蔡 毅

（中國(guó)兵器科學(xué)研究院，北京 100089）

0 引言

單兵作戰(zhàn)是最小規(guī)模的戰(zhàn)斗，也是解決戰(zhàn)斗的最后手段。為提高單兵在晝夜和低能見(jiàn)度（煙、塵、霧、霾等）條件下的作戰(zhàn)能力，各國(guó)已經(jīng)裝備和正在發(fā)展多種形態(tài)（雙筒、單筒、頭盔/護(hù)目鏡和集成式等）、多種技術(shù)路線(xiàn)（熱成像、微光像增強(qiáng)、低照度電視等）、多功能（與可見(jiàn)光、熱圖像融合，與定位、通信組合等）、高性能的單兵夜視鏡。另外，通過(guò)單兵信息系統(tǒng)與戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)或數(shù)據(jù)鏈，單兵可實(shí)現(xiàn)與其他軍、兵種和友鄰部隊(duì)的聯(lián)合作戰(zhàn)，從而使單兵作戰(zhàn)成為聯(lián)合作戰(zhàn)中不可或缺的組成部分。

為滿(mǎn)足上述作戰(zhàn)需求，單兵作戰(zhàn)裝備從只包括功能和技術(shù)較簡(jiǎn)單的觀(guān)察、測(cè)距、瞄準(zhǔn)的夜視鏡、頭盔觀(guān)察/瞄準(zhǔn)鏡，發(fā)展成與可見(jiàn)光、激光、衛(wèi)星定位、數(shù)字羅盤(pán)、通信等功能模塊組合或集成為功能和技術(shù)復(fù)雜、作戰(zhàn)效能大幅度提高的單兵光電系統(tǒng)、輕武器光電火控系統(tǒng)和未來(lái)士兵系統(tǒng)。

1 夜視鏡的技術(shù)路線(xiàn)

夜視鏡是通過(guò)光學(xué)和光電子技術(shù)與方法，將黑夜和低能見(jiàn)度場(chǎng)景變成人眼直接可視圖像或通過(guò)輸出視頻觀(guān)察的、單兵攜帶使用或安裝在頭盔/單兵武器上使用的工程化成像裝置。

夜視鏡的技術(shù)路線(xiàn)主要有兩類(lèi)：微光成像[1]和熱成像[2]，如圖1所示。根據(jù)成像器件材料和機(jī)理的不同，微光成像夜視鏡分為真空型和固體型兩類(lèi)，真空型主要是微光像增強(qiáng)器，固體型包括硅材料的低照度CMOS 和電子倍增CCD（EMCCD）、InGaAs 材料的短波紅外探測(cè)器；熱成像主要分為非制冷和制冷紅外成像兩大類(lèi)。低照度CMOS夜視鏡已有原型產(chǎn)品[3]（圖2(a)），而EMCCD 和InGaAs 短波紅外探測(cè)器還沒(méi)有大規(guī)模用于夜視鏡。

圖1 夜視鏡的技術(shù)路線(xiàn)Fig.1 Technology roadmap of night vision goggles

微光像增強(qiáng)CCD/CMOS 和低照度CMOS 夜視鏡可在大部分天時(shí)使用，熱成像夜視鏡可全天時(shí)使用且可用于煙、塵、霧、霾、小雨、小雪等低能見(jiàn)度條件。圖 2(b)是微光像增器與熱成像進(jìn)行光學(xué)融合的AN/PSQ-36 融合夜視鏡系統(tǒng)（fusion goggle system,FGS）[4]以及熱成像通道關(guān)閉（圖2(c)）和開(kāi)啟（圖2(d)）時(shí)的成像效果[5]。

圖2 低照度CMOS 夜視鏡 (a) 集成了微光像增器與熱成像的融合夜視鏡系統(tǒng)AN/PSQ-36[3] (b) 以及熱成像通道關(guān)閉（開(kāi)）[4] (c)和開(kāi)啟（關(guān)）(d) [5]時(shí)的成像效果Fig.2 Low-light-level CMOS night vision goggle (a) AN/PSQ-36 fusion goggle system that combines image intensified night vision with thermal imaging[3] (b) and the imaging results with thermal imaging [4] channel off[5] (c) and on (d)

2 典型的單兵作戰(zhàn)場(chǎng)景

典型單兵作戰(zhàn)場(chǎng)景包括：在前沿或敵后實(shí)施戰(zhàn)場(chǎng)觀(guān)察，偵察與目標(biāo)監(jiān)視，目標(biāo)定位，為我方空-地半主動(dòng)激光制導(dǎo)炸彈/導(dǎo)彈、半主動(dòng)激光制導(dǎo)炮彈/火箭彈提供目標(biāo)激光指示，使用輕武器精準(zhǔn)射擊與狙擊作戰(zhàn)，與建筑物/隱蔽物后的目標(biāo)交戰(zhàn)，特戰(zhàn)隊(duì)/空中突擊部隊(duì)的夜間作戰(zhàn)，從明亮環(huán)境突然進(jìn)入黑暗室內(nèi)/地下空間作戰(zhàn)，在低照度環(huán)境（例如植被茂密的森林）作戰(zhàn)等。

2.1 戰(zhàn)場(chǎng)觀(guān)察、偵察與目標(biāo)監(jiān)視

單兵在戰(zhàn)場(chǎng)前沿或敵后方抵近（距離100～1000 m級(jí)）目標(biāo)，進(jìn)行觀(guān)察、偵察與監(jiān)視，獲得準(zhǔn)確的目標(biāo)信息，為規(guī)劃作戰(zhàn)行動(dòng)、選擇進(jìn)攻路線(xiàn)、實(shí)施協(xié)同/聯(lián)合作戰(zhàn)等提供決策所需的信息，為將“單向透明”的信息優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)斗優(yōu)勢(shì)創(chuàng)造條件。

