǒng)，受限于上述因素，短期內還不可能。
記者：您已經介紹過，武裝直升機的光電系統(tǒng)中需要多種傳感器。我們平常看它的光電轉塔，也經常會看到兩三個窗口，尺寸、顏色各不同。這種尺寸、顏色區(qū)別，應該與紅外、激光等不同設備的工作波段有關吧？
紀：對，窗口色彩就是因為采用不同波段的材質和膜層造成的。目前熱像儀采用最多的是3-5微米的中波和8-12微米的長波，其中長波熱像儀的光窗，通常采用硫化鋅或鍺玻璃，中波熱像儀通常采用氟化鎂、藍寶石和尖晶石等。它們能讓紅外線通過，卻不易讓可見光通過，因此這些窗口在我們肉眼看來經常是不透明的。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，不同材料和膜層結合起來，就讓這些光窗有不同的顏色，比如棕紅、黃色、白色、藍色等。熱像儀的光窗看起來就像一面鏡子，而且一般是最大的，因為光學孔徑越大，接收的能量越多，作用距離也越遠。
記者：不同光電傳感器的工作波長不同，那在熱像儀上是不是無法看到可見光波段的激光光斑，這對激光指示器、瞄準等是否會有影響？
紀：激光測距機、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。因此我們在直升機的顯示器上看電視或紅外圖像時，一般看不見激光光斑。不過這不會影響制導精度，因為電視、紅外和激光光軸是嚴格校準的，十字線壓住的目標，激光光斑也必然會照在瞄準點上。當然，制導誤差取決于準直、瞄準、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：這些窗口可以合并，即所謂“共窗口”或“共光路”。比如MO-9無人機最新的MTS-B穩(wěn)瞄系統(tǒng)，固定翼飛機的“狙擊手”吊艙，采用了共窗口。這是一種發(fā)展趨勢，但目前有一定難度，主要是因為需要寬光譜材料。另外還涉及分光、共光路等復雜的光學設計和膜系設計等一系列問題。
記者：除了共窗口，圖像融合也是現(xiàn)代光電系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。這種技術已經在哪些武裝直升機上應用了？
紀：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公司的系列產品）中，圖像融合技術已經獲得應用。
記者：這項技術是為了綜合利用中波、長波紅外，微光、電視，甚至雷達等各種傳感器采集的信息，互相彌補它們的缺點。您能否說說這些傳感器各有哪些優(yōu)缺點？
紀：各種傳感器的優(yōu)缺點要詳細述說，過于專業(yè)了，只能簡單說明一下。
成像雷達如SAR（合成孔徑雷達）還主要用于無人機、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行圖像融合，尤其是適時融合。
微光電視和熱像儀的原理不同，是借助星光或月光的，直觀的看，圖像細節(jié)要比熱像儀豐富。但受氣候限制。目前其探測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)，中波紅外比長波紅外有更好的探測能力。但長波紅外有更好的透煙霧能力。中波、長波紅外孰優(yōu)孰劣，目前還是一個爭論的課題，需要在不同的環(huán)境條件下通過大量的實驗對比。
圖像融合，就是上述成像特征的互補。
記者：看您的論文介紹說，圖像融合主要是像素級的。這種融合是把缸外、電視等圖像疊加在一起，還是在一個屏幕上分別切換？
紀：目前能夠進入工程應用的主要還是像素級的圖像融合，是將兩幅性質不同的視頻圖像通過圖像處理，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。當然，這些圖像是可以相互切換的，需要融合時可以通過開關切換。兩幅圖像的重疊在技術上稱為圖像配準。圖像融合涉及軟硬件技術，目前的主要技術難點在于圖像的快速配準和圖像融合算法，以及圖像處理的實時性。
