探討光電勘測技術在火控系統中的應用及發展

鄢小林++李振賀

摘 要：在對新式光電火控制系統的特點進行分析時，結合了新式光電火控制系統在專門領域中的投入以及光電勘測技術在火控系統上的運用。在對至今全球先進的多方位遙感器火控系統的性能參考數據及其功能特點進行了分析的同時，參考了美國海軍陸戰隊的AH-1Z“眼鏡蛇”直升機所應用到的光電火控制目標瞄準系統（TSS）的案例，進一步分析討論了新式光電火控制系統的未來發展前景，包括光電火控制系統一直致力于不同類型上的光電控制系統的光軸同步、全能型跟蹤以及功能完善的發展方向。因此，在未來，新式光電火控制系統會不斷地對設備基礎、定位路程以及對象辨識進行提高與完善。

關鍵詞：光電勘測技術；火控系統；激光測距

中圖分類號：E933.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0029-02

由于光電勘測自身存在的特有的良好功能，其使在火控系統方面比雷達勘測得到更大范圍的使用和長期的發展。而對于光電勘測來說，微波火控雷達因其自身的缺點即工作效率不高，隱蔽性較差、存在分辨像素低等自身的限定性，再加上難以成像，無法識別對象。除此之外雷達火控系統有兩大硬傷即抗電子干擾功能和反輻射導彈進攻，這兩大因素大大阻礙了雷達火控系統。在軍事監察與偵察方面，由于戰爭在技術上的提高以及新式軍事武裝的發展，對這兩個方面也相應地提出了更為嚴格的要求。于是，雷達勘測所面臨的問題與挑戰，正是光電勘測能夠輕松化解的。

光電火控制系統擁有光電遙感器勘測和跟蹤對象這兩個顯著特性，追蹤能力強、精確度高、測量準確、隱蔽性強并能夠對付低空領域和地面對象。至今先進的火控系統基本安裝光電裝置，如光電坐標儀、光電反導機制以及光電制導儀。經過多年的發展，光電勘測技術終于成為關鍵技術，并且有取代雷達系統的趨勢。

1 光電勘測技術的應用

光電勘測系統主要由光學系統、電視追蹤儀、控制部件等構成，在搜尋、發現、攔截和自動跟蹤空中對象上有突出表現。該系統運用激光進行測量距離可對對象進行自動追蹤，而在搜尋目標的情況下，則切換到被動勘測的模式。

光電火控制系統通過光電追蹤遙感器來進行輔助，在計算機測算射擊諸元，追蹤并測算出對象的位置等數據的幫助下，通過指揮武器裝備將對象一舉殲滅。光電火控制系統具備發現對象、辨識對象，測量并追蹤對象的具體位置及距離等的戰略技術。根據武器裝備的不同，光電火控制系統有幾種類型：坦克火控系統、高炮和地炮火控系統等。雖然每種火控系統功能不一樣，但其光電遙感器的作用就類似于激光測距機、紅外線追蹤儀。

新式光電火控制系統的基本結構主要包含兩大內容：偵察和指揮控制。偵察方面主要是戰況監視、對象捕捉和距離測量裝置，指揮控制則包括數據處理裝置（火控計算機）和通訊設備。光電火控制系統的操作依據是：查找并確定對象后，紅外線追蹤儀等戰況監視及對象捕獵裝置，對轉動機構先調節一番后對準對象中心部位，隨后按下激光測距機和光電測角儀的按鍵之后發射激光對對象的距離和具體方位進行實時測量。數據線與火控計算機連接同時，火控計算機分析所獲得的數據信息、天氣情況、軍事配備以及戰斗隊列數值測算出對象的初始射擊諸元，借助有線或無線方式傳送至武器裝置終端機，由終端機進行測算射擊諸元之后發送到服務系統，裝定射擊諸元即可完成射擊。

戰況監視主要做的是偵察戰場敵方陣地編制、火力配給和防御工事，發現并找出隱藏對象的具體方位，密切關注敵人的行動，然后指揮員和偵察情報處會收到該裝置所觀察到的實時情況，而這些情況將作為提供給射擊指揮員及時地作出決定的依據。測距裝置能及時有效地測定對象的遠距數據。在各種戰爭情況下，測距機應具備24小時作業，并且需要增強抵御戰場煙霧這些不穩定的氣候的能力，關鍵是要做好護眼工作，以確保我方人員有序地進行操作。

測角儀器能迅速地測算出對象的坐標方位角、磁方位角和高低角，并得出對象的位置信息。激光測距機、紅外線追蹤儀、光電測角儀等設備將數據發送到信息數據處理裝置，再通過該裝置測算出對象的方位信息，最后決定才開始射擊諸元。