2.2 目標(biāo)定位與激光指示

單兵/特戰(zhàn)隊(duì)潛伏在戰(zhàn)場(chǎng)前沿或潛入敵后抵近（100～1000 m 級(jí)）敵方目標(biāo)（指揮所、通信站、雷達(dá)站、彈藥庫(kù)、后勤補(bǔ)給站、炮陣地、坦克/裝甲車(chē)、停在地面的飛機(jī)、停泊在港口的艦船、工事、橋梁、隧道等）；使用數(shù)字指北針、方向盤(pán)、衛(wèi)星定位接收機(jī)等確定自身的位置（尋北、測(cè)量經(jīng)度、維度和高程等），據(jù)此測(cè)量和確定目標(biāo)方位、距離、經(jīng)度、維度和高程等參數(shù)；使用望遠(yuǎn)鏡、手持熱像儀、微光夜視鏡等監(jiān)視、偵察和確認(rèn)目標(biāo)；使用激光測(cè)距機(jī)測(cè)量自身至目標(biāo)的距離，使用激光為半主動(dòng)激光制導(dǎo)武器進(jìn)行目標(biāo)指示，引導(dǎo)我方空中作戰(zhàn)飛機(jī)、地面火炮或戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈系統(tǒng)等發(fā)射半主動(dòng)激光精確制導(dǎo)武器。

第一種作戰(zhàn)場(chǎng)景是“A 看-B 打”，如圖3所示[6]，士兵A 用激光標(biāo)識(shí)器發(fā)射波長(zhǎng)850 nm 的激光照射目標(biāo)，士兵B(niǎo) 用微光增強(qiáng)夜視鏡看到目標(biāo)反射的850 nm激光，實(shí)現(xiàn)不同作戰(zhàn)單元間的協(xié)同/聯(lián)合作戰(zhàn)，對(duì)目標(biāo)實(shí)施遠(yuǎn)程或超視距、1 m 級(jí)精度的打擊。

圖3 “A 看-B 打”作戰(zhàn)場(chǎng)景[6]Fig.3 “A look-B shoot” combat scenario

第二種作戰(zhàn)場(chǎng)景是使用精確殺傷武器系統(tǒng)[7]，如圖4所示，美軍“九頭蛇-70”火箭彈在最大射程6000 m處圓概率誤差100 m，為增加“九頭蛇-70”火箭彈增加半主動(dòng)激光制導(dǎo)模塊，構(gòu)成AGR-20A 先進(jìn)精確殺傷武器系統(tǒng)（advanced precision kill weapon system,APKWS），在5000 m 射程處圓概率誤差0.75 m，命中概率93%，由多型作戰(zhàn)飛機(jī)攜帶和發(fā)射（圖5）[8]，空軍引導(dǎo)人員或地面部隊(duì)（cooperative aircrew or ground forces）使用便攜式目標(biāo)定位與指示系統(tǒng)發(fā)射激光照射目標(biāo)，空中作戰(zhàn)飛機(jī)發(fā)射AGR-20A 先進(jìn)精確殺傷武器對(duì)其實(shí)施精確打擊。

圖4 先進(jìn)精確殺傷武器系統(tǒng)[7]Fig.4 Advanced precision kill weapon system (APKWS)[7]

圖5 適配APKWS 系統(tǒng)的17 種發(fā)射平臺(tái)[8]Fig.5 17 launch platforms qualified with APKWS[8]

2.3 輕武器精準(zhǔn)射擊

單兵的基本作戰(zhàn)模式是使用隨身攜帶的輕武器直接打擊敵方目標(biāo)，其作戰(zhàn)能力表現(xiàn)為火力威力、射程和射擊精度，使用瞄準(zhǔn)鏡可提高單兵輕武器的射擊精度。提高輕武器射擊精度需看得更清楚，可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡的物鏡孔徑比人眼的大1 個(gè)數(shù)量級(jí)，接收更多光子和并放大（典型值為8×）產(chǎn)生明亮的像供人眼觀(guān)察，還需精確測(cè)量至目標(biāo)的距離，用密位測(cè)距分劃線(xiàn)可測(cè)量至目標(biāo)的距離，進(jìn)而較為準(zhǔn)確地修正射表。在夜間和低能見(jiàn)度條件下，使用可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡進(jìn)行瞄準(zhǔn)和精準(zhǔn)射擊效果很差，但裝備夜視瞄準(zhǔn)鏡后，能提高輕武器的射擊精度進(jìn)而提高作戰(zhàn)效能，道理與可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡相同。

輕武器包括突擊步槍、沖鋒槍、輕機(jī)槍、狙擊步槍、火箭筒、無(wú)后座力炮、便攜式反坦克導(dǎo)彈和防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)等。不同輕武器的作戰(zhàn)目標(biāo)、射程不同，因此發(fā)展了可與輕武器配套的輕型、中型和重型武器熱瞄鏡。不同的輕武器其作戰(zhàn)目標(biāo)、射程、彈藥等均有所不同。原則上，單兵夜視鏡與輕武器的有效射程相等——“所見(jiàn)即可射”。