記者：您前面曾提到，直升機光電系統(tǒng)中，除了最復雜的穩(wěn)瞄系統(tǒng)，還有光電對抗系統(tǒng)，這也對保障直升機生存能力至關重要?，F(xiàn)在直升機已開始采用定向紅外干擾系統(tǒng)，它與以前的干擾設備，比如早期“阿帕奇”用的ALQ-144相比，在原理、結構、技術上有什么區(qū)別？
紀：ALQ-144是一種對抗老式導彈的紅外干擾系統(tǒng)，通過調制紅外源來誘騙干擾導彈導引頭。目前該系統(tǒng)已為大多數(shù)用戶所廢棄。定向紅外干擾系統(tǒng)目前已趨于向集成式發(fā)展，和過去的光電對抗相比，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)等綜合集成在一個吊艙內，可掛載在直升機或飛機的兩側形成全方位包絡。
記者：最后對于我國光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)的發(fā)展，您有哪些建議，比如武裝直升機的光電系統(tǒng)如何盡量通用化？
紀：光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)目前除軍事應用外，在民用領域和準軍事領域的應用也日趨廣泛，如森林防護、電力巡視、環(huán)境監(jiān)測、空中攝影、治安巡邏、搜救等。但由于它的技術復雜性和高成本，目前在國內應用還受到一定限制。
我個人認為，光電穩(wěn)瞄技術推廣應用的關鍵，目前是急需開發(fā)出低成本、模塊化、開放式結構的產品，包括光電傳感器，以適應國內外民用和準軍事應用的需求。其次是光電傳感器尤其是熱像儀，提高性能、降低成本是一個推廣應用的重要因素。在這點上，只有從上至下形成共識，才可能引起重視并加大投入。
【關鍵詞】無人值守;視頻監(jiān)控;遠程監(jiān)控
1.概述
傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)受技術發(fā)展的局限，只能進行現(xiàn)場視頻監(jiān)視，簡單的報警信息處理傳輸，不能遠距離傳輸視頻信號，對于前端具體狀況的了解、事件的確認是非常困難的，無形中降低了系統(tǒng)的實用性、穩(wěn)定性和安全性，如何將遠程的圖像監(jiān)視、環(huán)境監(jiān)控、防盜、消防和報警聯(lián)網系統(tǒng)有機的結合起來，做到既可以遠程的監(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)網報警網絡的功能，能夠更加有效地預防事故發(fā)生、打擊犯罪、保障財產安全，確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定，將安全防范技術提高到一個新的水平，這已經成為當前監(jiān)控行業(yè)發(fā)展的主要方向。
目前對于電力、水利等具有大量無人值守機房/變電站的用戶，其前端機房/變電站占有重要的地位，也是數(shù)字化改造的重要目標之一。同時，上述行業(yè)用戶在各自的機房/變電站等已實施了部分視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、防盜報警和消防系統(tǒng)，但大多分步、分批實施，系統(tǒng)各自獨立運行，甚至每套系統(tǒng)都需要獨立的管理人員，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，如何利用先進數(shù)字網絡技術和計算機技術改造傳統(tǒng)的模擬設備，整合過去零散的系統(tǒng)，提高遠程監(jiān)控系統(tǒng)的實時性、高效性，是當前對于電力、水利等具有大量無人值守機房/變電站的用戶、產品供應商、系統(tǒng)集成商急需解決的難題。
2.系統(tǒng)所需解決的問題
2.1 監(jiān)控目標的特殊性問題
無人值守機房、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，平時無人或少人值守。要求所有設備都必須能適應環(huán)境的變化。 無人值守機房、變電站、基站內通常安裝有重要且貴重的設備，它運作的正常與否直接關系到企業(yè)或整個行業(yè)能否正常運作。
