國外單兵熱成像裝備的現狀與發展趨勢

續上節

2 單兵作戰使用場景

在現代區域性戰爭中，單兵熱成像裝備的典型作戰使用場景有觀察與偵察、目標定位與鐳射指示、輕武器瞄準、在預設固定陣地的狙擊作戰、輕武器對視界和障礙物後目標的精確射擊、“未來士兵”作戰系統等。

2.1 戰場觀察與偵察

單兵使用行動式熱像儀（Portable Thermal Imager）進行夜間和低能見度條件下的觀察和偵察，也可用於發現偽裝目標，實際上熱像儀在白天一樣可以使用。當便攜式熱像儀重量較大時，採用三腳架支撐使用（圖7）。

圖7 俄羅斯陸軍裝備的“貓頭鷹”-4（Сыч-4）手持鐳射測距-熱像儀

如圖7所示 俄羅斯陸軍裝備的“貓頭鷹”-4（Сыч-4）手持鐳射測距-熱像儀，可用三角架支撐是行動式的特徵（圖片來自www.arms.expo.ru）

2.2 目標定位和引導打擊

除觀察和偵察外，手持熱像儀（Hand-Hold Thermal Imager）（圖8）還可以通過與方向盤、衛星定位儀、鐳射測距機、鐳射目標指示器等組合使用（圖9），解決確定目標角座標和距離的問題，可以引導半主動鐳射精確制導武器對高價值目標進行精確打擊。

如圖9所示 “索菲”手持熱像儀（右）可與方向盤、衛星定位儀、鐳射測距機、鐳射目標指示器等組合使用，解決士兵在前沿進行偵察、確定目標位置和引導半主動鐳射精確制導武器打擊高價值“點目標”的問題（圖片來自www.v2.hrvatski-vojnik.hr ）

2.3 特種作戰和夜間作戰

頭盔式熱像儀（Helmet Thermal Imager）除解決士兵在夜間（也可以在白天）和低能見度條件下的觀察、偵察等問題外，還解放士兵的雙手用於操作武器裝備，例如使用輕武器進行瞄準和射擊、駕駛車輛等。為提高士兵的射擊精度，在槍身上安裝鐳射指示器發射近紅紅鐳射（例如波長808nm），同時頭盔式熱像儀集成了微光夜視模組（圖10），士兵能從微光夜視模組的影象中看到槍身上鐳射指示器照射在目標上的近紅外光斑，這相當於瞄準了目標，可以進行射擊，這種瞄準模式稱為間接瞄準。

如圖10所示 圖為美國單目鏡式AN/PVS-20增強型頭盔夜視儀，包括微光夜視儀（上）和非製冷長波紅外熱像儀（下）兩個模組整合在一個殼體內，不用時整體向上翻起，用於解決解放士兵雙手的問題，解決士兵在夜間和低能見度條件下的觀察問題。士兵使用的槍上集成了鐳射指示器，和微光夜視儀一起實現間接瞄準和精確射擊（圖片來自ja.wiki.org）

2.4 輕武器瞄準射擊

可見光瞄準鏡提高輕武器射擊精度的主要因素有兩個：看得更清楚——可見光瞄準鏡的物鏡孔徑比人眼的大1個數量級，因接收了更多的光子能量而產生明亮的像；看得更清楚且可以測量距離——可見光瞄準鏡具有放大作用（典型值為8×），並可用密位測距分劃線測量至目標的距離以修正射表。熱瞄鏡（圖11、12）除具有與可見光瞄準鏡的功能外，還解決了在夜間（也可以在白天）和低能見度條件下的觀察、瞄準和精度射擊的問題。