2 光電火控制系統的特性

光電勘測能使光電火控制系統成為研究的重心，而和以往的火控系統相比來說，光電火控制系統具有幾種優點。

2.1 被動的操作模式、隱藏性較好

光電火控制系統經過被動地接收對象輪廓、感光度以及對象的熱輻射等信息完成對對象的追蹤，因其屬于被動操作的模式，所以只能在追蹤到對象后并對其進行測量距離后才可對對象發射激光。這種操作模式還可規避了雷達等主動操作模式下暴露自己的風險，所以它在對付電子干擾的能力上比較高。

2.2 對象辨識能力高

光電火控制系統擁有多樣化的光電成像裝備，不僅可以在晚上白天都能觀察到對象，還能直接地形成對象的幾何輪廓圖或熱輪廓圖，加上其對象清楚，所以能迅速地辨別出敵方隱藏對象，故具備著二十四小時偵察和高對辨別能力。

2.3 對低空對象勘測能力高

目標在低空運動時對電子探測系統干擾較強烈，同時多路徑效應等的影響給雷達帶來成了一定的盲區。光電火控制系統由于對目標測距的激光束很窄，在探測低空目標時不存在多路徑干擾問題，而且具備較強的抗電子干擾能力，能夠有效地探測低空目標。

2.4 方便中、近距離操作

由于天氣的不穩定因素，如大霧、降雨會影響到紅外線和可見光在大氣中包括激光的傳輸，造成了光電勘測設備僅用于在中、近距離的局限性。因此在對于增強武器裝備的戰斗效率，提高抗干擾能力方面可依賴于光電勘測技術的特點以及應用。

3 光電火控制系統的前景

美國海軍陸戰隊的AH-1Z“眼鏡蛇”直升機，它的遙感器火控系統（AN/AAQ-30“鷹眼”），即光電火控制目標瞄準系統（TSS）應用到的遙感器技術，在對象搜索、追蹤和辨識上有了很大的提高。位于AH-1Z機鼻的光電旋轉塔內就是該系統，里面有紅外線遙感器、高清的視頻攝影機、激光對象鎖定/測距儀、激光追蹤器、視軸模塊和電子設備。這些遙感器能和其他的遙感器及雙嵌入GPS/慣性導航系統保持高度的一致。

遙感器通過在電子地圖上指定某一對象由AH-1Z系統進行控制。攝影機可覆蓋范圍較廣，包括可視波段和近紅線外波段。攝影機的兩個視場與前視紅外線的兩個視場吻合，能讓紅外雷達與攝影機間迅速銜接、切換視角。激光對象指示/測距儀，對眼睛起到保護作用。攝影機通過追蹤視場當前3個對象，瞄準系統再繼續追蹤其余的10個對象。TSS系統的性能參數及作用如下：（1）8.53in（1in=2.53cm）口徑、4倍變焦中波凝視紅外前視系統如圖1所示，以確保圖像的最佳分辨率和系統的勘測路程，最大分辨率高達740×580；（2）追蹤測試單元以減緩振動產生的模糊圖像，給予準確的指向、對象位置和多對象追蹤；（3）采用630×522規格的IcSb紅外焦勘測儀；（4）電視攝影機與前視紅外線系統的視場相匹配，分辨率達到759×465；（5）模塊化設計適用于未來的發展。除了增強對象勘測、定位及追蹤等主要功能外，還要成為多功能集成的多方位火控系統。光電火控制系統字光軸同步，追蹤多個目標上有更大的發展。

3.1 光軸同步系統

光學系統的3個傳感器在改良三軸分離的缺點上，通過運用主鏡和主光路，將其接收的信息發送至對應的遙感器上，而且由于每種光學系統對光軸的穩定程度要求不一樣，因此提高了光軸的穩定性。

3.2 全方位、全天候電視追蹤

全方位追蹤電視將從傳感器所接收的對象進行對比分析，其識別能力更能應對復雜環境下的單個對象跟蹤或多個對象跟蹤。追蹤系統還可結合與其他光電子系統，實現全方位、全天候的系統。

4 結語

形成完整的光電火控制系統，最優化地利用光學遙感器的優點以及對戰況對象的迅速勘察是需要解決的新的課題。對于我們國家來說，光電火控制系統的發展應致力于推動紅外線、激光基礎技術的發展，大力提高光軸同步系統和多對象追蹤的能力。光電火控制將在光電勘測技術發展和火控系統的應用特別是當代軍事中發揮重大的作用。

參考文獻

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