曹春年 李煒芃

【摘要】為解決空中近距離對掛載爆炸物的目標(biāo)攻擊時造成載機(jī)嚴(yán)重?fù)p傷和對多目標(biāo)攻擊時造成空中相撞，提出采用5.8毫米轉(zhuǎn)管機(jī)槍為打擊載荷，研發(fā)機(jī)載輕武器智能火控系統(tǒng)，構(gòu)建智能機(jī)載武器站。機(jī)載武器站主要由武器站本體、人機(jī)操控終端、輔助裝置等組成。武器站本體為機(jī)載武器站的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要包含武器、槍架、伺服驅(qū)動單元、射擊控制單元等，用于完成規(guī)定的打擊任務(wù)要求；人機(jī)操控終端為機(jī)載武器站的控制核心單元，主要用于接收外部來的目標(biāo)指示信息，進(jìn)行諸元解算，控制武器站本體實現(xiàn)對多目標(biāo)的精確打擊。

【關(guān)鍵詞】輕武器智能火控系統(tǒng)∣蜂群∣自動識別、跟蹤

一、研發(fā)背景

傳統(tǒng)的輕武器射擊過程全部是由人操作槍械完成的，其目標(biāo)搜索、瞄準(zhǔn)、擊發(fā)過程都是由經(jīng)過長時間專業(yè)訓(xùn)練的有豐富射擊經(jīng)驗的槍手來承擔(dān)。

目前，用于火炮射擊瞄準(zhǔn)的火控系統(tǒng)有很多，用于輕武器射擊的光電火控系統(tǒng)也在快速發(fā)展。將自動跟蹤火控系統(tǒng)微型化就可以構(gòu)建輕武器的光電火控系統(tǒng)。

輕武器的光電火控系統(tǒng)指的是能夠精確測定目標(biāo)距離、能自動計算所需射擊高低角和提前角，并自動顯示正確瞄準(zhǔn)分劃的輕武器瞄準(zhǔn)系統(tǒng)。它既區(qū)別那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有伺服機(jī)構(gòu)、可自動調(diào)整武器射向、用于坦克和火炮的射擊指揮火控系統(tǒng)，又區(qū)別于構(gòu)造比較單一的各類光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡。輕武器光電火控系統(tǒng)通常由白光瞄準(zhǔn)鏡（或微光瞄準(zhǔn)鏡）、激光測距機(jī)、彈道計算機(jī)、分劃顯示裝置等組成，有的還裝有夜視器件、測角器件等附屬裝置[1]。其工作原理是：射手先用激光測距機(jī)測定目標(biāo)距離。距離數(shù)據(jù)被自動輸入到彈道計算機(jī)。計算機(jī)根據(jù)存儲的彈道數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，算出命中目標(biāo)所需的射擊高低角，并顯示出正確的分劃瞄準(zhǔn)位置。射手可以據(jù)此進(jìn)行瞄準(zhǔn)射擊。對裝有測角器件的光電火控系統(tǒng)，射手在測距的同時，還要測量出運(yùn)動目標(biāo)的角速度。計算機(jī)計算出所需射擊提前量，并控制分劃在正確的位置顯示，使該分劃既裝定了所需射擊高度角，又裝定了射擊提前角。

與傳統(tǒng)的各種白光、微光等光電瞄準(zhǔn)鏡相比，輕武器光電火控系統(tǒng)具有更多優(yōu)點(diǎn)。

首先，光電火控系統(tǒng)精度更高，可極大提高輕武器裝備的作戰(zhàn)效能。其次，光電火控系統(tǒng)瞄準(zhǔn)更快捷，使用方便。另外，光電火控系統(tǒng)的系統(tǒng)集成化更高，功能更完備。

盡管槍械的技術(shù)水平不斷進(jìn)步，但是射擊效果由于受到很多因素的影響而不是很穩(wěn)定，其中對其精度影響最大的就是人為因素。由于人本身心臟的跳動造成的抖動，再加上擊發(fā)時手扣槍機(jī)造成的振動，都會使槍體出現(xiàn)顫動[2]。由于狙擊槍與被射目標(biāo)之間的距離是比較遠(yuǎn)的，一般狙擊槍的有效距離是500m，某些大口徑的狙擊槍射程可以達(dá)到2000m，在這種距離上，槍體非常微小的顫動都會造成很大的射擊偏差。拿1000m 之外的目標(biāo)來說，假設(shè)槍管長0.5m，那么抖動1mm 就會使得彈著點(diǎn)偏離目標(biāo)點(diǎn)至少0.5m。另一方面，再精密的機(jī)械設(shè)備都會存在制作上的工藝偏差，因此槍械和瞄準(zhǔn)器材或多或少都會有偏差。因此一個穩(wěn)定的平臺是很重要的。

