国外无人机侦察载荷发展综述

龙源期刊网国外无人机侦察载荷发展综述作者：李源源来源：《无人机》2017年第07期现代战争已进人信息制导时代，航空侦察是军事情报的重要信息来源，也是当今世界应用最广泛的一种信息获取方式。无人机自问世并投入实战以来，已发展成为执行航空侦察任务的一种不可或缺的多用途平台，甚至有可能在21世纪中后期成为航空侦察作战的主导力量。目前，全球共有32个国家（地区）具备无人机研制能力，约50个国家（地区）装备了无人机，基本型近300种。无人机侦察作战能力的发挥，主要依靠其任务载荷。本文简要阐述国外无人机任务载荷的发展现状与趋势。国外無人机成像侦察任务载荷的发展现状光电成像侦察任务载荷的发展现状无人机机载光电成像侦察设备主要包括电荷耦合器件（CCD）相机、红外成像设备、多光谱成像设备及光电转塔等。可昼夜在多种气候条件下遂行侦察、目标捕获、监视等任务。除微小型无人机携带单个传感器外，绝大多数无人机都可装备多种传感器。下面将列举美国、以色列、俄罗斯等国家的无人机机载光电成像侦察任务载荷的发展现状。（1）美国AN/AAS-52（V）组合型光电/红外（EO/IR）和激光测距多频谱目标导引系统（MTS）-A，将一个EO/IR传感器、一个宽视野EO传感器以及一个激光测距/指示器和一个激光照明器组合在一起。该装备由一个转塔（WRA-1）和一个电子单元（WRA-2）组成。系统工作波段0.4～0.7μm（TV）、3～5μm（红外）；系统有两个电子变焦：2倍和4倍。AN/AAS-44（V）组合型IR和激光测距传感器系统是一种高性能、多用途热成像传感器，可提供远距离监视、目标获取、跟踪、测距以及为“地狱火”导弹和NATO激光制导武器进行激光指示。系统由两个电子变焦：2倍和4倍。基本型EO/IR子系统装备于“全球鹰”无人侦察机。该系统包括一部640×480px的红外传感器、一部商用柯达1024×1024px的CCD传感器和一部EO/IR接收机单元。工作波段为0.55～0.8μm（可见光）、3.7～5μm（红外）；对地精度为20m圆概率误差（CEP）。“全球鹰”一次任务中，可提供74000km2范围内的可见光/红外图像，具有宽地区搜索和定点搜索两种主要工作方式。CA-236行扫仪装备于“暗星”（Tier3）无人机。镜头焦距为915mm，探测器为12064px，可实现0.6m的分辨率。具有宽地区搜索和定点搜索两种主要工作方式。龙源期刊网多谱目标导引系统（MTS）-B是一种多用途EO/IR激光目标探测、测距和跟踪设备。该传感器采用了最尖端的数字体系结构，具有远距离监视功能，可为“地狱火”空对地导弹和所有的NATO激光制导弹药提供高空目标截获、跟踪、测距和激光指示功能。系统有两个电子变焦：2倍和4倍。“女妖凝视”广域机载监视（WAAS）吊舱或“戈尔贡凝视”（GorgonStare）的通用型光电传感器吊舱，由5台光电静态照相机和4台红外照相机组成。每架飞机配有12个摄像机，能同时提供12个视频图像，并将信息及时反馈给地面部队。第一批“增量1”吊舱能够提供10路同步的高空影像信号。随后第二批第三批是“增量2”吊舱，具备提供30路同步影像信号的能力，最终将达到可提供多达65路同步影像信号的能力。高光谱成像仪（HSI）及微型高光谱成像仪（MHIS）装备于“捕食者”无人机。在可见光和近红外频谱部分（450～900nm）覆盖64个波长谱段，视场角为9.3°，在典型飞行高度3km时分辨率为1m。2007年，美国空军向HeadwallPhotonics公司采购了一批微型高光谱成像仪（MHIS），用于装载“捕食者”无人机。MHIS具有小于3.5nm的光谱分辨率，但其空间分辨率不高，谱段范围包括可见近红外400～1000nm以及近红外900～1700nm。（2）以色列MOSP光电传感器装备于“苍鹭”（Heron）TP高空长航时无人侦察机。