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从潜望镜到潜艇综合成像系统(1)

http://military.china.com 2006-01-17 14:48:45 【大中小】

　　
　　《现代军事》杂志供中华网稿件
　　

　　从潜望镜到潜艇综合成像系统

　　陆炳哲

　　潜望镜被誉为潜艇的“眼睛”。自潜艇问世以来，潜艇指挥员要想得到潜艇外部世界的最直观，最可靠的图像，只有依赖潜望镜。直到上世纪60年代，这种认识几乎没有发生任何变化。1964年，美国海军首先把电视摄像机应用到潜艇潜望镜上。电子成像技术在潜望镜上的应用，标志着潜望镜进入了光电潜望时期。1978年，美国海军开始把电荷耦合器件(CCD)摄像机装到潜望镜上，并探索潜艇电子成像的原理，同时与美国潜望镜制造高科尔摩根公司签订了第一根光电桅杆的研制合同。这样，潜艇成像系统的雏形出现了。人们再也不能把潜望镜看作是潜艇唯一的观察窗口了。

　　图1：
　　

　　潜艇综合成像系统的概念

　　80年代，由于电子、自动化、计算机、激光、摄像机、红外和信号处理等技术的发展，人们对潜望镜技术有了新的认识。光电桅杆在潜艇上的应用建立在电子成像技术的基础上，是潜望镜发展的高级阶段。如果我们把潜艇作为一个整体概念，从广义上去理解潜艇成像系统，那么，凡是能为潜艇提供外部真实图像信息的传感器，都可以看作是潜艇综合成像传感器系统的组成部分，而不局限于潜望镜和光电桅杆。潜艇获取外部图像信息的手段大大扩展了，潜艇指挥员不仅能从水上，而且还能从空中和水下，三维、实时地获得潜艇外部的图像信息。

　　由空中平台、水上平台和水下平台提供的潜艇综合成像系统是一个全新的概念。它从根本上解决了潜艇和潜望镜的隐身问题，极大地增强了潜艇的防空警戒和反潜能力，同时通过该系统使潜艇成为海军网络中心战的重要一环。

　　潜艇成像系统的概念应包括以下三个方面：①空中传感器，包括无人机；②水上传感器，包括潜望镜一>全景潜望镜、光电桅杆一>潜视系统、通气管摄像机监视系统、光电浮标，无人操纵水下运载器上的潜望镜；③水下传感器，包括围壳和壳体摄像机电视系统、虚拟潜望镜。

　　如果我们将潜艇成像系统的平台分为艇上和艇外两大部分，那么，艇上成像系统，包括潜望镜一>全景潜望镜、光电桅杆一>潜视系统。除潜望镜和光电桅杆之外，还有装在潜艇上的其他一些特殊成像系统，如通气管摄像机监视系统、围壳和壳体摄像机电视系统、虚拟潜望镜系统等；艇外成像系统，包括光电浮标、无人机无人潜航器上的潜望镜等。

　　从潜艇成像系统的总体技术来看，美国最具开发能力，俄罗斯、英国、德国、法国、日本等只是开发其中的一部分。目前我们所从事的潜艇成像系统研究，侧重于潜艇潜望镜、光电桅杆和光电浮标，只涉及潜艇光电成像技术领域的一小部分。

　　图2：
　　

　　 潜艇综合成像系统的发展史

　　 90年代初，美国自由撰稿的技术专家琼瑞亚在美国海军学会杂志上发表《潜艇的未来视野》一文。他根据当时非穿透光电桅杆技术的演示成功，认为，除潜艇潜望镜和光电桅杆外，潜艇成像系统应由3个主要方面组成：

　　遥控电子操作平台。这就是拖曳浮标的概念。当潜艇在水下巡航深度航行时，从艇上发射拖曳的光电浮标，光电浮标浮出海面后，把观察到的周围图像通过光纤数据链实时传回艇内。实际上，光电浮标所起的作用类似于潜望镜上的电视摄像机。遥控电子操作平台可以承载相当大的有效负载，放置多种主动或被动传感器；

　　水下观察组件。这是一个水下的光学观察系统，装在潜艇的围壳部分。它的应用包括水下侦察，对潜艇的外部状态和各种发射状况进行检查和监视，也可以在冰层下用于潜艇的光学导航；

　　无人潜航器。这是光学成像系统的另一种应用。该运载器可以从鱼雷管发射，执行各种水下侦察任务。它与海上的各种成像系统和光电桅杆系统相结合，组成水下成像系统，可为潜艇指挥人员提供对海上目标的全面而隐蔽的观察。

　　2004年，美国科尔摩根公司根据潜艇舰队对光电桅杆和电子成像的接受程度，又提出了多种可能的衍生系统。认为通过电子成像系统，可以进一步增强潜艇获取水上目标的目视图像信息和雷达信息的能力；提出除了潜望镜和光电桅杆外，还应包括艇上的其他成像系统。如装有ESM预警天线的小型电视摄像机，它安装在潜艇的通气管上，为潜艇提供周视成像和雷达预警；又如装有电视摄像机和ESM预警天线的光纤系留的浮标摄像机，它从潜艇下潜的某个深度发射，并采用适当的处理系统回收。

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