圖6是美陸軍步兵攜帶的8 種支援武器組成一線(xiàn)火力支援體系（藍(lán)色圖示）[9]，射程覆蓋至7240 m，決定著所配單兵夜視鏡的作用距離：射程3750 m 的“陶”（TOW）中型反坦克導(dǎo)彈，射程2500 m 的“標(biāo)槍”（Javelin）輕型反坦克導(dǎo)彈，最遠(yuǎn)射程7240 m 的120 mm 重型迫擊炮（Heavy Mortars），有效射程1400 m 的40 mm MK 19 榴彈發(fā)射器，有效射程1800 m 的50（12.7 mm）口徑重機(jī)槍?zhuān)行涑?800 m 的7.62 mm 口徑M240 MG 輕機(jī)槍?zhuān)行涑?50 m 的M203 DPW 榴彈發(fā)射器，有效射程300 m 的AT-4 火箭筒；紅色圖示是俄羅斯有效射程4500 m 82 mm B10 無(wú)后坐力炮，有效射程2500 m 的DShK 重機(jī)槍。

圖6 美國(guó)陸軍的火力體系[9]Fig.6 Munition system of America army[9]

圖7(a)是陸軍3 人作戰(zhàn)小組配置夜視鏡的情況[10]，1 名士兵裝備對(duì)800 m 內(nèi)目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)點(diǎn)殺傷FR-F2型7.62 mm 口徑狙擊步槍?zhuān)洹皠Α保⊿word）觀(guān)察-火控型狙擊步槍瞄準(zhǔn)鏡；1 名士兵裝備對(duì)1000 m 內(nèi)目標(biāo)進(jìn)行面殺傷和點(diǎn)殺傷“米尼米”輕機(jī)槍?zhuān)洹皠Α保⊿word）熱成像瞄準(zhǔn)鏡；圖7(b)為配“劍”（Sword）熱成像瞄準(zhǔn)鏡的M3“卡爾古斯塔夫”（Carl Gustav）無(wú)后坐力炮[11]，圖7(c)為配可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡的M3“卡爾古斯塔夫”無(wú)后坐力炮[12]。

圖7 陸軍配置的夜視鏡[10-12]Fig.7 Night vision goggles deployed by army[10-12]

2.4 狙擊作戰(zhàn)

狙擊作戰(zhàn)是受過(guò)專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的單兵隱蔽在預(yù)設(shè)陣地上并很好偽裝，使用狙擊步槍對(duì)視界內(nèi)、1000 m 級(jí)距離的目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)射擊、一槍制敵的戰(zhàn)斗方式。狙擊作戰(zhàn)的目標(biāo)是敵方人員（特別是軍官、武器操作人員、觀(guān)察員、狙擊手、機(jī)槍手等）和武器裝備（特別是雷達(dá)、紅外光電系統(tǒng)、通信電臺(tái)、導(dǎo)彈發(fā)射器、彈藥箱、油料桶等），在陣地防御、城市作戰(zhàn)、特種作戰(zhàn)和反恐作戰(zhàn)中有特別重要的作用。一般來(lái)說(shuō)，狙擊距離600～1000 m 的目標(biāo)使用7.62 mm 狙擊步槍?zhuān)褤舫^(guò)1000 m 距離的目標(biāo)使用12.7 mm 的大口徑狙擊步槍。

在抗美援朝戰(zhàn)爭(zhēng)中，1952年1月29日中國(guó)人民志愿軍總部命令：“在與敵對(duì)峙狀態(tài)下，對(duì)敵之小群目標(biāo)及一般目標(biāo)，每日指定值班的特等射手專(zhuān)門(mén)尋求射擊目標(biāo)，這將給敵人甚大殺傷?！痹谡麄€(gè)三八線(xiàn)附近200 多千米長(zhǎng)的戰(zhàn)線(xiàn)上，我志愿軍投入上千個(gè)狙擊小組形成戰(zhàn)役規(guī)模的狙擊作戰(zhàn)，雖然我志愿軍狙擊手只用沒(méi)有瞄準(zhǔn)鏡的普通步槍?zhuān)菂s打出了令美軍心寒的戰(zhàn)果。以第15 軍防守的五圣山地區(qū)為例，僅第135 團(tuán)防守上甘嶺北山，在9 個(gè)月狙擊作戰(zhàn)中即給美軍重大殺傷，美軍稱(chēng)該陣地為“狙擊兵嶺”，以至于成為其在1952年10月14日發(fā)動(dòng)上甘嶺戰(zhàn)役的緣由。從1952年開(kāi)始至朝鮮停戰(zhàn)，我志愿軍狙擊作戰(zhàn)共斃傷聯(lián)合國(guó)軍5.2 萬(wàn)人，這是戰(zhàn)爭(zhēng)史上規(guī)模最大的狙擊作戰(zhàn)。

迄今為止，世界上最遠(yuǎn)狙擊作戰(zhàn)記錄是加拿大士兵在伊拉克創(chuàng)下的，從高處射擊低處3450 m 的目標(biāo)，在1 個(gè)塔上封鎖伊拉克的一個(gè)城區(qū)，使用TAC-50 狙擊步槍?zhuān)趶?2.7 mm，全長(zhǎng)1448 mm，槍管長(zhǎng)736 mm，初速850 m/s，有效射程2000 m，配16×瞄準(zhǔn)鏡，從高處射擊低處目標(biāo)，子彈在空中飛行約10 s后命中目標(biāo)，飛行距離3450 m。

2.5 與隱蔽物后/塹壕中的目標(biāo)交戰(zhàn)