其组件包括1.06μm激光指示器/测距仪的电视观测器、激光指示器/测距仪的前视红外观测器、前视视频红外及两个电视摄像机，其中，CCD相机有14倍变焦和37倍变焦两种，前视红外可能是3～5μm的面阵传感器，激光指示器的能量水平为80MJ，PRF为20Hz，光速散度为0.45mrad。ESP-1H光电系统装备于“赫尔墨斯”（Hermes）450无人侦察机。有两个照相通道，一个为带6倍变焦镜头（50～300mm）的高分辨率黑白或彩色CCD电视摄像机，另一个为16mm焦距长度固定镜头的广角照相机。FSP-1前视红外系统装备于“赫尔墨斯”（Hermes）450无人侦察机。高度为12～20km时，可探测卡车目标；高度为4～5km时，可识别卡车目标。DSP-1型监视系统装备于“侦察兵”无人侦察机和“搜索者”长航时无人侦察机。该系统携带22.5倍变焦镜头的3～5μ焦平面阵探测器热成像仪和带20倍变焦镜头的高分辨率彩色CCD白天型照相机。ESP-600C型监视系统装备于“侦察兵”无人侦察机、“搜索者”长航时无人侦察机和“赫尔墨斯”450无人侦察机。该系统为高分辨率、轻型、稳定的昼间侦察系统。携带两个高分辨率（450线对）的标准彩色CCD相机，可在25km处探测到卡车大小的目标。（3）欧洲国家龙源期刊网全景相机装备于庞巴迪CL-89无人侦察机。焦距为80mm，适合于低空和中空侦察照相。分辨率为75线对/mm，每服覆盖的视场角为横跨轨迹143？，沿轨迹48？。法国AA6.62“欧米亚”相机装备于“食雀鹰”（Epervier）无人机。使用75mm镜头，胶片长度为7.5m。英国MRT-S热成像系统，其不带转塔的改进型装备于“不死鸟”监视无人机。波段范围为8～12μm。合成孔径雷达成像侦察任务载荷发展现状合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar，SAR）是一种主动微波成像雷达，具有全天候、全天时、高分辨率特性，已广泛应用于军事情报侦察、打击效果评估等领域，是对地观测和军事侦察的最有效的手段之一。下面简要列举一些外军典型的无人机载SAR系统的发展现状。（1）美国为了具备对战场全天时和全天候的侦察能力，美国几乎每款无人机都配备了合成孔径雷达，覆盖了各种功能、性能和用途，在实战中发挥了巨大作用。TESAR裝备于“捕食者”无人机，是一种高性能、轻型高分辨率监视雷达。后来的MQ-1已不再装备该型雷达，而换装山猫多模式SAR——AN/APY-8（Lynx）。TESAR工作在Ku波段，圆概率误差在25m之内。可提供两种模式，一种条带模式，覆盖范围400～800m；一种点图模式，覆盖800m×800m或2400m×2400m。分辨率为0.3～1m。HISAR是雷达系统公司研制开发，装备于空军“全球鹰”无人侦察机上。机上装有1.2m直径天线，能穿透云雨等障碍物，连续监视运动中的目标。工作波段为X波段，该雷达获取的条幅式侦察照片可精确到1m，定点侦察照片可精确到0.3m。在MTI模式时，最小可探测速度为7.5km/h。AN/APY-8（Lynx）（山猫多模式SAR）装备于“死神”无人机，是一部轻型、高性能、多工作模式SAR。工作在Ku波段。条带模式时，分辨率为0.3～3m；点波束模式时，分辨率为0.1～3m；GMTI模式时，最小可探测速度为11km/h。Sandia-miniSAR（无人机mini-SAR）装备于“捕食者”无人机，可以进行精确制导和空间应用。mini-SAR体积为常规雷达的1/4～1/5，工作在Ku波段（16.8GHz），后续扩展到Ka波段和X波段。它的工作模式有：聚束、条带、GMTI和相干变化检测（CCD），最高分辨率可达0.1m。龙源期刊网（战术无人机小型SAR）是诺格公司为美国陆军开发的项目，载荷重量仅为25.8kg。