2.2 系統(tǒng)聯(lián)動問題
為實現(xiàn)有效監(jiān)控，圖像監(jiān)視系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、遠程控制系統(tǒng)必須要有機的聯(lián)動結合，從而提高無人或少人值守機房人員和設備的安全性及便利性。
2.3 遠程傳輸問題
無人值守機房、變電站主要應用于電力、水利等行業(yè)，這些行業(yè)一般都有自己的專用網絡，帶寬資源比較充足。但無人值守機房、變電站、基站必須把機房內的音/視頻畫面、人員出入的狀況、機房內環(huán)境變化量的報警信號等數(shù)據(jù)及時地傳回監(jiān)控中心。所有視頻數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)必須遠程傳輸，并且對數(shù)據(jù)的記錄存儲要盡量的全面、細致，使得數(shù)據(jù)的存儲、檢索、回放、備份、恢復利于管理和服務。
2.4 系統(tǒng)安全性問題
系統(tǒng)的管理采用分級權限，不同的人員具有不同的使用權限，以便實現(xiàn)安全化管理。
2.5 界面友好性問題
系統(tǒng)采用模塊化設計，保證系統(tǒng)具有靈活的擴展性，同時提供友好的人機對話界面。
3.無人值守遠程綜合監(jiān)控系統(tǒng)整體架構
無人值守遠程綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過在前端機房/變電站安裝攝像機、微音探頭、數(shù)字/模擬環(huán)境變量采集模塊、門禁、周界報警等高科技設備，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，音視頻、環(huán)境變量等資料實時數(shù)字化存儲記錄，同時，管理中心可管理所有前端綜合監(jiān)控主機，實時監(jiān)看前端的圖像、環(huán)境數(shù)據(jù)、門禁信息等，并對前端的所有突況做出高效、及時的處理動作。
無人值守遠程綜合監(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、綜合監(jiān)控軟件;第二部分：網絡傳輸部分（寬帶網絡、無線網絡、ADSL或行業(yè)用戶專網）;第三部分：管理中心，數(shù)字中心服務器、監(jiān)控終端等，系統(tǒng)拓撲圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)拓撲圖
系統(tǒng)設計要求充分考慮用戶的需求，照顧長遠利益，最大限度地保護用戶投資。最終的系統(tǒng)具有先進性、靈活性、實時性、穩(wěn)定性、完善性、可擴展性和易用性等優(yōu)點。
4.技術解決方案
無人值守遠程綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案按功能共分三個子系統(tǒng)：前端無人值守點信息采集處理子系統(tǒng)、信號傳輸子系統(tǒng)和遠程監(jiān)控子系統(tǒng)。
4.1 前端無人值守點信息采集處理子系統(tǒng)
前端無人值守點信號采集處理子系統(tǒng)包括：前端機房的音、視頻信號采集設備;音、視頻信號壓縮處理設備;數(shù)字報警信息采集設備;數(shù)字/模擬環(huán)境量采集設備;門禁控制管理設備;前端系統(tǒng)控制設備;前端通訊設備。
4.1.1 信息采集處理部分
1）音、視頻信號采集
在每個前端機房根據(jù)現(xiàn)場需要安裝相應的攝像機、拾音器，其中可選定點彩色半球攝像機用于對進出機房人員進行監(jiān)視，選用一體化彩色攝像機搭配云臺，可根據(jù)遠程管理人員的命令改變攝像機鏡頭的方位、角度、焦距等，用于對機房內設備運行情況、現(xiàn)場環(huán)境進行監(jiān)視。通過攝像機、拾音器采集來的音視頻模擬信號接入前端綜合監(jiān)控主機。
2）音、視頻信號處理