由此可以看出，能否對射擊過程中不穩(wěn)定和不方便的原始方式進(jìn)行改進(jìn)，對射擊過程進(jìn)行數(shù)字化改造，從而將以前的復(fù)雜龐大的工程簡化，利用計算機(jī)的計算能力和控制裝置的穩(wěn)定性來輔助射手更加準(zhǔn)確地?fù)糁心繕?biāo)，成為輕武器智能化作戰(zhàn)關(guān)注的重難點(diǎn)問題。

二、機(jī)載輕武器智能火控系統(tǒng)簡介

輕武器智能火控系統(tǒng)是一套將電子武器攝像機(jī)與人工智能相結(jié)合的設(shè)備，既可以發(fā)揮傳統(tǒng)微型電腦的功能，提供彈道的計算，同時人工智能又可以進(jìn)行多目標(biāo)自動識別、自動跟蹤，可對目標(biāo)連續(xù)勾畫輪廓，連續(xù)計算目標(biāo)運(yùn)動軌跡，連續(xù)測算射擊諸元，連續(xù)在瞄準(zhǔn)屏幕上顯示瞄準(zhǔn)點(diǎn)，以提高操控人員對目標(biāo)的搜索發(fā)現(xiàn)、打擊的準(zhǔn)確性[3]。

智能火控系統(tǒng)將對電子武器攝像機(jī)拍攝到的目標(biāo)進(jìn)行評定，列出危險度優(yōu)先級，從而實現(xiàn)自動識別、自動跟蹤、距離測算、彈道測算、瞄準(zhǔn)增強(qiáng)、瞄具視覺增強(qiáng)等多種功能。

三、應(yīng)對“蜂群”類目標(biāo)考慮

密集攔截即采用密集的速射武器攔截集群目標(biāo)，它是較為傳統(tǒng)的攔截方法，但也是最實用的方法。在應(yīng)對“蜂群”類目標(biāo)作戰(zhàn)中，如將輕武器智能火控系統(tǒng)與多管小口徑轉(zhuǎn)管機(jī)槍集成交聯(lián)，并采集機(jī)載雷達(dá)和火控系統(tǒng)的目標(biāo)數(shù)據(jù)，將形成三位一體的空中近距防空系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)多目標(biāo)自動搜索、探測、評估、跟蹤、鎖定和攻擊威脅目標(biāo)（如空飄氣球、無人機(jī)、有人駕駛航空器等），它也可以與現(xiàn)役的其他作戰(zhàn)系統(tǒng)和火控系統(tǒng)結(jié)合使用。

輕武器智能火控系統(tǒng)增加了載機(jī)空中近距防御能力，成功解決了末端攔截“蜂群”類目標(biāo)的全自動作戰(zhàn)決策難題，打破了技術(shù)封鎖，成為主戰(zhàn)裝備的護(hù)身甲胄，該系統(tǒng)設(shè)計考慮由一部搜索雷達(dá)、一部跟蹤雷達(dá)、一部光電探測裝置、一臺計算機(jī)和一挺6管5.8毫米轉(zhuǎn)管機(jī)槍組成，以三位一體的方式，布置在主戰(zhàn)武器平臺上，以自備的方式對目標(biāo)進(jìn)行搜索、捕獲、跟蹤和威脅判斷，對目標(biāo)的航向、航速、高度、位置以及飛行軌跡進(jìn)行不間斷修正，最終由射手判定目標(biāo)屬性并決策射擊，射擊后同時跟蹤所發(fā)射彈丸，實現(xiàn)高精度的火控修正（就好比投籃的過程中不斷根據(jù)籃球與籃筐的相對位置修正下一次投籃，最終成功將籃球投入籃筐，而不是一直朝著籃筐亂投，從而成功提高了命中率）[4]。當(dāng)計算機(jī)發(fā)現(xiàn)一個目標(biāo)被擊中以后，那么轉(zhuǎn)向跟蹤另外一個目標(biāo)，整個系統(tǒng)采取密集防御，在主戰(zhàn)裝備周圍形成強(qiáng)大的火力網(wǎng)，構(gòu)成密集的防護(hù)層，以“密集彈幕”攔截入侵的“蜂群”類目標(biāo)，達(dá)到“發(fā)現(xiàn)即摧毀”的作戰(zhàn)企圖。同時，該系統(tǒng)加裝的光電探測裝置可以有效應(yīng)對“蜂群”目標(biāo)強(qiáng)電磁干擾，有效提高作戰(zhàn)效能。現(xiàn)代近防系統(tǒng)攔截目標(biāo)的理想距離是在1500米左右，對目標(biāo)實施攔截后，致力于在500米以外將其擊毀，這樣才不至于被擊毀后仍有高動能的殘骸對本機(jī)造成損害。

