侦察机的法宝

第一次世界大战中，飞机将原本骑马的侦察兵送到了空中。从此侦察兵拥有了“居高临下”的视角，让敌方的军队尽收眼底。那时，飞行员的眼睛和机载照相机成了侦察机的主要武器。飞行员用肉眼判断，并用相机将有价值的目标拍摄下来，再返回营地冲洗胶卷。这样的方式虽然看似原始和低效，但胶卷相机性能稳定，一直都在延续使用。自上世纪六七十年代以后，随着科技的不断进步，侦察机的法宝也不断更新升级。现代侦察机的机载设备一般由侦察系统和数据传输系统两部分组成。而侦察机起到的作用也远非当年的“飞机+相机+人眼”能比。高效的侦察系统不仅可以在短时间内同时发现并跟踪多个目标，而且还可以通过侦察机功能强大的数据传输系统向各级指挥官提供实时的侦察情报信息，为各级指挥员的决策奠定信息基础，从而大幅提升整个航空武器装备系统的体系感知能力、精确远程打击能力、抗毁突防能力和生存能力。

机载侦察系统

侦察就要首先搞清楚目标的一些特征。侦察系统利用目标反射、散射或者辐射出的电磁、光、热、声等能量信号，获取目标特征信息，测定目标位置和运动参数，判断目标的属性和类别等，从而形成一幅完整的战场态势图。机载侦察系统的发展经历了从早期简单的昼间侦察到今天的全天候、全天时、大方位、全频段侦察的演变历程，其中具体涉及到光电传感器、信号情报传感器和机载监视与侦察雷达等。

光电传感器

20世纪60年代以前，机载侦察系统主要采用的是光电传感器，基本上包括可见光传感器、红外传感器和激光传感器几种。

可见光传感器是利用地面或者各种物体对阳光、月光的反射差异来探测和发现目标。文章开头提到的胶卷式照相机算是最早装备的一种机载可见光传感器了。后来又相继出现了光电推扫式扫描相机、光电全景扫描相机和光电分幅式相机等光学照相机。其中，光电分幅式相机拍摄图像质量很高，而且在机内还可加装红外传感器使工作范围由可见光扩展到红外线，并具有立体成像的能力。较典型的如美国的CA-260、CA-26 1、CA-265和CA-270等设备。此外，电视摄像机是除航空相机外使用比较广泛的另一种机载光电传感器。随着电子元器件水平的不断提高，现在的机载摄像机不但体积小、重量轻、功耗低、灵敏度高而且还耐抗冲击和震动。

与可见光传感器相比，红外传感器不，仅可以工作在可见光波段，而且能在夜间利用物体本身发出的红外辐射信号进行探测和监视。此外，红外传感器具有空间分辨率高、探测和识别距离远等特点。目前，红外传感器是最为常用的夜间无源成像传感器。

早期的红外传感器体积和重量大、可靠性低，而现在的传感器将红外敏感元件和电荷耦合器件等信号处理电路集成在同一个芯片上，一次完成成像探测、积分、滤波和多路转换功能。新型红外成像器不仅体积小、重量轻、可靠性高，而且具有更高的灵敏度和分辨率以及更远的作用距离。

机载激光传感器属于主动式传感器，目前主要有激光测距仪、激光雷达等。激光测距仪是根据激光波束从目标反射回来的时间来探测目标的距离，至今已经发展了三代。第一代激光测距仪采用的是红宝石激光器和光电倍增管，这一代的测距仪仅仅是解决了从原理到应用的问题，其工作效率低、隐蔽性差而且体积庞大；第二代激光测距仪采用的是钕激光器和硅光电二极管，在工作效率和隐蔽性方面有所提高。不过第二代激光测距仪发射的1.06微米波长的光束可经人眼聚焦进入视网膜，若不采取防护措施可使人眼永久致盲；第三代激光测距仪解决了人眼的安全问题，如美军研制的“蓝汀”目标瞄准吊舱就应用了第三代激光测距仪对目标进行距离测定。