音、視頻信號傳送到前端綜合監(jiān)控主機后進行信號編碼、壓縮。綜合監(jiān)控主機采用先進的H.264壓縮方式，除具有圖像清晰流暢的特點外，還具有空間小，實時性好等優(yōu)勢。對于本地視頻信號，可以保存在本地主機上，可根據(jù)需要隨時進行回放、查閱、管理，并且配合多種錄像模式完成各種記錄需求。
3）報警信號及環(huán)境量采集和控制
需要的設備包括：環(huán)境檢測模塊、溫濕度采集模塊、電壓/電流傳感器、緊急按鈕、煙霧探測器、紅外探測器、周界探測器、門禁系統(tǒng)、現(xiàn)場報警器等。
由于不少的無人機房都建在郊外和一些較偏僻的地方，并且機房的成本及架設經費非常昂貴，如遇不法分子盜竊或破壞，將造成嚴重的經濟損失。為徹底消除這種現(xiàn)象，避免財產遭破壞，實時監(jiān)控和報警聯(lián)動更顯得十分重要。
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行安排。
第一部分：以機房為中心，半徑為20米的范圍內劃分警戒區(qū)域，設置紅外對射報警器和語音警告模塊，當發(fā)生非法入侵時，系統(tǒng)自動激發(fā)語音警告模塊，向非法闖入者發(fā)出語音警告，并向監(jiān)控中心發(fā)出報警信息。
第二部分：機房的進出采用聯(lián)網門禁系統(tǒng)（磁卡識別或指紋識別），要想進出機房，必須具有相應的身份權限，并且聯(lián)網門禁系統(tǒng)可對出入信息進行統(tǒng)計和分析。若遇非法人員撬門或侵入，系統(tǒng)將啟動定點攝像機并記錄現(xiàn)場情況，同時啟動報警信號遠程傳輸，控制中心收到報警信號后即可第一時間查看現(xiàn)場狀況，做出相應警情判斷。
第三部分：機房內部安裝緊急按鈕和紅外探測器，如遇緊急事件的發(fā)生，可人工觸發(fā)報警通知監(jiān)控中心。
由于機房設施都是用電設備，所以防火是必不可少的防范措施。通過連接煙霧探測器可對機房內環(huán)境隨時監(jiān)控，當探測到有火警時，報警主機聯(lián)動電源控制開關，自動切斷重要設備的電源，同時向遠程控制中心聯(lián)動報警，監(jiān)控中心可及時判斷報警信息的正確性，以便了解現(xiàn)場情況，并向有關部門求助。
第四部分：一般情況下，電氣設備對環(huán)境的溫濕度都有相應的要求，特別是對于一些昂貴精密的設備更是如此，因此為了保障設備在正常的環(huán)境中工作，控制中心需要了解現(xiàn)場相應溫度、濕度的情況。在機房內配備溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊，將現(xiàn)場溫濕度的模擬量轉變?yōu)閿?shù)字信號實時傳輸，在現(xiàn)場及遠程控制中心將隨時了解到當前機房的環(huán)境溫濕度，記錄的數(shù)據(jù)將保存在數(shù)據(jù)庫中進行統(tǒng)計、分析。根據(jù)需要，系統(tǒng)設置溫濕度的波動范圍，當現(xiàn)場環(huán)境處于設定范圍之外時，通過設備電源控制開關啟動空調系統(tǒng)進行相應的溫濕度處理，使設備處于良好環(huán)境之中。
4.2 信號傳輸子系統(tǒng)
信號傳輸子系統(tǒng)包括：傳輸控制設備;專用視頻、電源、控制線纜;驅動設備。
針對通訊界面，前端攝像機同綜合監(jiān)控主機之間采用圖像控制系統(tǒng)專用的75-5視頻線及2*1.0電源線，用于攝像機視頻信號的傳輸和供電，再加上CAT-5數(shù)據(jù)控制線連接云臺。各機房可實現(xiàn)數(shù)字圖像、數(shù)字信號的實時上傳，并可接受監(jiān)控中心下發(fā)的各種控制信號。
系統(tǒng)可配置GSM/GPRS、CDMA、電話等通信傳輸模塊，當有相應情況發(fā)生時，系統(tǒng)可自動聯(lián)動可用傳輸模塊功能，啟動電話、手機短信、電子郵件發(fā)送預置的信息。
4.3 遠程監(jiān)控子系統(tǒng)
遠程監(jiān)控子系統(tǒng)包括：遠程綜合監(jiān)控軟件系統(tǒng)、圖像顯示設備、通訊設備和控制設備。系統(tǒng)核心結構如圖2所示：
