盖 强 胡 江

（海军大连舰艇学院 大连 116018）

1 引言

针对打赢未来海上高技术局部战争的需要，世界各国海军都把水面舰艇“由海对岸”的攻击能力看作其本身实力的体现，因此高度重视发展对岸上目标进行打击的舰载武器。其中中大口径舰炮具有效费比高、反应时间短、抗干扰性能好、射击持续时间长等优点，可以根据地面部队召唤，提供猛烈的海上火力支援，有效压制敌岸上兵力，摧毁敌火力点、通信侦察设施等关键目标，一直是舰载武器中重要的对岸火力支援武器［1］。

当前随着火箭助推、滑翔增程等技术在炮弹上的应用［2］，中大口径舰炮射程必将显著增大。在中大口径舰炮对岸射击过程中，特别是使用新型增程弹药对岸上目标远程火力打击时，由于受到地形遮蔽、舰艇观测器材性能限制等因素的影响，可能无法对岸上目标进行有效的射击观测，严重制约和影响武器系统作战效能的发挥。因此，未来应重视发展和使用舰载无人机、电视侦察弹、侦察卫星等观测手段，以满足中大口径舰炮远程对岸射击观测需求。

2 无人机观测

舰载无人机由于具有作战使用灵活、成本低、体积小、可有效避免人员伤亡等优势，因而受到各海军强国的青睐，成为重点发展的舰载武器装备。利用舰载无人机保障对岸射击观测，观测距离可以达到中大口径舰炮的最大射程，扩展了水面舰艇对岸上目标的观测范围，是具有良好应用前景的远程对岸射击观测方法［3］。

2.1 作战过程

舰载无人机射击观测的组织实施，一般是在对岸射击期间派出舰载无人机临空或前出到一定距离，按照规定的联络方式和定位方法，从空中观测预定打击目标的坐标和弹丸炸点情况，以无线电通信、数据链等方式为射击舰提供定位、校射参数和打击效果情报。

在中大口径舰炮执行对岸火力支援任务过程中，舰载无人机保障射击观测的作战过程为：

1）进行射击准备。射击舰在接收到上级火力支援任务后，立即组织舰炮武器系统所属人员，开始进行射击准备。同时利用舰艇导航系统不断测定射击舰经纬度坐标（λw、φw），迅速机动占领攻击阵位。

2）下达作战任务。舰炮指挥员向舰载无人机下达作战任务，明确目标的性质、位置和岸上地形、地貌情况，并指定舰载无人机的侦察区域、接敌航路等。

3）获取目标数据。无人机根据舰炮指挥员命令，从载舰上起飞，到达预定空中位置对岸上目标实施观测、跟踪。在获取岸上目标的数字图像后，经过初步处理，通过无人机综合通信系统发送到舰载无人机控制与处理设备。舰载无人机控制与处理设备对无人机传送过来的目标信息和数据进行评估、处理，得到目标经纬度坐标（λm、φm）等参数，传输给舰炮火控系统。

4）计算射击诸元。舰炮火控系统根据获取的目标和射击舰经纬度坐标，在修正弹道气象等因素对射击的影响后，计算出射击诸元，并协调舰炮指向目标提前点准备射击。

5）观测弹着偏差。在射击条件满足的情况下，火控系统根据指挥员命令控制舰炮射击。舰炮指挥员向舰载无人机通报弹丸落地时间，命令其进行射击观测。无人机在探测到目标和炸点图像后，进行判读并传送给舰炮火控系统，由火控系统计算射击校正量和实施射击校正。

6）撤离作战区域。在舰炮完成预定作战任务或接收到上级停止射击命令后，无人机应迅速撤离侦察区域，避免遭受敌防空火力的毁伤。

2.2 定位方法

无人机保障中大口径舰炮远程对岸射击观测过程中，关键是需要实时地测得目标坐标信息，以准确计算出舰炮射击诸元。下面提出两种无人机对岸上目标观测定位的主要方法。

1）基于共线构像原理的目标定位

根据无人机机载导航系统装备的面阵CCD摄像机成像原理可知，地面目标、投影中心、目标在摄像机靶面（像空间xy平面）上形成的像点应始终位于同一条直线上，这就是摄影测量学中著名的共线构像原理［4］。根据共线构像原理，在获取了目标在摄像机靶面上的坐标、摄像机焦距和空间姿态、无人机三维坐标等信息后，就可以确定出目标的二维坐标。

