外军先进无人地面传感器

张海翔

无人地面传感设备是现代战争战场态势感知不可或缺的重要手段之一。近年来，外军借助先进通信与网络技术，大力发展无人地面传感设备，扩展了传统传感器的效能。

美军地面部队

美军地面部队主要包括陆军、海军陆战队及特种部队。其现役无人地面传感装备主要包括远程战场传感器(Rembass)、先进空中布设传感器系统、未来战斗系统无人地面监视系统、“地形指挥官系统”、“费尔康”(Falcon)监测系统和模块化监视收集观察单元(SCOUT)等。

远程战场传感器

远程战场传感器最初应用于越南战争。当时美军在北越部队重要运输线“胡志明小道”上投放了大批远程战场传感器(AN／GSQ-187)，对轰炸和有效封锁北越部队后勤运输大动脉发挥了积极的作用。此后，远程战场传感器成了美军地面部队的标准装备，在海湾战争中的使用更加广泛，装备数量一度达到6000部。

远程战场传感器的最新型号是Rembass Ⅱ(AN／GSR一8(V))，2004年开始装备部队。按照美军的计划，其后续改进型号包括AN／PRS-9战场反渗透系统(BAIS)和AN，GSQ-257无人地面传感器设备。

Rembass Ⅱ采用了MK-2965／GSR震动／声响传感器，MK-2967／GSR红外插入模块(IPM)和MK-2966／GSR磁插入模块(MPM)三种基本的传感器转换套件。震动／声响传感器重约12千克。对履带车辆探测距离约350米、轮式车辆250米、人员75米。这种转换套件是Rembass Ⅱ的基本传感设备，也是AN／PRS-9战场反渗透系统的基本设备。Rembass Ⅱ采用了较新的通信技术，能在VHF频段以猝发方式发送目标数据，通信距离可达15千米。Rembass Ⅱ的另外两种套件也可以插入震动，声响传感器，通过温差和磁场变化，提供目标运动方向、目标数量和其它情况。其中红外插入模块，重660千克，对履带车辆的探测距离约50米、人员20米：磁插入模块重450千克，探测距离分别为履带车辆25米、轮式车辆15米、人员3米。与传感器配套的RT-1175C／GSQ无线转发设备，可将目标数据传送15千米：如通过无人机转发，距离可达150千米，利用通信卫星转发则可实现全球通信。

这些传感装备的接收方是AN／PSQ-16手持监视器(HHM)，能通过液晶显示或其它便携设备掌握传感设备的运行情况。系统配备有开放式接口，便于与新型传感设备综合包括化学、生物、辐射和核(cBRN)设备、气象设备和射频设备等，还可以用显示系统控制AN／PPS-5D地面监视雷达系统。最近，美军又在Rembass Ⅱ的基础上开发出可通过飞机进行布设的空中布设远程传感器系统(ADRSS)。

先进空中布设传感器系统

先进空中布设传感器系统(AADS)专为海军陆战队研制。这种传感器配备有稳定装置，可在空投过程中保持稳定性并以头部向上姿态立于地面。先进空中布设传感器系统由声响和震动传感器、传感器管理软件、信号处理器、双向卫星通信设备、存储设备、GPS和电池等组成。使用过程中，目标产生的噪声或震动将触发系统，目标信号将送至工作站进行分析处理。

未来战斗系统无人地面监视系统

美军为未来战斗系统(FCS)专门研制了两种无人地面监视系统(UGS)，分别用于开阔地形和城市地区作战。其中战术无人地面传感器(T-UGS)主要用于远程战术作战中的开阔地形，可以手动或远程操作。系统由4个分系统组成，其中的一个分系统包含三套传感器设备和一个网关节点，由网关节点提供无线电通信以接入未来战斗系统网络。战术无人地面传感器中的情报、监视和侦察节点是一种模块化的分系统，可以处理震动、声响和磁信号，用于跟踪车辆和人员，识别目标类别和运动方向。所提供的目标数据经过网关节点计算处理，定位精度会明显增加。

“地形指挥官系统”