圖2 遠程監(jiān)控子系統(tǒng)系結構圖
在監(jiān)控中心配置通用PC機一臺，安裝遠程控制軟件，作為監(jiān)控中心主控計算機，對下屬若干個無人值守機房進行監(jiān)控、記錄。
可選配一臺數(shù)字中心服務器，將前端傳回的數(shù)字圖像信號逆向轉變?yōu)槟M信號，輸出到多畫面大熒幕或電視墻上。領導或負責人在各自的辦公室，通過接入內部局域網的計算機即可使用專用分控端軟件或IE瀏覽器對任一前端機房的現(xiàn)場情況進行監(jiān)控。該系統(tǒng)可對所有前端機房/變電站的重點部位進行24小時視頻監(jiān)控，并可以按照不同的方式對不同的前端設置錄像。
系統(tǒng)可連接大量報警設備，例如門磁、紅外、煙感、水浸等，一旦出現(xiàn)異常，系統(tǒng)能自動報警，上傳報警信息并聯(lián)動進行數(shù)字錄像或聲光電報警。在系統(tǒng)中可以加入門禁界面，可以將門禁系統(tǒng)無縫接入，加強對機房進出人員的管理。通過音視頻監(jiān)控使管理人員能夠隨時隨地看到設備和現(xiàn)場工作人員的工作情況，還可以與前端工作人員對話，加強管理的互動性。在系統(tǒng)中還可結合大量專業(yè)的環(huán)境監(jiān)測設備，實現(xiàn)及時反映空調系統(tǒng)、溫濕度等保障設備的數(shù)據(jù)。
客戶端通過瀏覽器方式登陸中心服務器訪問系統(tǒng)?？蛻艨梢愿鶕?jù)自己所具備的權限瀏覽網絡中所有的或部分實時圖像和環(huán)境數(shù)據(jù)?？梢耘c前端的工作人員進行語音的交流。對于動力、環(huán)境、安保門禁的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)則以數(shù)字、曲線、柱狀圖或表格等形式表現(xiàn)。
該系統(tǒng)能對所有設備設置報警上下限，任何設備數(shù)據(jù)超出這個范圍，系統(tǒng)就能夠產生報警信息，并在一定范圍內聯(lián)動設備，例如錄像、開關空調、自動斷電等。
系統(tǒng)的管理中心集中管理所有前端設備，并可將前端圖像上熒幕墻，同時，任意一臺網上的終端通過IE瀏覽器也可實時查詢、監(jiān)看前端情況。
5.結論
本文根據(jù)電力、水利等具有大量無人值守機房/變電站的用戶的遠程綜合監(jiān)控需求設計了“無人值守遠程綜合監(jiān)控系統(tǒng)”方案， 該系統(tǒng)通過在前端機房/變電站安裝攝像機、微音探頭、數(shù)字/模擬環(huán)境變量采集模塊、門禁、周界報警等高科技設備，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，音視頻、環(huán)境變量等資料實時數(shù)字化存儲記錄，同時，管理中心可管理所有前端綜合監(jiān)控主機，實時監(jiān)看前端的圖像、環(huán)境數(shù)據(jù)、門禁信息等，并對前端的所有突況做出高效、及時的處理動作。
關鍵詞：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90年代以來幾場局部戰(zhàn)爭的實踐奠定了防空作戰(zhàn)的地位，但也對傳統(tǒng)意義上的高炮武器裝備提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。隨著高技術空襲兵器的廣泛應用，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)無論在目標探測能力、快速反應能力和射擊效率等方面都存在一定的差距，其“生存空間”受到嚴重的打壓，但是，高炮不會退出歷史舞臺，在可以預見的未來，高炮仍是末端防御力量的主體，是實施非對稱空防對抗的有力手段，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）以抗擊精確制導武器為主
