當(dāng)坦克火控技術(shù)的發(fā)展到80年代，熱成像的技術(shù)已經(jīng)能夠識(shí)別距離較遠(yuǎn)的目標(biāo)。其原理是通過(guò)目標(biāo)與背景環(huán)境溫度存在差別、目標(biāo)自身每個(gè)部位溫度不同的原理，將這些不同溫度散發(fā)出的紅外熱信號(hào)識(shí)別出來(lái)，再處理成為可視化熱力圖。與過(guò)去目標(biāo)識(shí)別方式不同的是，此前是先通過(guò)觀瞄鏡獲取光學(xué)信號(hào)，火控系統(tǒng)要將識(shí)別的光學(xué)圖像作為模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，而熱成像儀采集到的信號(hào)則是先由計(jì)算機(jī)讀取解算，再呈現(xiàn)給人。因此，如果在計(jì)算機(jī)解算信號(hào)的階段將熱成像儀獲取的目標(biāo)信號(hào)加以識(shí)別，則人看到的就是計(jì)算機(jī)處理過(guò)后的圖像，上面可以出現(xiàn)計(jì)算機(jī)解算后的目標(biāo)位置、距離、移動(dòng)速度等信息，這就為火控系統(tǒng)自主識(shí)別目標(biāo)提供了可能性。如果將自主識(shí)別目標(biāo)信號(hào)與火炮控制機(jī)構(gòu)通過(guò)控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)起來(lái)，則給坦克自動(dòng)瞄準(zhǔn)和跟蹤目標(biāo)提供了條件。

人工智能？對(duì)比度！

(資料圖)

坦克的熱成像儀只能提供類似黑白電視機(jī)的圖像，本質(zhì)上是對(duì)于監(jiān)視區(qū)域的溫度圖像，要怎么區(qū)分鎖定的目標(biāo)和背景呢？80年代并沒(méi)有人工智能技術(shù)，要解決這個(gè)問(wèn)題，還得靠更古老的對(duì)比度鎖定。早在越南戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，美國(guó)空軍就開(kāi)始使用電視制導(dǎo)武器。由于技術(shù)限制，電視制導(dǎo)武器的鎖定僅僅依靠圖像對(duì)比度來(lái)進(jìn)行。空對(duì)地電視制導(dǎo)武器的鎖定往往基于邊緣跟蹤法來(lái)進(jìn)行，飛行員將引導(dǎo)頭的鎖定框調(diào)整到正確的尺寸，剛好套住目標(biāo)。在鎖定后，引導(dǎo)頭會(huì)記憶目標(biāo)的邊緣和灰度，尋求目標(biāo)和非目標(biāo)區(qū)域的灰度差距，從而保證一直跟蹤在目標(biāo)上。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這種鎖定方式記住的是一個(gè)“一片黑暗中的一個(gè)亮點(diǎn)”，而不是特定的一個(gè)碉堡。

恰巧的是，坦克上搭載的熱成像儀成像也只分亮度，而且高熱量的目標(biāo)往往是需要鎖定的對(duì)象，環(huán)境的熱量則要顯著的低得多。類似的鎖定設(shè)計(jì)在坦克上非常適用。但是，對(duì)比度鎖定同樣對(duì)熱成像儀的清晰度提出了一定的要求，第0代熱成像儀在1500米或者更遠(yuǎn)的距離上很難分辨出目標(biāo)和環(huán)境的差異，自然無(wú)法使用對(duì)比度鎖定。而第三代的高清晰度熱成像則可以清楚的看到目標(biāo)的細(xì)節(jié)，熱量也非常明顯，哪怕遠(yuǎn)距離也相當(dāng)清晰，想要完成鎖定則簡(jiǎn)單得多。

（圖為模擬器中T-72B3主戰(zhàn)坦克的自動(dòng)跟蹤火控，長(zhǎng)線意味著目標(biāo)可以鎖定 圖片來(lái)源：?jiǎn)袅▎袅ǎ?/strong>

