光电传感器在战场侦察车上的应用与发展

光电传感器

在战场侦察车上的应用与发展（《机械参数测试技术》课程论文）

学院：机电工程学院

班级:

姓名:

学年学期：2014-2015学年第一学期

学号:

报告完成日期：二〇一五年一月十二日

总成绩：

光电传感器在战场侦察车上的应用与发展

目前, 世界各国均已认识到, 战争将是在核威慑条件下常规武器战争向数字化战争发展, 作战方式和作战手段将发生重大变化, 且精确制导武器已被大量应用, 武器的射程、命中率和杀伤率都已达到极高水平的作战模式。在战场瞬息万变的情况下, 为充分发挥部队和武器的最大作战效能, 实时、准确地了解战场动态、敌方战区和全纵深内的战略及重要战术目标的有关图像信息显得越来越重要。因此,各国都在发展先进的侦察车以争取赢得战争的胜利。若按操控分类,目前的战场侦察车可以分为有人侦察车和无人侦察车2大类, 其主要用途都是利用侦察车上的侦察设备对战场目标进行监视和侦察, 在昼夜任何时间和复杂条件(包括雨、雪、雾、烟幕、屏障和强烈光源干扰等情况)下, 对目标进行搜索、探测、识别和监视。无人侦察车的发展与应用可使部队面临的风险降到最小,还可使作战手段多样化,增强指挥官的应变能力,把人从武器系统中解放出来,降低了防护要求,缩小了车辆的体积,提高了作战平台的生存能力和作战效能。因此, 从战略意义上来说, 无人侦察车必将产生极其深远的影响。无论是有人还是无人侦察车,其受到青睐和赏识的最主要的原因都是侦察平台传感器。通过传感器的侦察系统,实施昼夜全天候侦察,可以提高武器系统性能15%～150%,并提高武器的单独作战能力和战术性能。

一、国外传感器系统在侦察车上的应用状况

过去, 在自动化技术成熟之前, 各国对所需要的侦察传感器从来

没有很好地解决,仍然依靠人控制的平台实施侦察。据称,美国陆军在国家训练中心进行的演习中,其侦察兵遇到真正对抗时,信息丢失率竟高达50%,究其原因是侦察平台性能远远不能满足数字化战场的需要。因此,这给各先行部队侦察车带来了重要的课题,必须对侦察车进行重大的革命性改进。以美国为首的许多国家已投入了大量的高技术力量,对各种传感器作了重点开发和研制,使其除了具有在空间和时间上进行不间断的警戒监视、实时目标识别、位置标定和目标状态确定等功能之外, 还提高了各种传感器的数据收集、自动目标识别及处理功能,以及与其他数据进行融合的人工智能传感器的功能。因此, 多样化、多功能、高效的传感器正在越来越多地出现。例如, 欧洲和拉美国家已把新的集成传感器用于奥地利和德国的“芬耐克”, 英、美的“垂宽”及捷克的“斯奈卡”等侦察车; 美国研制的远距监视侦察系统(LRA S3)是一种美国陆军侦察用的多传感器系统,具有昼夜目标探测、分辨、识别和测距等能力,可在威慑区外执行侦察任务。类似的还有俄罗斯研制Credo21s多传感器系统,波兰 98型BRDM22侦察车上的多传感器系统,德国研制的BAA传感器RGV,捷克Snezka侦察车装备的一种新型多传感器, 加拿大RV SS侦察车上的监视系统,南非A S2000 增强型炮兵观察系统,瑞典的球型光电传感器地面侦察系统,荷兰和德国联合研制的“郭狐”侦察车,美、英联合研制的“追踪者”战场侦察车多传感器系统。传感器有如侦察车的眼睛和耳朵,因此合理选择传感器就显得格外重要。目前各国根据经济状况和使用条件等要求, 在侦察车上配置了档次高低不同、数量不一的传感器, 但大致不外乎选用

可见光观瞄镜、夜视镜、激光测距机等一般光电传感器。随着高科技的迅速发展, 高性能的传感器将不断开发和应用, 如英、美“垂宽”(TRACER)gFSCS 将装备一套先进的 C4I系统和一个先进的可升降的全天候多光谱传感器系统(包括长距离的第三代传感器) , 可自动进行目标探测和识别; 另外还有一组先进的数据融合、显示器件, 采用激光指示目标定位, 并自动传输目标信息。美国远距离监视侦察系统(LRA S3)传感器包括二代前视红外热像仪、微光电视、人眼安全激光测距机、全球定位系统(GPS)、数字指南针等多传感器, 其中采用地平线技术集成的 HT IgSGF 热传感器可在任何战场条件和恶劣天气条件下全天 24 小时进行侦察。捷克是最早将升降式多传感器用于战场的国家之一, 其“斯奈卡”(Snezka) 侦察车的13m升降桅杆上装有一部“太斯拉”BR2140Ig J 波段战场监视雷达, 在其下边有一个光电传感器, 包括一个激光测距机, 一个探测距离为7km (窄视场情况下为 9 km )的热像仪和3台768×576像素的CCD昼夜电视摄像机(一台二代mcp像增强器, 对坦克的探测距离为1.6 km; 另外两台为近红外昼间摄像机, 对坦克的探测距离分别为10 km和5 km )。“罗太尔”车上的一个11.5 m可升降液压桅杆顶端装有一个长距离变焦昼间电视摄像机和一个带变焦功能的三代像增强器。瑞典“萨伯” (Saab)推出了由机载SEOS球形光电传感器衍生的一种陆用型产品, 它的头部包括一个4框架万向架稳定平台, 装有“皮尔金盾” (Pilkington) Synergi8～12Λm 热像仪、两台近红外CCD摄像机、一台昼光彩色电视和一台激光测距机。SEOS被称为“真正的多传感器系统” , 不同的

传感器同时运行, 利用传感器融合技术协调它们在一个屏幕上的输出, 内置操作手装置可以在屏幕上给出目标指示, 以提示操作手切换入热像仪或建立平行图像的分屏显示。俄罗斯“科莱多” (Credo) 在BRT280 8×8车上装有一部J波段雷达, 能探测到15km外的士兵或炮弹爆炸及40km外的装甲车轮; 在雷达下面有一台激光测距机, 一台昼光电视摄像机, 对士兵和车辆的观察范围分别为6km和10km , 识别范围分别为

3km和6km; 另外还有一台热像仪, 对士兵和车辆的观察距离分别为3 km和6 km。整套装置装在一个可折叠的12m桅杆上, 光学系统采用稳定系统。针对现有侦察车存在的问题, 美、英开始联合研制FSCS侦察车, 它装有一套先进的C4I系统、一个先进的升降式一体化全天候多频谱传感器系统、一个自动目标识别系统以及能够融合显示数据的装置, 大大提高了远距离探测、定位、激光指示、自动目标转换及精确的目标交战能力。美国国防部正在研制的Demog地面无人侦察车, 配有一台单色小视场CCD 摄像机、一台768×484像素的中视 CCD 摄像机、一台256×256 像素的红外热像仪(用fg2.3光学系统提供1毫秒的积分时间和外部锁定能力)、激光测距机及激光雷达(可提供60次

g s、128×64像素扫描的三维图像, 可测距离为1～50m )和一台频率为77 GHz 的调制连续波雷达。美国陆军还在研制装在可折叠升降 45 m 桅杆上的超宽波段合成孔径成像雷达。

二、传感器的选择和发展

选择合理的传感器是比较困难的工作, 对不同的使命、用途、条件而有不同的选择, 不可一概而论、千篇一律。从上述材料可以看出,