探讨光电勘测技术在火控系统中的应用及发展

鄢小林++李振贺

摘 要：在对新式光电火控制系统的特点进行分析时，结合了新式光电火控制系统在专门领域中的投入以及光电勘测技术在火控系统上的运用。在对至今全球先进的多方位遥感器火控系统的性能参考数据及其功能特点进行了分析的同时，参考了美国海军陆战队的AH-1Z“眼镜蛇”直升机所应用到的光电火控制目标瞄准系统（TSS）的案例，进一步分析讨论了新式光电火控制系统的未来发展前景，包括光电火控制系统一直致力于不同类型上的光电控制系统的光轴同步、全能型跟踪以及功能完善的发展方向。因此，在未来，新式光電火控制系统会不断地对设备基础、定位路程以及对象辨识进行提高与完善。

关键词：光电勘测技术；火控系统；激光测距

中图分类号：E933.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）14-0029-02

由于光电勘测自身存在的特有的良好功能，其使在火控系统方面比雷达勘测得到更大范围的使用和长期的发展。而对于光电勘测来说，微波火控雷达因其自身的缺点即工作效率不高，隐蔽性较差、存在分辨像素低等自身的限定性，再加上难以成像，无法识别对象。除此之外雷达火控系统有两大硬伤即抗电子干扰功能和反辐射导弹进攻，这两大因素大大阻碍了雷达火控系统。在军事监察与侦察方面，由于战争在技术上的提高以及新式军事武装的发展，对这两个方面也相应地提出了更为严格的要求。于是，雷达勘测所面临的问题与挑战，正是光电勘测能够轻松化解的。

光电火控制系统拥有光电遥感器勘测和跟踪对象这两个显著特性，追踪能力强、精确度高、测量准确、隐蔽性强并能够对付低空领域和地面对象。至今先进的火控系统基本安装光电装置，如光电坐标仪、光电反导机制以及光电制导仪。经过多年的发展，光电勘测技术终于成为关键技术，并且有取代雷达系统的趋势。

1 光电勘测技术的应用

光电勘测系统主要由光学系统、电视追踪仪、控制部件等构成，在搜寻、发现、拦截和自动跟踪空中对象上有突出表现。该系统运用激光进行测量距离可对对象进行自动追踪，而在搜寻目标的情况下，则切换到被动勘测的模式。

光电火控制系统通过光电追踪遥感器来进行辅助，在计算机测算射击诸元，追踪并测算出对象的位置等数据的帮助下，通过指挥武器装备将对象一举歼灭。光电火控制系统具备发现对象、辨识对象，测量并追踪对象的具体位置及距离等的战略技术。根据武器装备的不同，光电火控制系统有几种类型：坦克火控系统、高炮和地炮火控系统等。虽然每种火控系统功能不一样，但其光电遥感器的作用就类似于激光测距机、红外线追踪仪。

新式光电火控制系统的基本结构主要包含两大内容：侦察和指挥控制。侦察方面主要是战况监视、对象捕捉和距离测量装置，指挥控制则包括数据处理装置（火控计算机）和通讯设备。光电火控制系统的操作依据是：查找并确定对象后，红外线追踪仪等战况监视及对象捕猎装置，对转动机构先调节一番后对准对象中心部位，随后按下激光测距机和光电测角仪的按键之后发射激光对对象的距离和具体方位进行实时测量。数据线与火控计算机连接同时，火控计算机分析所获得的数据信息、天气情况、军事配备以及战斗队列数值测算出对象的初始射击诸元，借助有线或无线方式传送至武器装置终端机，由终端机进行测算射击诸元之后发送到服务系统，装定射击诸元即可完成射击。

战况监视主要做的是侦察战场敌方阵地编制、火力配给和防御工事，发现并找出隐藏对象的具体方位，密切关注敌人的行动，然后指挥员和侦察情报处会收到该装置所观察到的实时情况，而这些情况将作为提供给射击指挥员及时地作出决定的依据。测距装置能及时有效地测定对象的远距数据。在各种战争情况下，测距机应具备24小时作业，并且需要增强抵御战场烟雾这些不稳定的气候的能力，关键是要做好护眼工作，以确保我方人员有序地进行操作。

测角仪器能迅速地测算出对象的坐标方位角、磁方位角和高低角，并得出对象的位置信息。激光测距机、红外线追踪仪、光电测角仪等设备将数据发送到信息数据处理装置，再通过该装置测算出对象的方位信息，最后决定才开始射击诸元。