在陣地防御、城市作戰(zhàn)、特種作戰(zhàn)和反恐作戰(zhàn)中，敵方戰(zhàn)斗人員通常利用巖石、墻角、矮墻等隱蔽物后或塹壕掩護(hù)進(jìn)行攻擊，以避免輕武器直射火力殺傷。一般我方士兵可投手榴彈消滅在隱蔽物后/塹壕中的目標(biāo)，當(dāng)目標(biāo)距離超出士兵投彈距離后如何與之交戰(zhàn)？這就需要單兵輕武器發(fā)射榴彈準(zhǔn)確飛到塹壕上空、或墻后再精確控制炸點(diǎn)爆炸，利用彈片消滅隱蔽的敵人。

在2020年阿塞拜疆-亞美尼亞戰(zhàn)爭(zhēng)早期的攻防戰(zhàn)中，前線(xiàn)士兵依托塹壕作戰(zhàn)，對(duì)陣地進(jìn)行防守。圖8(a)是亞美尼亞士兵在前線(xiàn)的塹壕中[13]，圖8(b)是阿塞拜疆士兵在前線(xiàn)進(jìn)入塹壕中[14]。

圖8 塹壕場(chǎng)景：(a) 亞美尼亞士兵在前線(xiàn)的塹壕中[13]；(b) 阿塞拜疆士兵在前線(xiàn)進(jìn)入塹壕中[14]Fig.8 Frontline trench scenarios:(a) Armenian soldiers stand guard in a front line trench[13];(b) Azerbaijani soldiers moved into a front line trench[14]

2.6 夜間跳傘和機(jī)降作戰(zhàn)

實(shí)施夜間跳傘和機(jī)降作戰(zhàn)，既提高作戰(zhàn)的突然性——是空降作戰(zhàn)取勝的關(guān)鍵，又減小傘降和機(jī)降過(guò)程中遭敵火力殺傷的風(fēng)險(xiǎn)。因微光夜視鏡的圖像更接近人眼習(xí)慣，特別是彩色微光圖像讓士兵更容易認(rèn)知和理解傘降或機(jī)降的場(chǎng)景，另外，為解放士兵的雙手操作降落傘或使用武器等，夜間傘降和機(jī)降時(shí)通常使用微光型頭盔/護(hù)目鏡觀(guān)察瞄準(zhǔn)鏡。在夜間跳傘時(shí)，傘兵使用頭盔/護(hù)目鏡觀(guān)察瞄準(zhǔn)鏡觀(guān)察空中避免與隊(duì)友相撞，觀(guān)察地面尋找預(yù)定著陸場(chǎng)并選擇著陸點(diǎn)操作降落傘安全著陸，著陸后尋找上級(jí)和隊(duì)友集結(jié)、呈戰(zhàn)斗隊(duì)形展開(kāi)、向敵發(fā)起攻擊等。在夜間直升機(jī)機(jī)降時(shí)，空中突擊隊(duì)員使用頭盔/護(hù)目鏡觀(guān)察瞄準(zhǔn)鏡完成登機(jī)、下機(jī)、占領(lǐng)陣地、呈戰(zhàn)斗隊(duì)形展開(kāi)、向敵發(fā)起攻擊等戰(zhàn)斗動(dòng)作。

圖9(a)是美軍第82 空降師傘兵在夜間從C-17 戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)尾艙門(mén)登機(jī)的場(chǎng)景[15]，圖9(b)是到達(dá)北卡羅來(lái)納州布拉格堡的西西里空降場(chǎng)時(shí)夜間傘降著陸的場(chǎng)景[15]。

圖9 美軍第82 空降師傘兵夜間跳傘訓(xùn)練，(a) 從C-17 戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)尾艙門(mén)登機(jī)的場(chǎng)景；(b) 到達(dá)北卡羅來(lái)納州布拉格堡西西里空降場(chǎng)夜間傘降著陸的場(chǎng)景[15]Fig.9 Paratroopers from the 82nd airborne division training at night:(a) Load onto a U.S.Air Force C-17 Globemaster III (b) to conduct combat night jumps over Sicily Drop Zone on Fort Bragg,NC[15]

2.7 在黑/昏暗的室內(nèi)/地下空間作戰(zhàn)與城市夜戰(zhàn)

在城市作戰(zhàn)中，士兵需要進(jìn)入黑/昏暗的室內(nèi)/地下空間，眼睛一時(shí)完全看不見(jiàn)其中的場(chǎng)景，即使后面適應(yīng)了，也不能有效進(jìn)行觀(guān)察和搜索在黑暗中的目標(biāo)，需使用微光夜視鏡進(jìn)行觀(guān)察與搜索，才能形成“我能看見(jiàn)你，但你看不見(jiàn)我”的“單向透明”的優(yōu)勢(shì)作戰(zhàn)能力。此外，在地形地貌和場(chǎng)景復(fù)雜的城市夜戰(zhàn)時(shí)，作戰(zhàn)的士兵之間需協(xié)同作戰(zhàn)，士兵班/組每人裝備微光夜視鏡后，通過(guò)各自觀(guān)察和搜索一個(gè)方向，形成對(duì)其周邊無(wú)縫觀(guān)察與搜索，能更好應(yīng)對(duì)來(lái)自多方向的威脅。

圖10是美軍第504 空降步兵團(tuán)士兵在阿富汗Naray 市挨家挨戶(hù)地搜索疑似武裝分子和武器時(shí)準(zhǔn)備進(jìn)入黑暗室內(nèi)/地下的場(chǎng)景[16]。

圖10 美軍第504 空降步兵團(tuán)士兵在Naray 市挨家挨戶(hù)地搜索疑似武裝分子和武器[16]Fig.10 The U.S.504th Parachute Infantry was conducting a house-to-house search for suspected army forces and weapons in the city of Naray[16]

2.8 在低能見(jiàn)度環(huán)境作戰(zhàn)