“地形指挥官系统”实际上是一种可昼夜使用的光电与声响综合传感器，能与多种小型震动、电磁、压电以及被动红外传感器搭配部属，而其最大的特点是能够通过卫星传送目标数据。其中，光电传感器对人员探测距离150米、车辆500米：声响传感器对轻型车辆的探测距离可达500米，装甲车辆2500米、直升机10千米。目标数据通过卫星以近实时方式送至指挥控制站。这一系统的改进型“地形指挥官系统Ⅱ”重量只有3千克，其外加的光电探头也只有11千克。可以对500米内的人员、1500米内的车辆目标提供识别，而且一名操作人员可以同时掌握控制多部远程传感器。

“费尔康”监测系统

“费尔康”监测系统(Falcon)可采用RF-5400VH—MS多传感器节点或RF-5400VH-SS单传感器节点。前者可以链接三套传感器，一套是震动传感器，另两套是被动红外或磁传感器；后者在一个时间内只能支持一套设备，或震动传感器，或被动红外或磁传感设备。

“费尔康”监测系统的12047—371X系列震动探测器可以探测到50米内的车辆，15米内的人员；12047—372磁探测器对车辆和人员的探测范围分别为25米和3米，12047—373X被动红外探测器则分别为100米和50米。系统还包括RF-5000VH—RU中继设备，可以扩展传感器的通信距离。系统通信频率为138MHz--174MHz，功率1.5W至5W。使用中，传感器向配备RF-5410传感器管理应用和RF-6910 C2PC—CNR态势感知软件的手持设备，背负电台或便携计算设备发出警报信号，所有使用通用映射、军标轨迹测定和地面部队符号的指挥机构都可共享这些战术图像。

为满足美军伊拉克和阿富汗作战需要，“费尔康”监测系统又派生出“冷静观察”系统。“冷静观察”系统可以与“费尔康”系统全面融合，并通过“费尔康Ⅱ”型电台，为前线台站和巡逻小组提供无线连接。“冷静观察”红外传感器在探测到入侵目标前将一直处于“准备”模式，并在视场范围内对目标保持连续跟踪。锁定目标后自动产生帧频，经过压缩发送给用户。

模块化监视收集观察单元

这是一种可通过空中布设和人工安放，能够进行声响、震动和光学探测，实时进行威胁程度识别、排序的模块化系统。其中，人工安放系统是一种具有认知功能、非视距的高频数据链系统，频率30～34MHz，数据率22kbps，通信距离可达20千米。系统可以保证各传感器单元以及指定的地面台站问的双向网络通信。声响传感器的探测距离约50--350米，光学照像机具有水平360°、垂直60°观察视场。昼夜识别距离分别为400米和250米。

“三叉戟”系统哨兵节点

“三叉戟”(Trident)系统哨兵节点2008年开始部署使用。节点利用了先进超宽带通信网络，标准数据率为50kbps，最高速率达250kbps。各节点配备有GPS和4部360°观察红外运动传感器，能支持处理低分辨率图像和声响、震动和磁数据，探测距离可达350米。Trident系统哨兵节点能利用多种电源，其中之一是太阳能，可持续满足90天的需要。各节点加上4节AA电池重约620克，设备直径76毫米，长152毫米。这种地面传感器在图像分辨率和低速率视频方面得到优化，在低功率时数据率为1Mbps，采用标准功率时，速率可以达到5Mbps。在2008年，美军还研制生产了带有内置GPS和红外运动传感器的夜间观察节点，这种设备最适合用于两个节点间2千米以上的远距离侦察。战术网关中继和无线桥接为操作台站提供了链接，而无线网络控制器则实现了对远程网络的配置和控制。

2008年3月，美中央司令部为所属部队一次配备了600部无人地面传感器系统，因此该区部队配备总量达900部。其中包括综合适配传感器接收机、震动和磁传感器以及双向视距无线接收机。同时各类传感器可与战术通信网络连接，通信距离达2千米，必要时可以通过卫星实现加密远程数据传送。