戰(zhàn)爭史告訴我們：有矛就有盾。雖然“蜂群”類目標(biāo)具有智能化、無人化、自主化等技術(shù)優(yōu)勢，具有小型化、數(shù)量多、成本低的作戰(zhàn)優(yōu)勢，但同時也存在機(jī)動能力弱、防護(hù)能力弱、網(wǎng)絡(luò)信號弱等問題。因此，可針對這些弱點(diǎn)，采取有效反制措施來應(yīng)對“蜂群”威脅。對抗“集群作戰(zhàn)”的技術(shù)，除以上密集攔截外，適用于打擊“蜂群”類目標(biāo)的手段還有以下方面。

1.搗毀蜂巢

用于集群作戰(zhàn)的“蜂群”類目標(biāo)“腿太短”，不得不利用較大的空中平臺或地面平臺將目標(biāo)載到距離任務(wù)區(qū)較近的空域進(jìn)行投放，這個運(yùn)載平臺就是“蜂群”類目標(biāo)的“蜂巢”。根據(jù)“蜂群”這一作戰(zhàn)特點(diǎn)，可在各種預(yù)警探測系統(tǒng)的支持下，盡早發(fā)現(xiàn)敵運(yùn)載平臺，然后運(yùn)用綜合火力對運(yùn)載平臺實施全方位打擊，力爭摧毀敵“蜂群”載體或?qū)⑵鋽r截在投放空域之外，使其難以實施“蜂群”作戰(zhàn)。

2.電磁癱瘓

“蜂群”內(nèi)的目標(biāo)從組成上來講，純粹就是一個電子組件和芯片的結(jié)合體。因其追求小型化、低成本，故在電磁防護(hù)能力上較弱，可采取電磁攻擊的方式，使“蜂群”毀癱。一是運(yùn)用微波彈、電磁脈沖彈等定向能武器進(jìn)行抗擊，通過瞬時大功率的電磁脈沖或微波能量，擊穿或燒蝕電子組件，使“蜂群”單體失能，從而達(dá)成摧毀“蜂群”的目的。二是運(yùn)用地面大功率電子干擾力量，對低空的無人機(jī)“蜂群”進(jìn)行持續(xù)大功率的電子干擾和壓制，阻遏其通信鏈路，使其無法接收和傳輸相關(guān)指令而失控，從而癱瘓“蜂群”。

3.控制劫持

“蜂群”通信所使用的是開放式無線網(wǎng)絡(luò)，而且信號微弱，極易被干擾和壓制。針對這一薄弱點(diǎn)，可采用網(wǎng)絡(luò)入侵的方式進(jìn)行抗擊。首先，電子戰(zhàn)飛機(jī)抵近“蜂群”，實施針對性電子干擾、壓制或欺騙，切斷“蜂群”內(nèi)部以及與指控中心的通信聯(lián)系。然后，運(yùn)用像“蘇特”系統(tǒng)一樣的無線網(wǎng)絡(luò)注入技術(shù)，向“蜂群”的自主系統(tǒng)注入控制指令或病毒，進(jìn)而俘獲或使其自毀。

今天的戰(zhàn)爭已不同于昨天的戰(zhàn)爭，明天的戰(zhàn)爭也不會是今天戰(zhàn)爭的重復(fù)。隨著信息化作戰(zhàn)向縱深發(fā)展，智能化戰(zhàn)爭正在加速來臨，胸懷遠(yuǎn)大志向、瞄準(zhǔn)科技前沿、聚焦戰(zhàn)場需要、深謀制衡手段，以自主研發(fā)作戰(zhàn)系統(tǒng)為基點(diǎn)，前瞻布局人工智能、仿真模擬、自動瞄準(zhǔn)、防御蜂群等一系列子系統(tǒng)建設(shè)，是我們有志青年自力更生、艱苦奮斗的決心干勁，也是我們大力協(xié)同、勇于攀登的創(chuàng)新銳氣，更是我們一不怕苦、二不怕死的戰(zhàn)斗精神。

參考文獻(xiàn)

[1]王沛，夏柳，蔡歡喜.工程塑料在輕武器上的應(yīng)用及發(fā)展[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2022（13）.

[2]王璽，何麗，杭立杰.特種車輛輕武器毀傷效應(yīng)試驗研究[J].兵器裝備工程學(xué)報，2021（2）.

[3]虛擬樣機(jī)技術(shù)及其在輕武器研制中的應(yīng)用[J].計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)報，2006（6）.

[4]苑大威，賈飛，李坤.輕武器協(xié)同仿真模式設(shè)計與實現(xiàn)[J].兵器裝備工程學(xué)報，2020（9）.

（作者單位：93427部隊）