在低能見(jiàn)度如煙塵、薄霧等條件下作戰(zhàn)時(shí)，煙塵和薄霧的散射將導(dǎo)致可見(jiàn)光和微光圖像質(zhì)量下降，目標(biāo)有可能隱蔽在其中，因此，士兵要借助輕武器熱瞄鏡進(jìn)行觀(guān)察和搜索，發(fā)現(xiàn)隱蔽的目標(biāo)，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)能立即開(kāi)火射擊。

圖11(a)是美軍士兵借助AN/PAS-13 熱瞄鏡在低能見(jiàn)度的煙霧中觀(guān)察和搜索目標(biāo)[17]。圖11(b)呈現(xiàn)了霧氣中水分子的散射導(dǎo)致可見(jiàn)光圖像質(zhì)量下降，但熱紅外輻射能夠穿透霧氣，獲得清晰的目標(biāo)與背景熱圖像（圖11(c)）[18]。

圖11 低能見(jiàn)度作戰(zhàn)場(chǎng)景：士兵借助AN/PAS-13 熱瞄鏡霧氣中觀(guān)察和搜索目標(biāo)(a)[17]；霧氣引起可見(jiàn)光圖像質(zhì)量下降(b)；熱紅外輻射能夠穿透霧氣，獲得清晰的目標(biāo)與背景熱圖像(c) [18]Fig.11 Low visibility combat scenario (a) The soldiers use AN/PAS-13 thermal sight to observe and search targets in the fog[17];(b) Fog degrades the quality of the visible image;(c) Thermal radiation can penetrate through the fog,and achieve clear thermal image of the target and its background[18]

3 單兵夜視鏡與系統(tǒng)

單兵夜視鏡與系統(tǒng)主要有：手持夜視鏡、便攜式夜視鏡、輕武器瞄準(zhǔn)鏡、頭盔/護(hù)目鏡觀(guān)察瞄準(zhǔn)鏡、輕武器光電火控系統(tǒng)、“未來(lái)士兵”系統(tǒng)等，其結(jié)構(gòu)形式有所不同，作用距離也不相同，需互相配合和協(xié)同使用。

3.1 手持夜視鏡

手持夜視鏡是單兵能雙手或單手握持即可穩(wěn)定、長(zhǎng)時(shí)間操作和使用的夜視鏡，包括微光、熱成像、可見(jiàn)光、激光（測(cè)距）通道中的1 個(gè)或2 個(gè)以上，重量較輕（例如2 kg），作用距離也較近，用于戰(zhàn)場(chǎng)偵察、搜索目標(biāo)、目標(biāo)定位與監(jiān)視、目標(biāo)（激光）指示（可能有）、毀傷評(píng)估等。單物鏡-單目鏡的手持夜視鏡也可作為夜視瞄準(zhǔn)鏡使用。

圖12(a)是Coral Z 輕型手持遠(yuǎn)距離熱像儀[19]，采用微型斯特林制冷機(jī)將320×256 銻化銦焦平面探測(cè)器組件制冷至80 K，寬視場(chǎng)8.2°×6.6°，窄視場(chǎng)2.7°×2.2°，紅外物鏡直徑50 mm，窄視場(chǎng)探測(cè)和識(shí)別輕型越野車(chē)和士兵的距離分別為7.7 km、2.2 km 和3.4 km、1.7 km，重量2.6 kg（含電池）。圖12(b)是Coral LS 手持遠(yuǎn)距離熱像儀[20]，單兵雙手把持即可穩(wěn)定的長(zhǎng)時(shí)間操作使用，在白天使用可見(jiàn)光、紅外和激光通道，在夜間使用紅外和激光通道。

圖12 2 種典型手持熱像儀Fig.12 Two typical handheld thermal imagers

圖13是法國(guó)“索菲”SOPHIE-XF/VGA 遠(yuǎn)距離手持熱像儀和目標(biāo)定位儀[21]，與方向盤(pán)、衛(wèi)星定位接收機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、激光目標(biāo)指示器、三腳架組合，構(gòu)成便攜式目標(biāo)定位與監(jiān)視系統(tǒng)，可引導(dǎo)半主動(dòng)激光制導(dǎo)彈藥對(duì)目標(biāo)實(shí)施1 m 級(jí)的精確打擊。

圖13 法國(guó)“索菲”SOPHIE-XF/VGA 遠(yuǎn)距離手持熱像儀和目標(biāo)定位儀[21]Fig.13 SOPHIE-XF/VGA long-range hand-held thermal imager and target locator[21]

圖14是卡夾式的遠(yuǎn)距離熱瞄鏡ThermoSight?HISS-XLR[22]，可安裝在狙擊步槍上，使狙擊手探測(cè)和識(shí)別距離超過(guò)2 km 的人形目標(biāo)。

圖14 卡夾式的遠(yuǎn)距離熱瞄鏡ThermoSight? HISS-XLR[22]Fig.14 ThermoSight? HISS-XLR clip-on thermal weapon sight[22]

3.2 便攜式夜視鏡

便攜夜視鏡是物鏡口徑大、視場(chǎng)較小、觀(guān)察距離較遠(yuǎn)、重量較大（例如5 kg）、需要三角架支撐才能長(zhǎng)時(shí)間使用的夜視鏡，通常裝備于步兵小組，用于在前沿陣地或敵后進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)偵察、搜索目標(biāo)、目標(biāo)定位與監(jiān)視、目標(biāo)（激光）指示、毀傷評(píng)估等。