欧洲国家军队

欧洲国家军队也在加紧研制装备无人地面传感器。其中具有代表性的是HYDRA网络化监视系统、Umra 1G传感器和炮火探测系统等。

HYDRA网络化监视系统

一种封装在加固外壳内，包括传感器处理和通信电子系统的一整套传感设备。由传感器节点组成动态广域加密无线电网络，并且只用少量节点，就可以覆盖方圆500米的较大区域。系统中的全景俯仰桅顶像机包括3部红外传感器：近距离大视角传感器有30°视场，对车辆和人员的探测距离分别是25米和3米：中距离中视角传感器是10°视场对车辆和人员探测距离分别是60米和40米，远距离小视角传感器具有4°视场，对车辆和人员的探测距离分别为200米和100米。

HYDRA网络化监视系统中的声响传感器配有4部麦克风，相互间按90°排列安装，对固定翼和旋转翼飞机的探测距离是3千米、履带车辆1千米、重型轮式车辆500米、轻型轮式车辆50米。其它种类的传感设备，比如化学、生物、辐射和核(CBRN)设备可以与这类装备一并使用。

Umra 1G传感器

瑞典研制生产的一种由野战计算机，电池组、天线和两套传感器探针组成的传感系统。每套传感系统包括一部声响传感器。一部震动传感器和三部磁传感器。系统配备了基于IP的内置式远程无线收发设备，频率138MHz-144MHz，视距通信距离可达15千米。部署后，传感器数据将首先送至基站，通过采用Umrawin软件的便携计算设备进行处理。各基站可以同时监管6部Umra。使用中，系统将把目标特点与数据库中存储的信息进行比对，并将不明的目标存入数据库。同时，独立的单色远程快闪侦察照相机可对目标进行快速侦照。

快闪侦察照相机配备的是基于IP的内置式近程无线电收发设备，频率868MHz～870MHz，通信距离约1千米。当目标出现在视场15°～20°范围内时，红外探测器将触发照相机。Umra 1G传感器有一种体积更小的改进型号，称做Umramini，只配备了一个地音探测器和一个麦克风，也由红外探测器触发照相机。此外，该型探测器能与多种传感设备配套使用。这批改进型号，已经在德国、瑞典、芬兰、比利时和法国陆军部队、美军特种部队大量使用。

炮火探测系统

在实现对一般目标实施有效侦察监视的基础上，欧洲国家军队还研制了几种对炮火进行侦察探测的无人地面传感器系统，并且已广泛用于机动和固定探测台站。其中的固定式系统实现了与战场警报系统的综合集成，为前方部队提供了宝贵的战场防护能力。

PDCue固定式阵地传感器采用了三脚架角锥阵列方式。可以单独使用，也可以在基地周边环形串链部署，以提供战斗警报和武器距离、方位、射角等信息。在伊拉克和阿富汗战场，美英军部队共装备了机动和固定式炮火探测设备1000多套。

法军装备的Pilar Mk-Ⅱw系统以两部麦克风传感器为基础，可以提供较精确的射手位置，精度可达到方位±2％、射角±5％、距离±10-20％(大于1 500千米)。该系统还可与监视像机一并使用。

欧洲国家军队还研制了一种具有360°红外监视搜索功能的光导监视系统。该系统最初计划用于对空监视，后来则发展用于阵地防护。传感器每分钟旋转5次，可以生成4个扇面各为90°，总共360°的全方位图像。系统通过比较算法与数据库数据进行比对，发现可疑目标后会立即报警。

以色列国防军

以色列国防军装备使用的区域视频监视系统是一种体积小巧，性能可靠，能昼夜使用的加固式独立系统，能将目标图像迅速传送至指挥所。这种设备全名叫微型无人地面成像器(MUGI)。所配备的广角像机对移动人员探测视距大于2500米，热成像设备对移动人员探测可达1200米。这种设备有两套电源系统。其中，13.5千克可充电电池组能满足9--15天使用；30千克的非充电电池可连续使用50--80天，在省电方式下，则能使用2年。其内置通信链路设备传输距离约2--6千米，经过中继可达15--20千米。以色列特种部队和警察部队均批量装备了这种系统。