法國(guó)于1992年服役的“勒克萊爾”型主戰(zhàn)坦克上首次搭載了自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，讓“勒克萊爾”擁有了獨(dú)一份的炮手工作模式：炮手不再需要手操火炮進(jìn)行跟蹤，只需要將準(zhǔn)星對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)后進(jìn)行鎖定，炮手不需要觸碰操作手柄即可自動(dòng)進(jìn)行跟蹤。啟用跟蹤的按鍵和激光測(cè)距儀一樣，自動(dòng)跟蹤后隨時(shí)能進(jìn)行射擊，非常方便。炮手的工作模式從索敵-跟蹤-射擊變成了索敵-鎖定-射擊，不再需要反復(fù)精細(xì)調(diào)整手柄準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)，只需要微調(diào)瞄準(zhǔn)點(diǎn)即可準(zhǔn)確命中。

（圖為模擬器中的T-72B3主戰(zhàn)坦克，已經(jīng)鎖定目標(biāo)進(jìn)入自動(dòng)跟蹤 圖片來(lái)源：?jiǎn)袅▎袅ǎ?/strong>

在法國(guó)之后，日本的90式主戰(zhàn)坦克和我國(guó)的出口型90-Ⅱ型主戰(zhàn)坦克都裝備了這一系統(tǒng)，極大的降低了炮手壓力。同時(shí)，自動(dòng)跟蹤火控也是熱成像儀水平成熟提高的產(chǎn)物，代表熱成像儀在2000米的距離上能較為清晰的展現(xiàn)出目標(biāo)輪廓，以便讓火控系統(tǒng)鎖定并自主跟隨。

炮手，瞄準(zhǔn)，射擊！

在坦克火力的發(fā)揮上，除了炮手，就屬車長(zhǎng)最有發(fā)言權(quán)。根據(jù)駕駛分工，車長(zhǎng)負(fù)責(zé)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行掃描，炮手負(fù)責(zé)對(duì)車長(zhǎng)提供的目標(biāo)進(jìn)行鎖定。最初，車長(zhǎng)需要用語(yǔ)言描述目標(biāo)位置，炮長(zhǎng)將火炮調(diào)整到相應(yīng)區(qū)域后，再鎖定和攻擊目標(biāo)。這等于一個(gè)目標(biāo)要由兩個(gè)人搜索兩遍才能攻擊，制約了反應(yīng)速度。后來(lái)實(shí)現(xiàn)觀瞄系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)以后，車長(zhǎng)可以將觀察到的目標(biāo)位置提供給火控系統(tǒng)，由火控系統(tǒng)提供給炮長(zhǎng)進(jìn)行判斷，這樣省去了一個(gè)人的目標(biāo)搜索時(shí)間，但仍需兩個(gè)人配合操作。地面戰(zhàn)中的攻擊窗口期很短，如果車長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后可以不通過(guò)炮手直接調(diào)炮發(fā)起攻擊，則進(jìn)一步提高反應(yīng)和攻擊速度，因此，這種同時(shí)具備獵巡和殲擊能力的火控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，車長(zhǎng)跨過(guò)炮手直接調(diào)炮的操縱方式就是行家們常說(shuō)的——車長(zhǎng)超越射擊。

獵-殲火控來(lái)源于英語(yǔ)的Hunter-Killer，。超越射擊最早的雛形可追溯到二戰(zhàn)時(shí)期，當(dāng)時(shí)的坦克車長(zhǎng)可以強(qiáng)制炮手與車長(zhǎng)保持同一方向，雖然不能由車長(zhǎng)直接控制火炮，但考慮到火控系統(tǒng)的很多任務(wù)在當(dāng)時(shí)是由炮手完成的，炮手就相當(dāng)于當(dāng)時(shí)的火控系統(tǒng)，因此可以將其視為超越射擊概念的雛形。這樣的設(shè)計(jì)在二戰(zhàn)后逐漸普遍，蘇聯(lián)為車長(zhǎng)安裝了獨(dú)立的車長(zhǎng)鏡，車長(zhǎng)鏡的配置也越來(lái)越高，從最早的不設(shè)鏡透過(guò)防彈玻璃觀察，到依靠人工轉(zhuǎn)動(dòng)操作的潛望鏡，再到后來(lái)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶有自動(dòng)保持穩(wěn)定功能的綜合觀瞄設(shè)備，車長(zhǎng)使用的觀瞄鏡完成了與炮長(zhǎng)觀瞄鏡從姿態(tài)聯(lián)動(dòng)向信息整合的過(guò)程。