工作在Ku波段，工作模式包括GMTI模式和SAR成像模式。GMTI模式下的分辨率为0.3～0.9m，有效作用半径为15km。NanoSAR（小型无人机SAR）是世界上最小的合成孔径雷达，由ImSAR公司研发，载荷重量为0.9kg，NanoSAR系统的载机包括“扫描鹰”和E-BUSTER（BLACKLIGHT）小型无人机。（2）其他国家EL/M-2055雷达是以色列无人机的一种新型战术侦察高性能SAR/GMTI雷达系统，装载在无人机上，主要用于深入敌区进行侦察。其雷达图像的清晰度接近光学图像质量。MiSAR是德国无人机小型调频连续波SAR，是一种调频连续波Ka波段（35mm）雷达系统，重量仅3.95kg，可以装在0.01m3的任务载荷舱内。该系统能以条带模式覆盖500～1000m幅宽的地带，分辨率为0.5m，还能以聚束模式详查特别感兴趣的区域。SWORD是法国无人机一种全天时全天候空中侦察无人机使用的雷达系统，具有成像模式和动目标显示模式（GMTI）。该系统由法国汤姆逊-CSF导弹电子公司（Thomson-CSFMissileElectronics）和德国道尼尔（Dornier）联合研制。龙源期刊网（SAR）由荷兰的TNO物理电子实验室开发研制，是荷兰小型无人机的一种很有特色的小型合成孔径雷达，它体积小、质量轻、精度高，并具有对地面慢速动目标显示（GMTI）能力，可用于环境监测和各种军事活动。工作在X波段，最高分辨率0.05m。国外无人机信号侦察载荷的发展现状在各种电子设备充斥的现代战场上，对敌方的指挥控制系统、通信系统以及雷达系统等的侦察以获取相关的电子情报成为战争的重要任务之一。信号侦察载荷主要用于对通信、雷达、测控等信号辐射源进行侦察、分析、识别、定位，主要由接收天线、接收机、信息处理单元组成。目前，美国等各大军事强国都很重视将无人机应用于电子侦察。美国目前，美军“全球鹰”第20批次装备了诺斯罗普-格鲁门公司生产的LR-100电子情报系统（重27kg，频率范围为2～18GHz）和BAE系统公司的Hyoerwide通信情报系统，并为第30批次“全球鹰”无人机开发规模可变的机载信号情报和ASIP。ASIP项目的主承包商是诺格公司。其目标是将一个高波段（ELINT）分析同与一个低波段（COMINT）分系统集成在一起。ASIP高波段系统由诺格公司研制，低波段分系统的大部分由雷神公司供应。美国空军估计ASIP约生产25套，需4亿美元。为使ASIP能安装于更多的平台，从2007财年开始，为“捕食者”等任务载荷装载能力较低的平台发展称为ASIPLite（ASIP轻型）的型别。缩小版的ASIP-1C和ASIP-2C安装在机体较小的“死神”和“影子200”无人机上。美国陆军的战术SIGINT任务载荷（TSP）是另一个即将投产的项目。TSP的目标是发展一种无人机SIGINT任务载荷，使它能够提供近实时情报，支持“未来战斗系统”（FCS）。TSP系统基于BAE公司的商用货架硬件以及该公司的“钻石”软件结构。美国陆军打算将TSP用于FCS的第4级无人机。TSP作为规模可调的系统，其应用除了“火力侦察兵”无人机外，美国陆军已选择“捕食者”的另一种型别“勇士”以及经缩减体积和功能装载“影子200”这类小型无人机。英国英国RokeManor研究所开发的ModularESM就可作为小型无人机装备的信号情报传感器。该装置设计成可以单机装备和多机分散装备。ModularESM按接收方式不同，可分为A型（直接检波接收式）和B型（扫描超外差方式）两种类型。电波发射源方位的探测是利用多部ModularESM同步工作，对所接收的数据进行处理。接受数据的处理方面，首先由无人机发送到地面站，由地面站进行实时分析。另外，在无人机上记录的数据也可在返回地面后进行分析处理。无人机侦察载荷的发展趋势光电成像侦察载荷的发展趋势龙源期刊网（1）向通用型、模块化发