圖11 MP7型衝鋒槍只安裝熱瞄鏡，士兵可用其在晝夜對目標進行精度射擊（圖片來自www.defense-updata.com）

在夜間和低能見度（例如在煙、塵、霧、霾等）條件下，人眼不能看見目標，故單兵不能使用輕武器配的白光瞄準鏡進行搜尋、瞄準和射擊。因此，如果具備在晝夜和低能見度條件下觀察、搜尋目標的能力，即可提高單兵作戰效能。單兵裝備的輕武器包括突擊步槍、衝鋒槍、輕機槍、狙擊步槍（圖13）、火箭筒、無後座力炮（圖14，圖15）、行動式反坦克導彈（圖16）和防空導彈（圖17）武器系統等。不同輕武器的作戰目標、射程不同，因此發展了可與輕武器配套的輕型、中型和重型武器熱瞄鏡。

如圖13所示 圖為法國陸軍的一個3人作戰小組，其中1名士兵裝備配“劍”（Sword）觀察-火控型狙擊步槍瞄準鏡-FR-F2型7.62mm口徑狙擊步槍——對800m以內目標精確的點殺傷，1名士兵裝備配熱瞄鏡的“米尼米”輕機槍——對1000m以內目標面殺傷，1名士兵裝備“法瑪斯”突擊步槍用於掩護狙擊手和機槍手（圖片來自www.news.xinhuanet.com）

如圖14所示 左圖為安裝法國晝夜型熱成像“劍”（Sword）瞄準鏡的M3式“卡爾•古斯塔夫”（Carl Gustav）無後坐力炮，可在晝夜和低能見度條件下瞄準目標射擊

如圖16所示 FGM-148“標槍”（Javelin）行動式反坦克導彈武器系統火控系統（指令發射單元）的熱成像通道採用掃描成像的長波紅外熱瞄鏡，可在晝夜和低能見度條件下截獲目標，為導彈發射解算和裝訂射擊諸元（圖片來自www.gtaforums.com）

如圖17所示 FIM-92“毒刺”（Stinger）行動式防空導彈武器系統配備AN/PAS-18熱瞄鏡，可在晝夜和低能見度條件下引導導彈的紅外導引頭在發射前截獲目標（圖片來自www.funny-pictures.picphotos.net）

為發揮熱瞄鏡的效能，其作用距離應與大於輕武器的射程，至少與之相當。因此，根據作用距離的不同，熱瞄鏡通常分為三類：輕型熱瞄鏡（Light Weapon Thermal Sight， LWTS）、中型熱瞄鏡（Medium Weapon Thermal Sight，MWTS）和重型熱瞄鏡（Heavy Weapon Thermal Sight，HWTS），例如美國雷神（Raytheon）公司生產的AN/PAS-13E系列熱瞄鏡（圖18）。

如圖18所示 美國雷神（Raytheon）公司生產的AN/PAS-13E系列非製冷熱瞄鏡，配不同的紅外光學鏡頭和非製冷紅外焦平面探測器即構成輕型（LTWS）、中型（MTWS）和重型（HTWS）非製冷熱瞄鏡，具有雙視場和3倍電子放大倍率，裝備各種不同射程的輕武器；除作為熱瞄鏡外，也可作為手持式熱像儀單獨使用（圖片來自www.nitevis.com）

2.5 狙擊作戰

狙擊作戰是步兵使用狙擊步槍對視界內、距離1000m級的目標進行精確打擊的一種作戰方式。2012年11月11日白天，英國陸軍的一名狙擊手使用L115A3狙擊步槍擊斃2名塔利班士兵，經GPS精確測量的距離為2475m。但在晝夜和低能見度條件下進行狙擊作戰，就需要配備熱瞄鏡（圖19）。狙擊手使用狙擊步槍熱瞄鏡搜尋目標效率低，需要一個手持熱像儀搜尋目標，提供方位指示和測距。

如圖19所示 2人小組進行狙擊作戰的場景，狙擊手使用“增程高效能同軸狙擊步槍熱瞄鏡”（HISS-XLR）（左）搜尋目標效率低，需要副射手使用“偵察”V型（Recon V）手持熱像儀（右）搜尋目標，提供方位指示和測距（圖片來自www.flir.com）