精確制導技術日益成熟以及精確制導武器的高效費比，在近期幾場局部戰(zhàn)爭中被廣泛使用，獨領，且不論大國、小國都在極力研制和裝備精確制導武器。它作為空襲的主要武器必將越來越廣泛地被應用于戰(zhàn)場。
高炮武器系統(tǒng)以其獨特的“網式”火力抗擊機理成為巡航導彈的克星。高炮是以密集的火網攔截空襲武器的，對于超聲速空襲武器，用“網式”比用“點式”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)報道，科索沃戰(zhàn)爭中，南聯(lián)盟高炮部隊攔截了北約200余枚巡航導彈，使用的是并非先進的高炮武器系統(tǒng)。空襲武器經殲擊航空兵、地空導彈兵的遠、中程，高、中空的層層攔截，進入近程、低空超低空的“漏網之魚”主要是精確制導武器。這就給部署于保衛(wèi)目標附近的高炮創(chuàng)造了抗擊機會。因此，抗擊精確制導武器襲擊將成為高炮的主要任務之一。
（二）以抗擊低空超低空目標為主
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襲目標，而且具有俯射功能。其密集的火網對于低空超低空來襲的巡航導彈、武裝直升機等空襲目標是極大的威脅。海灣戰(zhàn)爭中，多國部隊的飛機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為主，其密集的火網，勢必迫使來襲目標選擇中、高空航線飛行，這就給殲擊航空兵和地空導彈兵創(chuàng)造了戰(zhàn)機。反之，地空導彈、殲擊機構成中、高空強勢防空體系，勢必給高炮創(chuàng)造戰(zhàn)機。高炮、地空導彈、殲擊機戰(zhàn)術上相互配合，才能編織成嚴密的遠、中、近程，高、中、低空防空火網。就現(xiàn)役的防空制導武器系統(tǒng)而言，抗擊低空，特別是超低空目標的能力不足。若用殲擊機超低空攔截，安全問題非常突出；若用地空導彈攔截，無論從抗擊能力還是從效費比看都是不可取的。這就要求低空超低空性能優(yōu)越的高炮武器系統(tǒng)必須擔當起抗擊低空、超低空來襲目標的任務。
（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、近程來襲目標為主。通常部署于保衛(wèi)目標附近，或者依托保衛(wèi)目標擺兵布陣。就整個防空體系而言，殲擊機、導彈、高炮武器系統(tǒng)“三維一體”編織成遠、中、近程，高、中、低空嚴密的防空體系。殲擊機主要負責攔截遠端飛臨的空襲目標，地空導彈武器系統(tǒng)主要負責殲滅中端空襲目標，而高炮武器系統(tǒng)主要抗擊經層層攔截后突入防御縱深的空襲武器，擔負末端抗擊任務。
在兵力有限，保衛(wèi)目標眾多的情況下，遠離保衛(wèi)目標配置高炮兵力的辦法是不可取的。離保衛(wèi)目標越遠，對保衛(wèi)目標的掩護能力則越小。這有如足球守門員離球門越遠，則防守的嚴密性就越差。同等條件下，遠離保衛(wèi)目標拉大兵力配置距離，要達到同等的抗擊效率，則需相應增加防空兵力。無論空襲是來自臨空轟炸還是“脫離接觸”的遠距離攻擊，炸彈、導彈最終總是希望落到具體目標上。因此，除執(zhí)行機動設伏任務外，應將高炮于保衛(wèi)目標附近或依托保衛(wèi)目標配置，使高炮成為各種空襲兵器攻擊保衛(wèi)目標無法跨越的最后屏障。
（四）以惡劣的空地對抗環(huán)境下抗擊為主
隨著電磁干擾技術、隱身技術、精確制導技術和衛(wèi)星偵察技術的大量應用，現(xiàn)代空襲已基本突破了夜暗和復雜氣象條件的局限，使空襲越來越具備“全時域”的特點。因此，防空作戰(zhàn)將在越加惡劣的空地對抗環(huán)境中實施。
高炮武器系統(tǒng)有其自身的優(yōu)勢，具有多種抗擊方式。當遭遇強電磁干擾情況下，火控雷達無法正常工作時，可用光學器材諸元射擊；高炮武器系統(tǒng)反應靈敏，火力猛烈，對近距離突然出現(xiàn)的目標，可用瞄準具法直接射擊；信息化條件下作戰(zhàn)，高炮武器系統(tǒng)憑借其快速的機動能力，可以打一仗換一個地方，不斷變換陣地抗擊敵空襲；在惡劣的氣象條件下，當殲擊機無法升空作戰(zhàn)時，高炮武器系統(tǒng)卻風雨無阻，仍可照?？箵?；高炮武器系統(tǒng)廉價實用，訓練周期短，再生能力強，戰(zhàn)時可大量補充。因此，高炮應擔當起在惡劣的空地對抗環(huán)境下抗擊空襲目標的責任。