圖15是美國(guó)AN/PAS-21A（SeeSPOT III）便攜式熱像儀[23]（黑色）安裝在A(yíng)N/PED-1 激光測(cè)距機(jī)/目標(biāo)指示器上，用便攜式三角架支撐長(zhǎng)時(shí)間使用。

圖15 AN/PAS-21A（SeeSPOT III）便攜式熱像儀[23]Fig.15 AN/PAS-21A (SeeSPOT III) handheld thermal imager[23]

3.3 輕武器瞄準(zhǔn)鏡

為滿(mǎn)足突擊步槍、狙擊步槍、輕機(jī)槍、重機(jī)槍、高射機(jī)槍、榴彈發(fā)射器、便攜無(wú)后坐力炮、火箭筒、便攜反坦克導(dǎo)彈和防空導(dǎo)彈等輕武器使用要求，發(fā)展了包括微光、熱成像在內(nèi)的夜視瞄準(zhǔn)鏡（圖16、17），其作用距離與狙擊步槍射程匹配——“所見(jiàn)即可射”。一般來(lái)說(shuō)，7.62 mm 狙擊步槍適合于狙擊距離600～1000 m 的目標(biāo)，對(duì)超過(guò)1000 m 距離的目標(biāo)，需要12.7 mm 的大口徑狙擊步槍。對(duì)7.62 mm 狙擊步槍配7×夜視瞄準(zhǔn)鏡或熱瞄鏡為宜（與大多數(shù)軍用望遠(yuǎn)鏡放大倍率相同），體積、重量可接受。對(duì)大口徑狙擊步槍?zhuān)浔堵?4×左右的夜視瞄準(zhǔn)鏡或熱瞄鏡為宜。

圖16左圖是AN/PVS-10 狙擊手夜視瞄準(zhǔn)鏡，采用第三代像增強(qiáng)器，是物鏡和目鏡光軸上下錯(cuò)開(kāi)的、單目的遠(yuǎn)程晝夜瞄準(zhǔn)鏡，圖16右圖配AN/PVS-10 狙擊手夜視瞄準(zhǔn)鏡的M107 12.7 mm 大口徑反器材步槍[24]。

圖16 AN/PVS-10 狙擊手夜視鏡（左）及其安裝于M107 狙擊步槍?zhuān)ㄓ遥24]Fig.16 AN/PVS-10 Sniper night sight (left) and its deployment at M107 Sniper rifle (right) [24]

圖17(a)是美國(guó)AN/PAS-13E(V)1 輕型武器熱瞄鏡（light weapon thermal sight,LTWS）、AN/PAS-13E(V)2 中型武器熱瞄鏡（medium weapon thermal sight,MTWS）、AN/PAS-13E(V)3 重型武器熱瞄鏡（heavy weapon thermal sight,HTWS）[25]，對(duì)人、車(chē)的探測(cè)距離分別為800 m 和3100 m，1400 m 和4800 m，2350 m 和7300 m，與所配輕武器的射程相當(dāng)，其熱圖像（圖17(b)左圖為白熱模式、右圖為同一場(chǎng)景黑熱模式）疊加了中間瞄準(zhǔn)線(xiàn)和邊緣測(cè)距分劃線(xiàn)，左上角有5密位分劃線(xiàn)，左下角有對(duì)1.5 m 高的人進(jìn)行測(cè)距的分劃線(xiàn)，右上角有對(duì)3 m 寬坦克測(cè)距分劃線(xiàn)，分劃線(xiàn)上距離刻度單位為100 m；圖17(c)是M2A1 12.7 mm 口徑重機(jī)槍配AN/PAS-13E（V）3 重型武器熱瞄鏡（HTWS），在晝夜和低能見(jiàn)度條件下具有對(duì)2500 m 內(nèi)目標(biāo)進(jìn)行精度射擊的能力，甚至可進(jìn)行狙擊作戰(zhàn)[26]。

圖17 武器熱瞄鏡及應(yīng)用場(chǎng)景[25-26]Fig.17 Weapon thermal sight and its scenarios[25-26]

步兵普遍裝備便攜式防空導(dǎo)彈。白天用可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡截獲空中目標(biāo)和發(fā)射導(dǎo)彈。夜間可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡失效，需要換成熱成像瞄準(zhǔn)鏡。例如美國(guó)FIM-92“毒刺”（Stinger）便攜防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)方式是“發(fā)射前鎖定、發(fā)射后不管”，配備AN/PAS-18“毒刺”熱瞄鏡后，能在晝夜和低能見(jiàn)度條件下，引導(dǎo)導(dǎo)彈的紅外導(dǎo)引頭截獲目標(biāo)后發(fā)射。

獨(dú)立的微光、熱成像瞄準(zhǔn)鏡能與可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡組合成全天時(shí)瞄準(zhǔn)鏡，射擊前完成可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡與狙擊步槍校軸，使用夜視瞄準(zhǔn)鏡時(shí)只需將其安裝在可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡前的皮卡丁尼導(dǎo)軌上即可，夜視瞄準(zhǔn)鏡的像即為可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡“物”，解決了在戰(zhàn)場(chǎng)上不便于對(duì)槍、可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡與夜視瞄準(zhǔn)鏡校軸問(wèn)題。

圖18是獨(dú)立的微光夜視瞄準(zhǔn)鏡（前）與可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡（后）組合使用[27]，在夜間射擊無(wú)需對(duì)槍、可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡與夜視瞄準(zhǔn)鏡校軸。

圖18 微光夜視瞄準(zhǔn)鏡（前）與可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡（后）組合使用[27]Fig.18 Cascade of low-level-light night vision sight and riflescope[27]

