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从潜望镜到潜艇综合成像系统(3)

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

　　

　　通气管摄像机监视系统

　　潜艇通气管技术是德国在二次世界大战时发明的。60年代开始研究在通气管状态下如何使用潜望观察装置，使通气管能够一管多用。当时的首选方案是在通气管上加装潜望镜，如德国蔡司公司NavS潜望镜就可以加装在潜艇通气管上。近几年对潜艇通气管上加装观察通讯装置更为关注。在德国IKL公司2004年9月申请的美国专利“潜艇的通气管装置”中，详细叙述了如何在通气管上配置潜望镜、雷达及通讯天线，主要涉及电子成像技术和雷达预警技术。通气管摄像机监视系统把潜艇光电桅杆技术应用到了通气管装置上，使潜艇在通气管状态下工作的同时，又能保持警戒观察、通讯和雷达预警，提高了潜艇的隐蔽性。从技术层面看，如果已经掌握了光电桅杆技术，那么在通气管上实现它的技术难度不会很大。该技术已引起了潜艇界人士的重视。

　　图5：
　　

　　围壳及壳体部分的摄像机电视系统

　　这是电视摄像机系统在潜艇上的特殊应用。主要用于对己艇的外部环境和各种发射状况进行检查和监视，也可为潜艇在冰层下活动提供光学导航。电视摄像机系统在潜艇壳体上的应用至少有30年的历史，具体应用多见于英国，俄罗斯及北欧等国海军潜艇。英国潜艇围壳上配置的水下电视摄像机系统，是专为潜艇在冰层或水下活动的需要而研制的。它可以提供安全的水下导航，是潜艇上浮时的重要辅助装置。一般就导航系统而言。在潜艇围壳上应配置两台水下电视摄像机，一台置于向上观察的位置，另一台置于前视位置并与水平方向成40度角。这种布置方式十分有利于潜艇在上浮或前进机动时获得最好质量的图像。英国酉姆拉德公司的OE-0285型摄像机已装备英国的潜艇。它是一种增强的硅靶摄像机，它能在有云的星光条件下依靠微弱光线观察各种目标。当潜艇在北冰洋地区活动时，OE-0285摄像机是潜艇通过冰层上浮时的重要辅助设备。

　　图6：
　　

　　虚拟潜望镜系统

　　这是美国海军正在研究的潜艇水下摄像机系统。虽然称之为“虚拟”潜望镜，但与计算机技术领域的“虚拟现实”截然不同，也不同于围壳上的摄像机系统。虚拟潜望镜就是一种完全从水下潜没的潜艇平台上透过水面进行观察的光学传感器，包括潜艇水下摄像机、处理器和图像显示器。所谓“虚拟”，是指图像显示器能把摄像机看到的海面上部半球形视场内的不完整图像重现为一幅完整的图像。虚拟潜望镜与潜艇传感器系统构成一体，可减少潜艇指挥员使用常规潜望镜的次数，提高潜艇的隐身性。

　　虚拟潜望镜技术还可以在最大程度上减少潜艇与水面舰船碰撞的概率。潜艇上浮到潜望深度前，必须确认上浮区内没有行驶的船舶。从潜望深度到水下约150英尺(46米)的“过渡区”，是潜艇水下活动的不安全区。在这个尴尬的区域内，潜艇因为所处位置“太深”而看不见上方是否有正在航行的舰船，又因为距离航行舰船下方“太浅”而不能安全地通过。但是，这个过渡区可能包含了最佳水声搜索深度，也是最好的规避深度，是潜艇在浅水区安全活动的最理想深度区域。如果潜艇丧失了这个过渡区，其活动能力就会大打折扣。如果潜艇采用虚拟潜望镜技术观察周围情况，就能在这个过渡区内安全地活动了。

　　虚拟潜望镜的光学原理与普通潜望镜不同。普通潜望镜是在海上某个位置接收光线；虚拟潜望镜则是利用水下的一个或几个向上观察的摄像机，接收来自空间并穿透海面的光线。虚拟潜望镜项目运用对微弱折射光重构的成像技术，开发一个能探测水面目标的水下摄像机系统(包括软件系统)。虚拟潜望镜不只是一项特殊的成像技术，而且完全适合于潜艇特种作战部队的应用。该技术正处于实验阶段。

　　图7：
　　

　　光电浮标系统

　　美国早在80年代初已申请了光电浮标技术的专利。90年代，美国马萨诸塞州波卡塞特的船舶成像系统公司开始了潜艇用光电浮标的设计与研究。该公司与美国防先期研究计划局签订了100万美元的研究合同，设计并制造从潜艇发射的摄像机浮标系统(BCD)。BCD使用CCD传感器，并通过光纤和电缆与潜艇保持连接。CCD传感器由潜艇控制其稳定和监视方向，在水面上获取目标图像数据，再转换成光纤信号传送到潜艇上。获取的信息用图像增强算法软件进行处理。潜艇用光电浮标可以进行隐身处理以提高隐蔽性，如伪装成冰块或海上漂浮物。如果能降低成本，光电浮标可设计成一次性的。还有人建议研制多传感器光电浮标系统。

　　图8：
　　

　　无人机系统

　　潜艇无人机的开发解决了潜望镜和光电桅杆潜望高度低、不能远距离观察的问题。潜艇可以在潜没状态下获得无人机从空中摄取的图像，从而提高了隐蔽性。与潜艇有关的无人机技术研究始于80年代中期，当时的无人机是从鱼雷管发射的，现在已能从潜艇桅杆内向外发射无人机。例如，美国科尔摩根公司研制成功的无人机发射装置装在潜艇桅杆内，一次可装4架无人机。美国海军已经把无人机技术应用在“弗吉尼亚”级和“俄亥俄”级攻击核潜艇上。无人机可以通过军用卫星把探测到的信息传输给发射潜艇，或转发到其他潜艇、水面舰船以及陆上的作战指挥中心，并与水下运载器等多种系统构成综合的信息网络。

　　无人潜航器上的潜望镜

　　在无人潜航器上装备摄像机或类似的小型潜望镜。同样能为潜艇提供图像信息。无人潜航器要求潜艇要有发射和回收能力，必须有一定的贮存空间和特殊的发射和回收设备。无人潜航器目前主要用于探雷和侦察，解决大型潜艇无法活动的浅水水域的情报收集问题。

　　当然，不可能也没有必要在一艘潜艇上同时装备上述八个子系统。虽然美国“弗吉尼亚”级和英国“机敏”级攻击核潜艇已经完全淘汰了穿透式潜望镜，但上文中叙述的某些技术即使是在发达的军事大国也仅仅处于实验阶段，离型号装备还有相当长的路要走。对此必须要有清醒的认识。●

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