2 高炮武器裝備發(fā)展需求
（一）發(fā)展配用3P技術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)效能越來越高，高炮武器系統(tǒng)只有發(fā)射足夠多的彈藥，在短時間內形成密集的彈幕，才能更有效地提高毀殲概率。通常采用小口徑多管聯(lián)裝或旋轉式小口徑多管火炮，并使用3P技術彈藥來增大火力密度?！?P”是預制破片、近炸引信、可編程引信的英文縮寫。預制破片是設計時裝在殼體內部炸藥周圍適當位置的金屬立方體、桿狀體、球形體或箭形體，其質量、形狀和速度可以通過彈藥設計幾乎完全加以控制，對既定目標能夠產生最佳的散飛效應。雖然破片的威力常常不足，但通過控制好啟爆時機，利用與目標的相對速度，仍然可以獲得較好的殺傷效果。近炸引信用于實時檢測彈丸本身與目標的相對距離，適時起爆炸藥，利用破片殺傷目標。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，對小型目標的殺傷效果更為顯著。引信內有高度靈敏的電著發(fā)裝置和電自炸裝置，它對目標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，以一個火力單元的綜合射速為1000發(fā)/分計算，在射擊條件相同的情況下，使用3P技術彈藥，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，彈藥內裝有152枚鎢合金子彈，可在距目標8～10米時自動起爆，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圈，在炮彈飛離炮口的瞬間，測出初速與目標的瞬間參數(shù)，將正確的飛行時間裝定到Ahead彈彈底的可編程時間引信上，并在提前點處引爆，拋射出152枚圓柱形子彈丸（每個僅有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，使來襲的巡航導彈、空地導彈、無人機等低空小型目標難以逃脫。為能夠有效攔截更小型的目標，瑞士最近又發(fā)展了Ahead彈的改進型。每發(fā)改進型Ahead彈內有341個1.5g重的鎢質圓柱形預制破片。雖然預制破片的質量減少了一半，但毀傷能力較3.3g預制破片降低不多。另一方面，改進型Ahead彈預制破片的數(shù)量增加了1倍多，使命中概率大幅度增加。
（二）發(fā)展中口徑反導高炮
中口徑高炮武器系統(tǒng)在相當長一段時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動性能的不斷提高，早期中口徑高炮由于其射速低、射彈飛行時間長、彈道固定等缺點，已無法滿足現(xiàn)代防空作戰(zhàn)的需要。近年來，由于高新技術在高炮裝備發(fā)展上的廣泛應用，使中口徑高炮武器系統(tǒng)的各項性能大大提高，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，擴大防御區(qū)域，又可以摧毀空襲子母彈子開倉之前，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現(xiàn)“3P”技術、增程技術、制導技術等的集成，這些技術可以顯著提高對目標的毀傷效果，使其具備較強的反導能力。
以意大利較為先進的76mm速射高炮為例，其射速達120發(fā)/分鐘，遠遠超過早期的中口徑火炮，在使用常規(guī)榴彈時，單位時間內發(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、快速機動能力強，效費比高等優(yōu)點。目前，我國自主創(chuàng)新研發(fā)的某型轉管中口徑高炮，是世界上獨一無二的速射中口徑高炮，主要以反精確制導炸彈與超音速導彈為主要使命并兼顧其他任務能力，該炮的研制成功為我國末端防空反導體系增加一種至關重要的抗擊手段，可望在短期內有效解決末端防御的短板問題。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，具有射速高、射程較遠、彈丸威力大、彈種多樣等優(yōu)勢。