3.4 頭盔/護(hù)目鏡觀(guān)察瞄準(zhǔn)鏡

頭盔/護(hù)目鏡夜視鏡裝備單兵，重量較輕（例如500 g，應(yīng)不大于1000 g），可長(zhǎng)時(shí)間戴在頭上使用，解放士兵的雙手操作武器、非直瞄射擊、駕駛車(chē)輛等，在晝夜和低能見(jiàn)度條件下用于觀(guān)察、偵察、瞄準(zhǔn)等。為提高射擊反應(yīng)速度和精度，在槍身上安裝激光目標(biāo)標(biāo)識(shí)器，發(fā)射近紅外激光（例如波長(zhǎng)808 nm），士兵從微光圖像增強(qiáng)護(hù)目鏡夜視鏡看到激光目標(biāo)標(biāo)識(shí)器照射在目標(biāo)上的激光光點(diǎn)，利用夜視鏡圖像瞄準(zhǔn)線(xiàn)即可瞄準(zhǔn)目標(biāo)進(jìn)行非直瞄射擊。

以美國(guó)AN/PVS-20 增強(qiáng)型夜視鏡為例，其包括微光圖像增強(qiáng)和非制冷熱成像兩個(gè)通道，結(jié)合使用槍上集成的激光標(biāo)識(shí)示器與微光圖像/熱圖像瞄準(zhǔn)線(xiàn)，無(wú)需進(jìn)行“三點(diǎn)一線(xiàn)”瞄準(zhǔn)即可非直瞄射擊，適合城市、叢林等場(chǎng)景的遭遇戰(zhàn)，不用時(shí)可整體翻轉(zhuǎn)到頭盔向上方。圖19是手持突擊步槍的美軍士兵[28]，通過(guò)AN/PSQ-20 型增強(qiáng)型夜視鏡看見(jiàn)目標(biāo)反射其突擊步槍上激光光點(diǎn)照射器的光點(diǎn)，可進(jìn)行間接瞄準(zhǔn)和射擊，無(wú)需舉槍進(jìn)行“三點(diǎn)一線(xiàn)”瞄準(zhǔn)。

圖19 AN/PSQ-20 型增強(qiáng)型夜視鏡[28]Fig.19 AN/PSQ-20 enhanced night vision goggle[28]

3.5 輕武器光電火控系統(tǒng)

步兵的作戰(zhàn)范圍日益擴(kuò)大，裝備了射程越來(lái)越遠(yuǎn)的輕武器。當(dāng)射程超過(guò)一定距離（例如2000 m）后，依靠人眼進(jìn)行觀(guān)察和瞄準(zhǔn)的作戰(zhàn)效能大幅度降低，需裝備光電瞄準(zhǔn)-激光測(cè)距-火控系統(tǒng)，既解決士兵在晝夜和不良?xì)夂?低能見(jiàn)度條件下的觀(guān)察、精確測(cè)距等問(wèn)題，又解決射擊諸元計(jì)算和顯示問(wèn)題，大幅度提升單兵作戰(zhàn)能力。

利用含“三光”（可見(jiàn)光、紅外、激光）瞄準(zhǔn)鏡的輕武器火控系統(tǒng)、電控槍架和控制鏈路構(gòu)成遙控武器站，不需要士兵直接操作，隱蔽在安全的地方即可作戰(zhàn)。圖20是架設(shè)在大口徑機(jī)槍上的TRAP-250D 遙控武器站[29]。

圖20 架設(shè)在大口徑機(jī)槍上的TRAP-250D 遙控武器站[29]Fig.20 Remotely operated weapons platform TRAP-250D with large-caliber mounted rifle[29]

2014年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）提出計(jì)算武器光學(xué)（computational weapon optic,CWO）計(jì)劃，開(kāi)發(fā)“超級(jí)智能瞄準(zhǔn)鏡”（super smart scope,3S），配備先進(jìn)熱成像和夜視鏡、彈道計(jì)算機(jī)及彈道計(jì)算軟件、射頻同步等，發(fā)展分置式光電瞄準(zhǔn)-激光測(cè)距-火控系統(tǒng)，將40 mm 榴彈發(fā)射器從最大射程2200 m 的面殺傷武器，發(fā)展成具備精確射擊能力的點(diǎn)殺傷武器，能通過(guò)精確測(cè)量至目標(biāo)的距離控制彈道，使榴彈在預(yù)設(shè)炸點(diǎn)精確爆炸，用彈片殺傷隱蔽在戰(zhàn)壕、凹坑、土坎、石頭、墻角后、門(mén)后的目標(biāo)。

美國(guó)還發(fā)展了XM29“理想單兵戰(zhàn)斗武器系統(tǒng)”（objective individual combat weapon system,OICW），由（可見(jiàn)光、紅外和激光）“三光合一”瞄準(zhǔn)鏡構(gòu)成輕武器火控系統(tǒng)，射手通過(guò)可見(jiàn)光、紅外瞄準(zhǔn)鏡發(fā)現(xiàn)和識(shí)別目標(biāo)，使用激光測(cè)距，測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)彈道計(jì)算機(jī)解算后形成射擊諸元并在顯示器上顯示出瞄準(zhǔn)點(diǎn)，使普通士兵能像專(zhuān)業(yè)狙擊手一樣使用突擊步槍進(jìn)行精度射擊；或解算出射擊諸元，發(fā)射榴彈并“精確控制炸點(diǎn)”爆炸，通過(guò)彈片殺傷障礙物后的目標(biāo)。