激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物，其原理和激光测距仪类似。激光雷达可以精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状，并对目标进行探测、识别、分辨和跟踪。其测量范围比微波雷达更广、抗干扰能力更强，有望成为重要的侦察手段。但是，激光雷达的技术难度很高，至今尚未成熟，而且在恶劣天气时性能下降，也使其应用受到一定的限制。目前，激光雷达大都用于飞行器低空飞行时躲避障碍物。

信号情报传感器

信号情报(SIGINT)传感器是指对电磁辐射进行截获、表征、处理和分析的传感器，可以实现包括探测、方向确定、信号复制、地理定位和自动信号识别等在内的功能。一般来说，硬件部分由天线、接收机和处理器三个部分组成，天线可以由信号情报系统单独使用，也可以和其他系统共用。其中，电子情报主要是通过截获和分析敌方雷达信息获得，通信情报主要是通过截获敌方语音通信和数据通信的信息。

机载信号情报传感器的种类很多。如由P-3C改装而成的EP-3E电子侦察飞机，其装备的信号情报传感器就有AN／ALD－9(v)测向仪、AN／ALR-44“干扰”接收机、AN／ALR-76雷达信号侦察系统、AN／ALR-81(V)电子情报侦察系统、AN／ARR－81通信情报侦察接收机等。现役的机载信号情报传感器多数都是专门为某一特定平台设计的，不是通用的。目前，美军已经启动了一些通用的信号情报系统计划，如美国空军的高级信号情报有效载荷(ASIP)计划和美国陆军的战术信号情报有效载荷(TSP)计划。这些计划虽然还都处于开发阶段但正逐步趋向于成熟，部分信号情报传感器已经进入装备。

机载监视与侦察雷达

20世纪60年代以后，机载监视与侦察雷达由于能够克服光电传感器探测距离短、受云雾雨雪气象条件限制等弱点而得到了较好的发展。机载实孔径侧视雷达是机载监视和侦察雷达最早使用的体制。它利用雷达载机的前进运动对飞机下方两侧地带进行扫描，实现对目标的成像。但实孔径侧视雷达由于受天线长度和波长的限制，分辨率不是很高，难以满足现代战争的需求。解决这一问题的唯一途径就是采用合成孔径雷达(SAR)技术。

合成孔径雷达采用侧视天线阵，利用载机向前运动的多普勒效应，使多阵元合成天线阵列的波束锐化，从而提高雷达的分辨率。它用飞机航迹仿真特大天线或孔径，向目标发射信号并测量回波能量，利用多普勒效应构成高分辨率图像，各像素的亮度代表雷达能量返回天线的强度。同时，飞机速度越快，多普勒频移越大，距离分辨率也就越高。逆合成孔径雷达(ISAR)是利用目标而不是载机(发射机)移动造成的多普勒效应来产生合成孔径，导出相对载机的周期性移动。再通过自动数据处理方法对目标特征进行识别、分类，从而形成运动目标指示能力。

综合传感器系统

综合传感器系统技术所涵盖的不仅仅是指硬件方面的综合集成技术，还包括软

件方面的信息融合技术。机载侦察系统向多用途、综合化方向发展的趋势是不可逆转的。因为，在复杂的战场环境中，任何一种单独的传感器是很难具备昼夜、全天候和全方位的战场探测功能的，从而无法满足现代战争对战场信息的需求。此外，对各个独立的机载传感器进行综合也是为了适应用户对进一步降低机载侦察系统成本、体积、重量和功耗等的需求。