2.6 輕武器光電瞄準-鐳射測距-火控系統

目前，輕武器也提出了裝備光電瞄準-鐳射測距-火控系統的需求，主要原因是當射程增大（例如超過2000m）後，依靠人眼進行觀察和瞄準的作戰效能大幅度降低。輕武器的光電瞄準-鐳射測距-火控系統（圖20、21）除解決了士兵在夜間（也可以在白天）和不良氣候/低能見度條件下的觀察、精確測距的問題外，還解決了射擊諸元的計算和顯示問題，普通士兵使用輕武器即可進行精度射擊，是單兵系統的一個重要組成部分。

如圖20所示 美國陸軍的MK-47型“打擊者”（Striker）40mm自動榴彈發射器是射程2200m的面殺傷武器，裝備了AN/PWG-1“輕型視訊瞄準鏡”（Lightweight Video Sight），包括電視、第三代微光夜視視儀和鐳射測距機、彈道計算機和顯示器，並與AN/PAS-13重型熱瞄鏡（左上）組成完整的分置式光電瞄準-鐳射測距-火控系統（圖片來自www.firearmsworld.net， kitup.military.com）

如圖21所示 XM25榴彈發射器採用了一體化光電瞄準-鐳射測距-火控系統，解決了射擊諸元的計算和顯示問題，使普通士兵能夠在夜間（也可以在白天）和低能見度條件下使用輕武器進行高精度射擊（圖片來自www.defense.org）

由“三光”瞄準鏡構成輕武器火控系統後，射手通過可見光、紅外通道發現和識別目標，使用鐳射進行測距，測量資料經彈道計算機解算後形成射擊諸元並在顯示器上直接顯示出瞄準點，使普通士兵也能像專業狙擊手一樣進行高精度射擊。2014年，美國國防部（DARPA）提出計算武器光學（Computational Weapon Optic，CWO）計劃，開發“超級智慧瞄準鏡”（Super Smart Scope，3S），配備先進的熱成像和夜視裝備以強化場景感知和定向能力（圖22），配置彈道計算機及應用彈道軟體（Applied Ballistics software）、射頻同步（Radio synchronization）等。

如圖22所示 美國國防部在計算武器光學（CWO）計劃中開發“超級智慧瞄準鏡”，整合可見光、微光、熱成像和鐳射測距、彈道計算機及應用彈道軟體、射頻同步等多種功能為一體，使普通士兵也能像專業狙擊手一樣進行高精度射擊（圖片來自www.gizmodo.com.au）

使用輕武器進行視界和障礙物後的目標進行精確射擊時需要獲得至目標精確的距離，故在熱瞄鏡中整合鐳射測距機成為最優選擇，測量出目標的距離後即可解算出射擊諸元，這使熱瞄鏡順理成章的發展成輕武器光電火控系統。使用輕武器整合式光電火控系統，普通士兵也具有對視界和超視界目標進行精確射擊的能力。為此，美國發展了“晝夜目標截獲火控系統”（Target Acquisition Day/Night Fire-Control system——TA D/N FCS）用於XM25榴彈發射器,其原型是為現已放棄的XM29“理想單兵戰鬥武器系統”（Objective Individual Combat Weapon System——OICW）研發的（圖23）。

如圖23所示 引領世界單兵武器發展潮流的XM29“理想單兵戰鬥武器系統”（OICW），主要由5.56mm小口徑突擊步槍（下）、20mm自動榴彈發射器（中）和整合式光電火控系統（上）三大部分組成（圖片來自www.firearmworld.net）

在“晝夜目標截獲火控系統”（TA D/N FCS）中，集成了可見光瞄準鏡、非製冷熱成像模組、鐳射測距機/鐳射光點標示器、溫度和氣壓感測器、彈道計算機、引信裝訂裝置等。熱成像視訊通過反射鏡投影至可見光瞄準鏡、鐳射測距的資料、十字瞄準線和瞄準校正點均疊加在熱成像模組的微型顯示器上供士兵觀察，滿足晝夜作戰的要求（圖24）。