美國(guó)在已放棄的XM29“理想單兵戰(zhàn)斗武器系統(tǒng)”基礎(chǔ)上，發(fā)展了帶“晝夜目標(biāo)截獲火控系統(tǒng)”（target acquisition day/night fire-control system,TAD/NFCS）的XM25 榴彈發(fā)射器，并投入阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)效果良好。在“晝夜目標(biāo)截獲火控系統(tǒng)”中，集成可見(jiàn)光瞄準(zhǔn)鏡、非制冷熱成像模塊、激光測(cè)距機(jī)/激光光點(diǎn)標(biāo)示器、溫度和氣壓傳感器、彈道計(jì)算機(jī)、引信裝訂裝置等，從外接GPS 接收機(jī)獲取位置信息，選擇爆炸點(diǎn)距目標(biāo)的距離、炸點(diǎn)坐標(biāo)、自動(dòng)進(jìn)行榴彈引信射擊諸元裝訂，發(fā)射后即可實(shí)現(xiàn)“精確控制炸點(diǎn)射擊”。圖21是XM25 的實(shí)物圖[30]及其工作模式[31]。

圖21 XM25 榴彈發(fā)射器 (a)瞄準(zhǔn)目標(biāo)和測(cè)距 (b) 榴彈在目標(biāo)上方爆炸[30-31]Fig.21 XM25 grenade launcher (a) Aim and range (b)The grenade exploded over the target [30-31]

3.6 “未來(lái)士兵”系統(tǒng)

“未來(lái)士兵”系統(tǒng)是單兵信息化作戰(zhàn)系統(tǒng)，一方面通過(guò)融合進(jìn)入戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈，使單兵作為整個(gè)作戰(zhàn)系統(tǒng)中的一個(gè)信息和作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)，解決戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知、作戰(zhàn)計(jì)劃制定、協(xié)同/聯(lián)合作戰(zhàn)實(shí)施、保障補(bǔ)給等問(wèn)題；另一方面，融合單兵自身的傳感器數(shù)據(jù)，從而使單兵作戰(zhàn)效能發(fā)揮至最大。

在德國(guó)“短劍”（GLADIUS）未來(lái)士兵裝置中，如圖22所示[32]，核心系統(tǒng)（core system）有1 個(gè)“帶紅外模塊夜視雙目鏡”（night vision goggle with IR module），偵察裝備（Recce equipment）有3 型熱像儀，6 型輕武器配置7 型武器輔助裝備（weapon accessory equipment）——熱瞄鏡。

圖22 德國(guó)“短劍”（GLADIUS）未來(lái)士兵裝置[32]Fig.22 Germany GLADIUS future soldier equipment[32]

法國(guó)的“未來(lái)士兵”系統(tǒng)稱(chēng)為“裝備與通信一體化步兵”（FELIN）系統(tǒng)[33]，包括多個(gè)型號(hào)的“三光合一”瞄準(zhǔn)鏡，既解決單兵間的協(xié)同/聯(lián)合作戰(zhàn)問(wèn)題，也解決單兵與其他軍、兵中的聯(lián)合作戰(zhàn)問(wèn)題，包括對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)進(jìn)行定位，引導(dǎo)空中火力或后方的炮兵對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確打擊等。

在“未來(lái)士兵”系統(tǒng)中使用新型的雙目增強(qiáng)夜視鏡，如圖23所示[34]，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)將武器上各類(lèi)瞄準(zhǔn)鏡獲取的信息傳輸給士兵佩戴的夜視鏡，并通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在頭盔顯示器上呈現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的可見(jiàn)光/微光/熱成像視覺(jué)，一是將增強(qiáng)戰(zhàn)場(chǎng)意識(shí)能力，二是實(shí)現(xiàn)“所見(jiàn)即所射”，即士兵看見(jiàn)目標(biāo)后無(wú)需舉槍瞄準(zhǔn)即可射擊。在城市和叢林中，或是視界不好，或是能見(jiàn)度低，往往看見(jiàn)目標(biāo)時(shí)都近在咫尺，來(lái)不及舉槍進(jìn)行瞄準(zhǔn)射擊。

圖23 新型的雙目增強(qiáng)夜視鏡使用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)融合武器瞄準(zhǔn)鏡與士兵佩戴的夜視鏡，給士兵呈現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的可見(jiàn)光/微光/熱成像視覺(jué)[34]Fig.23 New enhanced night vision goggles uses wireless technology to merge the weapon sight with day/night vision,thermal augmented reality to the soldier's view[34]

4 結(jié)語(yǔ)

只要有占領(lǐng)和控制任務(wù)的地面作戰(zhàn)就一定會(huì)出動(dòng)地面部隊(duì)，一定會(huì)有單兵作戰(zhàn)，包括遂行戰(zhàn)場(chǎng)觀(guān)察、偵察與目標(biāo)監(jiān)視、目標(biāo)定位與激光指示、輕武器“精確射擊”、狙擊作戰(zhàn)、與隱蔽物后/塹壕中的目標(biāo)交戰(zhàn)、夜間跳傘和機(jī)降作戰(zhàn)、夜間作戰(zhàn)、在黑/昏暗的室內(nèi)/地下空間作戰(zhàn)、在低能見(jiàn)度環(huán)境作戰(zhàn)等多樣化任務(wù)。在上述需求的驅(qū)動(dòng)下，原來(lái)只具備簡(jiǎn)單夜間觀(guān)察和瞄準(zhǔn)的單兵夜視鏡，已經(jīng)發(fā)展成集成了具有成像、測(cè)距、定位、計(jì)算、信息融合、火控解算、無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)葟?fù)雜功能的微小型高性能光電系統(tǒng)，大幅度提高單兵在聯(lián)合作戰(zhàn)中的地位和作用。