假设机载导航系统准确测量出无人机所处位置的空间直角坐标为（Xs，Ys），悬停高度为Hs，则根据共线构像原理，目标空间直角坐标（Xm，Ym）的计算模型为

式中，K为摄像画面与屏幕上图像的比例系数；f为电视摄像机焦距；xm、ym为目标在电视摄像机靶面上的坐标；a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3为无人机的姿态角函数；目标高程Zm可以利用数字高程模型（DEM）等方法计算得到［5］。

根据目标的空间直角坐标（Xm，Ym，Zm），利用空间直角坐标与大地坐标的转换公式，就可以计算出目标的经纬度坐标（λm、φm）。

2）基于数字地图的目标定位

舰载无人机采用数字地图对目标定位时，其基本原理为：舰载无人机在执行射击观测任务过程中，无人机飞抵目标区域上空，机载摄像机拍摄到含有目标的实时图像，然后将它传输到舰载无人机控制与处理设备。控制与处理设备操作人员对图像进行观察比较，将含有目标的相应区域图像冻结、放大，检查确定出目标的近似位置以及含有目标的局部实时图像，然后根据目标的近似位置，查找出相应目标区域的数字地图（数字正射影像图）。然后将该数字地图作为参考图像，通过对局部实时图像和参考图像的相关分析计算（或由操作人员观察比较判定），确定出目标在参考图像上的对应位置，从而可以得到目标的经纬度坐标（λm、φm）。

图1 舰载无人机数字定位系统方框图

在舰载无人机定位系统中，可以采用如图1所示的框图来实现利用数字地图定位目标，图中虚线框中的部分主要是用来制作数字地图。

3 电视侦察弹

电视侦察弹作为新型空基侦察弹药，具有实时观测效果好、突防能力强、安全性高等优点，可以根据对岸作战需要采用不同的飞行弹道，对目标周围战场态势进行全面细致地侦察，为中大口径舰炮提供实时快速的射击观测保障。

3.1 定位方法

电视侦察弹是将电视摄像机、降落伞等设备安装在母弹内，当需要对岸上目标进行射击观测时，可以从中大口径舰炮、侦察机等平台发射出去。电视侦察弹沿常规无控弹道飞抵目标区域上空以后，时间引信作用引起母弹爆炸，电视侦察系统从母弹中弹出。此时降落伞迅速张开，在空中飘浮移动。悬挂在降落伞下面的电视摄像机对目标进行侦察录像，获取实时的战场图像，同时不间断地把电视图像发送给舰载接收站，经过图像和数据处理以后，即可完成对目标观测定位、射击校正等功能。

为了提高观测系统对目标的定位精度，可以利用GPS全球定位系统、数字地图等配合电视侦察弹来实现对目标准确定位［6］。

3.2 侦察样式

中大口径舰炮实施对岸火力支援时，电视侦察弹主要可以采用如下侦察样式保障射击观测：

1）单发侦察。单发侦察即每次发射一发电视侦察弹实施地面侦察。单发侦察具有组织实施简单、突然性强、不易被发现等特点，适宜于在中大口径舰炮射击准备阶段对敌情、地形实施侦察，或对指定目标进行侦察和射击效果评估［6］。

2）多发侦察。即同一时刻保持多发电视侦察弹滞空停留而实施的侦察。多发侦察可以为指挥员提供战场全貌，一般用于中大口径舰炮对岸火力打击前对射击区域实施全面侦察，或射击实施的关键阶段对战场态势进行总体评估。

通常情况下，中大口径舰炮主要根据登陆兵力召唤承担应召射击任务，为了避免过多的暴露自己和浪费侦察资源，一般对指定目标实施单发侦察。而在水面舰艇编队使用中大口径舰炮为登陆兵力突击上陆提供火力支援时，因敌目标数量多、面积大，很多目标还具有机动能力强的特点，使舰炮射击效果大大降低，因而提高了对实时全面侦察的需求，此时应使用多发侦察对岸上目标实施观测。