（三）發(fā)展全天候自行小高炮
信息化條件下作戰(zhàn)，戰(zhàn)場環(huán)境“透明”，敵遠距離、多方位、全時域的空襲能力日益增強，對高炮裝備的戰(zhàn)場生存能力構成了極大的威脅。要提高高炮武器系統(tǒng)的戰(zhàn)場生存能力，高炮必須具有大范圍、多方位、全天候、高度機動的抗擊能力。軍事科學技術的飛速發(fā)展，為實現(xiàn)高炮的這些能力提供了物質基礎。隨著戰(zhàn)爭形態(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)代軍事科學技術的發(fā)展和空襲兵器及其戰(zhàn)術的變化是自行高炮發(fā)展的兩個決定因素，近期幾場局部戰(zhàn)爭中空襲兵器表現(xiàn)出低空高速、多批多架、機動攻擊和電子干擾等特點，使得自行高炮武器系統(tǒng)呈現(xiàn)其與之相適應的發(fā)展趨勢。
國外已有技術成熟的此類高炮可供借鑒。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。如雷達雙波段工作、光電與雷達火控系統(tǒng)并用、雷達變頻和記憶跟蹤、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償裝置，炮車在行進中解算裝置，可自動連續(xù)修正，具有行進間射擊能力。
（四）發(fā)展彈炮結合防空武器系統(tǒng)
彈炮結合防空武器系統(tǒng)又稱彈炮合一防空武器系統(tǒng)，是由地空導彈和高炮共同構成的防空武器系統(tǒng)。彈炮結合防空武器系統(tǒng)以其特有的優(yōu)勢成為對空防御火力發(fā)展的必然。一是把地空導彈可遠程攻擊高速目標和側行目標的優(yōu)長與高炮可利用密集火力近距離攻擊突現(xiàn)目標的優(yōu)長有機結合起來，彌補各自的不足，達到最佳的殺傷效果；二是可同時攔截不同方向、不同高度的多個目標，毀殲概率高。
目前世界上裝備和在研的彈炮結合系統(tǒng)有20多種。典型的裝備有俄羅斯的“鎧甲”C1，美國的“運動衫”、“火焰”-25等。通常防空導彈有效射程不低于8km，大都采用激光制導或被動紅外尋的，便于多次攻擊和轉移火力。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搜索與指示目標，少數(shù)采用紅外探測系統(tǒng)，目標跟蹤與探測通常采用雷達、紅外、電視、光學瞄準具等多種組合手段，以提高系統(tǒng)的抗射頻干擾能力。
彈炮結合的防空系統(tǒng)依結合的程度分為三個層級：一為初級的共指控系統(tǒng)彈炮結合體制，在統(tǒng)一的指控系統(tǒng)控制下，防空導彈分隊與高炮分隊混編。二為中級的共火控系統(tǒng)或共隨動系統(tǒng)彈炮結合體制，共火控體制是用同一火控系統(tǒng)分別計算防空導彈與高炮的射擊諸元，各自獨立實施射擊。共隨動體制是防空導彈與高炮身管固連，用同一套隨動系統(tǒng)驅動，順次實施射擊?，F(xiàn)裝備的彈炮結合系統(tǒng)大都是位于這個層級上。三為高級的共發(fā)射體制的彈炮結合系統(tǒng)，即炮射防空導彈。這種彈炮結合系統(tǒng)沒有發(fā)動機、舵機、陀螺、自尋的裝置，它以彈頭自身的動能為動力、以自身的自旋為穩(wěn)定器、以地面測控系統(tǒng)提供的彈目偏差為修正信號、以壓電陶瓷的高速形變改變彈頭阻力與動力特性修正彈道。這種彈道修正彈藥將結束大量小命中概率彈藥實施密集射擊的歷史，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。許多國家都致力于共發(fā)射體制的彈炮結合系統(tǒng)的研發(fā)工作，我地面防空部隊應下大力研制和發(fā)展此類彈炮結合系統(tǒng)。
參考文獻