综合传感器侦察系统就是把前视红外，电视摄像机、激光测距／照射器、合成孔径雷达等两三种传感器集成，形成多任务探测系统。它能取长补短，充分利用各种传感器的优点和应用范围，在小视场内观察目标，在大视场内监视战场情况。例如，电视摄像机和前视红外两种无源成像设备结合就能够昼夜24小时执行监视和侦察任务；如再与激光测距仪相结合，无源探测系统就升级为精确制导武器瞄准系统，极大地提高了机载平台在战场上的任务能力。比较典型的机载综合传感器系统有U-2飞机的“高级眼镜”侦察系统、“捕食者”无人机的“天球”多传感器监视系统、AN／AAS－52多频谱瞄准系统和“全球鹰”的综合传感器系统(ISS)等。

以雷声公司为RQ-4A Block10“全球鹰”研制的基本型ISS为例，它由位于机头下方的光电／红外组合传感器和位于光电／红外组合传感器后方的合成孔径雷达组成。其中，红外传感器是在AN／AAQ－16B直升机红外传感器系统的基础上改进的；合成孔径雷达采用的是休斯公司高清晰度成像合成孔径雷达(HISAR)商用系统的成品硬件，可以同时和光电传感器或者红外传感器一起工作。“全球鹰”在空中巡逻飞行24小时，传感器系统可以覆盖13.7万平方千米的区域。数据传输系统

侦察系统成功获取目标情报仅仅算将侦察任务完成了一半，另一半的任务就是将信息及时准确的传回。也就是说，侦察机起到的作用已远非过去意义上的高空拍照那么简单了。在如今的信息化战争中，侦察机的机载侦察系统已经与指挥控制系统、火力打击系统等作战要素链接在一起构成了一个有机的信息网络系统。这张信息网成为了作战力量的“黏合剂”和“倍增器”。而机载战术数据链系统便是现代化通讯网络的纽带。

战术数据链的建设始于20世纪50年代，首先是装备于地面防空系统和海军舰艇，之后才逐步应用到飞机上。大家最为熟悉的数据链系统可能是美国的link 16数据链。Link 16是一种先进的通信、导航与识别系统，分别用于飞机、舰艇、地面部队以及小型无人飞机。Link 16系统具有快速、机动、无线、多用户等特点，将侦察机、舰艇、作战飞机、地面部队和指挥控制等系统有机地链接集成，完成了战术数据的采集、传输、处理和飞机控制、武器制导等功能，不但实现了战场信息的共享、飞机探测距离的延伸和战场态势的实时监视，而且有效地提高了部队协同作战能力和战场生存能力。目前，Link16已被美国和北约选定为战区导弹防御(TMD)的主要战术数据链，并装备在美国、北约和日本等国的多种平台上。不过，Link 16数据传输效率较低，仅能进行文本信息交换，不能实时传输图像、视频和信号等大信息量数据。这样的数据传输系统就明显滞后于侦察系统。

这种数据链滞后现象引起了很多国家的重视，因此宽带数据链的概念应运而生。宽带数据链传输率很高，能够实现视频和高分辨率图像的高速传输。20世纪90年代美国国防部发展了一种名为CDL的通信系统。通过CDL，侦察机、无人机等平台可以将光电、红外、合成孔径雷达等传感器所获取的图像、视频和信号等信息传输到预警机、地面控制站或者舰艇。不过，CDL只适用于U-2、“全球鹰”等大型战略侦察机，不适合小型战术平台。美国国防部又提出了TCDL研究计划。TCDL最初是针对“捕食者”这样的战术无人机而设计的。后来，TCDL又扩展到了其他有人驾驶和无人驾驶空中侦察平台，例如“护栏”RC，12、“铆钉”RC，135、“猎人”、“先锋”、E-8C、海军P-3飞机、SH－60直升机和陆军低空机载侦察系统等。

除此之外，美军研制的“战术瞄准网络技术”(TTNT)也可能是未来数据链的发展方向。TTNT是一种高速、低时间延迟的通信链路，可以保证信息在作战平台之间传递时不出现或者少出现时间延迟。据报道，飞机一旦装备TTNT，就具有向其他平台以及地面中心高速传输战术数据／战场态势感知图像、视频的能力，又能避免被敌方的被动无源射频传感器探测到。

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