2 光电火控制系统的特性

光电勘测能使光电火控制系统成为研究的重心，而和以往的火控系统相比来说，光电火控制系统具有几种优点。

2.1 被动的操作模式、隐藏性较好

光电火控制系统经过被动地接收对象轮廓、感光度以及对象的热辐射等信息完成对对象的追踪，因其属于被动操作的模式，所以只能在追踪到对象后并对其进行测量距离后才可对对象发射激光。这种操作模式还可规避了雷达等主动操作模式下暴露自己的风险，所以它在对付电子干扰的能力上比较高。

2.2 对象辨识能力高

光电火控制系统拥有多样化的光电成像装备，不仅可以在晚上白天都能观察到对象，还能直接地形成对象的几何轮廓图或热轮廓图，加上其对象清楚，所以能迅速地辨别出敌方隐藏对象，故具备着二十四小时侦察和高对辨别能力。

2.3 对低空对象勘测能力高

目标在低空运动时对电子探测系统干扰较强烈，同时多路径效应等的影响给雷达带来成了一定的盲区。光电火控制系统由于对目标测距的激光束很窄，在探测低空目标时不存在多路径干扰问题，而且具备较强的抗电子干扰能力，能够有效地探测低空目标。

2.4 方便中、近距离操作

由于天气的不稳定因素，如大雾、降雨会影响到红外线和可见光在大气中包括激光的传输，造成了光电勘测设备仅用于在中、近距离的局限性。因此在对于增强武器装备的战斗效率，提高抗干扰能力方面可依赖于光电勘测技术的特点以及应用。

3 光电火控制系统的前景

美国海军陆战队的AH-1Z“眼镜蛇”直升机，它的遥感器火控系统（AN/AAQ-30“鹰眼”），即光电火控制目标瞄准系统（TSS）应用到的遥感器技术，在对象搜索、追踪和辨识上有了很大的提高。位于AH-1Z机鼻的光电旋转塔内就是该系统，里面有红外线遥感器、高清的视频摄影机、激光对象锁定/测距仪、激光追踪器、视轴模块和电子设备。这些遥感器能和其他的遥感器及双嵌入GPS/惯性导航系统保持高度的一致。

遥感器通过在电子地图上指定某一对象由AH-1Z系统进行控制。摄影机可覆盖范围较广，包括可视波段和近红线外波段。摄影机的两个视场与前视红外线的两个视场吻合，能让红外雷达与摄影机间迅速衔接、切换視角。激光对象指示/测距仪，对眼睛起到保护作用。摄影机通过追踪视场当前3个对象，瞄准系统再继续追踪其余的10个对象。TSS系统的性能参数及作用如下：（1）8.53in（1in=2.53cm）口径、4倍变焦中波凝视红外前视系统如图1所示，以确保图像的最佳分辨率和系统的勘测路程，最大分辨率高达740×580；（2）追踪测试单元以减缓振动产生的模糊图像，给予准确的指向、对象位置和多对象追踪；（3）采用630×522规格的IcSb红外焦勘测仪；（4）电视摄影机与前视红外线系统的视场相匹配，分辨率达到759×465；（5）模块化设计适用于未来的发展。除了增强对象勘测、定位及追踪等主要功能外，还要成为多功能集成的多方位火控系统。光电火控制系统字光轴同步，追踪多个目标上有更大的发展。

3.1 光轴同步系统

光学系统的3个传感器在改良三轴分离的缺点上，通过运用主镜和主光路，将其接收的信息发送至对应的遥感器上，而且由于每种光学系统对光轴的稳定程度要求不一样，因此提高了光轴的稳定性。

3.2 全方位、全天候电视追踪

全方位追踪电视将从传感器所接收的对象进行对比分析，其识别能力更能应对复杂环境下的单个对象跟踪或多个对象跟踪。追踪系统还可结合与其他光电子系统，实现全方位、全天候的系统。

4 结语

形成完整的光电火控制系统，最优化地利用光学遥感器的优点以及对战况对象的迅速勘察是需要解决的新的课题。对于我们国家来说，光电火控制系统的发展应致力于推动红外线、激光基础技术的发展，大力提高光轴同步系统和多对象追踪的能力。光电火控制将在光电勘测技术发展和火控系统的应用特别是当代军事中发挥重大的作用。

参考文献

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