4 侦察卫星

侦察卫星是对目标实施侦察和跟踪，以获取敌方军事情报的卫星。侦察卫星具有观测距离远、范围广、不受地理条件限制等特点，可以提供全天候、快速的战场和目标的图像和情报信息。这些信息经过处理后，可以支持中大口径舰炮对岸上远程目标进行准确定位。

保障中大口径舰炮实施射击观测的侦察卫星按定位方法不同主要可以分为如下两种：

1）照像侦察卫星。照像侦察卫星是利用安装在卫星上的照像机、摄像机等成像装置，对地面摄影侦察以获取目标信息的侦察卫星。目前国外照像侦察卫星中的可见光侦察卫星和合成孔径雷达侦察卫星，均对地面目标成像具有很高的分辨率。典型的是美国“锁眼”可见光照像侦察卫星（见图2），其对地面目标分辨率已经达到0.1m～0.15m，在海湾战争和科索沃战争中，“锁眼”侦察卫星为美军实施对地攻击提供了大量准确的情报信息［7］。照像侦察卫星获取的图像信息，在经过专用的卫星信息接收系统处理后，可以按照中大口径舰炮作战要求提供局部作战区域的地面侦察信息，包括数十公里范围内的侦察图像和指定打击目标的经、纬度、高程等三维坐标数据。

2）电子侦察卫星。电子侦察卫星是以地面电子设备的电磁频谱辐射信号（如雷达信号和通信信号）为主要侦察对象，并测定信号辐射源位置的侦察卫星。电子侦察卫星可以为中大口径舰炮提供雷达阵地、无线电台等敌方电子目标的引导和指示信息［8］。

图2 美国“锁眼”侦察卫星观测地面目标示意图

侦察卫星对岸观测面积大、效果好，其对岸上固定目标的定位精度完全满足中大口径舰炮对岸射击诸元计算要求。但是，由于受卫星位置和气象条件等多种因素的影响，侦察卫星难以做到连续不断地提供侦察图像信息，不能对付战场上突然出现的目标，也难以满足对岸射击效果实时观测校正的要求。

因此，在实际使用侦察卫星实施射击观测时，应结合舰载无人机、电视侦察弹等其它观测手段同时使用，以保证对岸射击观测的连续、稳定和可靠［9］。

5 结语

中大口径舰炮未来仍将是海上火力支援作战的主战兵器，随着舰炮射程的不断发展和海上电磁对抗的加剧，其对岸射击观测与校正必将面临很大的挑战［10］。论文针对中大口径舰炮承担的对岸作战任务，研究了舰载无人机、电视侦察弹、侦察卫星等对岸远程射击观测手段的特点、定位原理，可以为中大口径舰炮对岸作战效能的充分发挥提供支持和借。

［1］赵春虎，白江.国外中口径舰炮的发展［J］.舰载武器，2002，29（2）：33－37.

［2］王宝成.大口径舰炮弹药现状及发展趋势［J］.水面兵器，2011（9）：9－13.

［3］戴耀，汪德虎.无人机保障舰炮对岸射击校射诸元模型［J］.火力与指挥控制，2008，33（5）：42－44.

［4］王之卓.摄影测量原理［M］.北京：测绘出版社，1979：88－95.

［5］姚杰.利用单张航空像片和DEM实现GIS空间数据的更新［J］.测绘学院学报，1996，25（12）：24－27.

［6］李俊，邵显涛.决定电视侦察弹射击诸元弹道模型的建立与仿真［J］.火力与指挥控制，2008，34（3）：121－123.

［7］梁巍.国外侦察卫星最新进展［J］.航天器工程，2007，16（2）：30－38.

［8］王小谟，张光义.雷达与探测——现代战争的火眼金睛［M］.北京：国防工业出版社，2000：66－69.

［9］杨宇刚.战争需求与舰炮发展［J］.现代舰船，1999（8）：29－33.

［10］黄平华，卢长海.舰炮武器系统发展现状及趋势［J］.国防科技，2006（5）：9－11.