早期火控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車長(zhǎng)與炮長(zhǎng)信息共享后，射擊權(quán)限依然在炮長(zhǎng)手中，車長(zhǎng)只能將炮手的觀瞄鏡自動(dòng)調(diào)整到與自己相同的觀瞄方向，但目標(biāo)的識(shí)別需要有炮手自己完成。這主要是因?yàn)檐囬L(zhǎng)周視鏡主要功能是用來(lái)環(huán)顧四周，早期型號(hào)甚至沒(méi)有圖像放大功能，對(duì)目標(biāo)的識(shí)別能力不強(qiáng)；炮長(zhǎng)觀瞄鏡能拉目標(biāo)進(jìn)行高精度識(shí)別，但此時(shí)就看不到周圍環(huán)境。面對(duì)同時(shí)滿足“看得全”和“看得清”這對(duì)矛盾的兩個(gè)方面，車長(zhǎng)觀察周圍動(dòng)態(tài)、炮長(zhǎng)聚精會(huì)神攻擊目標(biāo)的分工就顯得很實(shí)用，這就是為什么現(xiàn)代坦克仍然保留3人車組的原因之一。而車長(zhǎng)超越射擊功能使車長(zhǎng)與炮長(zhǎng)的“兩個(gè)大腦、兩雙眼睛”的配合作戰(zhàn)在一定程度上變成了“一個(gè)大腦、兩雙眼睛”的整合作戰(zhàn)，一輛坦克的作戰(zhàn)效能當(dāng)然也就有了明顯的提升。

（圖為模擬器中的M1A2主戰(zhàn)坦克指揮官面板，上半部分操作車長(zhǎng)指揮儀 圖片來(lái)源：百度貼吧）

美、蘇、德則選擇了車長(zhǎng)指揮儀的路線，為車長(zhǎng)鏡安裝雙向穩(wěn)定器，起到和穩(wěn)像式炮鏡一樣的穩(wěn)定效果。在車長(zhǎng)進(jìn)行超越射擊時(shí)，坦克主炮和同軸機(jī)槍直接被車長(zhǎng)鏡控制進(jìn)行瞄準(zhǔn)和發(fā)射，也不需要離開(kāi)一個(gè)設(shè)備使用專門轉(zhuǎn)接的光路。蘇聯(lián)在PNK-4車長(zhǎng)火控系統(tǒng)上僅讓車長(zhǎng)具備了應(yīng)急直瞄發(fā)射能力，這與超越射擊中車長(zhǎng)直接接入炮長(zhǎng)觀瞄設(shè)備的方式仍有一定區(qū)別，主要是依靠分劃板在沒(méi)有擾動(dòng)/非擾動(dòng)火控的情況下進(jìn)行射擊，屬于一定程度上的“盲打”，因此要加上“應(yīng)急”前綴。而到了PNK-5上，則為車長(zhǎng)觀瞄設(shè)備接入了穩(wěn)像式火控系統(tǒng)，能夠使用激光測(cè)距儀、獨(dú)立穩(wěn)定的電同步車長(zhǎng)鏡和具有圖像放大功能的夜視儀。要知道，現(xiàn)代坦克40%的采購(gòu)價(jià)格被火控系統(tǒng)占據(jù)，火控系統(tǒng)是坦克上最賺錢的部件，沒(méi)有之一。而當(dāng)這種兩套觀瞄設(shè)備配合起來(lái)的獵-殲式火控系統(tǒng)成為東西方坦克設(shè)計(jì)界共識(shí)的時(shí)候，就有了一個(gè)聽(tīng)起來(lái)高大上的名稱——雙指揮儀式火控，車長(zhǎng)鏡和炮長(zhǎng)鏡均為獨(dú)立的指揮儀式火控，都有完整的獨(dú)立交戰(zhàn)能力。

（圖為T-84坦克上搭載的PNK-6車長(zhǎng)鏡，擁有熱成像通道和穩(wěn)像火控，車長(zhǎng)有完全權(quán)限 圖片來(lái)源：知乎）

出品：科普中國(guó)

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

作者：黃天（海東青科創(chuàng)團(tuán)隊(duì)）

審核專家：劉曉峰（資深軍事科普作家）

策劃：金赫