圖24 美軍已將配“晝夜目標截獲火控系統”（TA D/N FCS）的XM25榴彈發射器投入阿富汗戰場進行作戰使用驗證

美軍將“晝夜目標截獲火控系統”（TA D/N FCS）配置在XM25榴彈發射器，士兵使用時將十字瞄準線的中心壓住目標的瞄準點，然後進行鐳射測距，選擇爆炸點距目標的距離後自動對榴彈引信進行射擊諸元裝訂後發射。在接外接GPS接收機獲取目標的座標後，可對障礙物後的目標進行精確打擊。

如果利用“三光”瞄準鏡和電控槍架和控制鏈路，可以構成遙控狙擊步槍武器站，不需要士兵長時間埋伏在預設陣地上，在安全的地方即可進行狙擊作戰（圖25）。“三光”瞄準鏡是未來單兵武器系統的一個重要組成部分，既可以通過熱瞄鏡直接瞄準射擊，又可以通過看顯示器進行間接瞄準、射擊。

圖25 “三光”瞄準鏡與電控槍架和控制鏈路等結合起來即可構成遙控狙擊步槍武器站

如圖25所示 “三光”瞄準鏡與電控槍架和控制鏈路等結合起來即可構成遙控狙擊步槍武器站，不需要士兵長時間埋伏在預設陣地上，在安全的地方即可進行狙擊作戰；圖中的遙控大口徑狙擊步槍武器站的三光瞄準鏡採用分置式結構（圖片來自iask.sina.com.cn）

2.7 “未來士兵”作戰系統

“未來士兵”作戰系統是一個單兵資訊化作戰裝備系統，通過融合進入戰術網際網路，使單兵作為整個作戰系統中的一個資訊和作戰節點，解決戰場態勢感知、作戰計劃制定、協同/聯合作戰實施、保障補給等問題，並將單兵武器的作戰效能發揮至最大。在德國“短劍”（GLADIUS）新未來士兵計劃的系統中，共有8個型號熱成像裝備（圖26）。

如圖26所示 德國“短劍”（GLADIUS）新未來士兵計劃的系統組成，其中核心繫統（Core System）有一個“帶紅外模組夜視雙目鏡”（Night vision goggle with IR module），偵察裝備（Recce Equipment）有3型熱像儀，為6型輕武器配置了7型武器輔助裝備（Weapon Accessory Equipment）——熱瞄鏡（圖片來自www.defence-updata.com）

法國的“未來士兵”作戰系統稱為“裝備與通訊一體化步兵”（FELIN）系統，其中也包括多個型號的熱成像裝備。該系統既解決了單兵與單兵之間協同/聯合作戰的問題（圖27～29），也解決了單兵與其它軍、兵之間的聯合作戰問題，例如對戰場目標進行定位，引導空中火力或後方的炮兵對目標進行精確打擊。

如圖27所示 “三光”瞄準鏡是未來單兵武器系統的一個重要組成部分，圖為法國FELIN單兵武器系統，士兵在持槍瞄準時通過突擊步槍前握把上的按鍵即可操作熱瞄鏡（圖片來自www.defense-update.com）

如圖28所示 法國FELIN單兵系統熱瞄鏡的熱影象可以送到頭盔顯示器，實現士兵使用“法瑪斯”（FAMAS）突擊步槍進行間接瞄準、射擊（圖片來自www.militaryphotos.net）

如圖29所示 法國“未來士兵”作戰系統——“裝備與通訊一體化步兵”（FELIN）系統的一個作戰場景，臥倒在地面上的士兵使用“基姆”中程型（JIM MR）手持熱像儀進行觀察，指揮利用樹幹掩護、站立的士兵使用配晝夜型“劍”瞄準鏡的“法瑪斯”突擊步槍進行射擊（圖片來自www.sagem.com）

簡化版的“未來士兵”作戰系統可以實現士兵與輕武器結合後的“所見即所射”——即將熱瞄鏡與頭盔顯示器結合，使士兵看見目標後無需舉槍瞄準即可射擊（圖30、31）。在城市和叢林中，或是視界不好，或是能見度低，往往看見目標時都近在咫尺，來不及舉槍進行瞄準射擊。士兵看見目標就能射擊——“所見即所射”。