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狙擊手探測係統：讓狙擊手無所遁形

2006年02月20日 《現代軍事》雜誌供中華網稿件 作者：李承選


狙擊手在戰爭中的作用毋庸質疑。他們高效率地射殺敵方人員、毀傷關鍵設備，遲滯敵方部隊的行動；他們行蹤詭秘、偽裝良好、難於察覺；他們的存在往往帶來恐慌，成為敵方的心腹之患。隨著狙擊步槍射程、精度、威力的提高，以及高性能觀瞄設備的湧現，狙擊手的威脅日益增加。在維和、反恐等行動中，狙擊手成為最主要的威脅之一。

圖1：


對付狙擊手，一直以來都沒有很好的技術手段。一般采用“以毒攻毒”的方式，即以己方的狙擊手對付敵方的狙擊手，然而這種方式存在著太多的不確定性，不能確保發現敵方的狙擊手，因此不適於不容有失的安全保衛行動。隨著技術的發展，很多國家開發出多種機理的狙擊手探測係統，主要有聲探測係統、紅外探測係統和激光探測係統。這些係統或以被動方式測定射擊彈道、確定狙擊手位置，或以主動方式發現潛伏的狙擊手，在一定程度上緩解了狙擊手的威脅。

聲探測係統

狙擊手聲探測定位係統通過接收並測量狙擊步槍的槍口激波和彈丸飛行產生的衝擊波來確定狙擊手的位置。不安裝消聲器的單兵武器射擊時，膛內的高溫高壓火藥燃氣噴出槍口，會突然膨脹並與大氣混合，形成以聲速向外傳播的槍口激波(爆炸聲)；而高速飛行的彈頭也會在空氣中摩擦產生渦流、激波和飛行噪聲，當彈頭飛行速度接近並超過聲速時，這種飛行噪聲更為明顯。而聲探測係統通過布置一係列聲傳感器，通過精確測定槍口激波和彈丸飛行激波到達每個傳感器的時間差，可以精確計算出射擊位置，以及彈丸飛行彈道、飛行速度和槍械口徑。目前，聲信號探測是價格最低廉、測定最精確、使用最廣泛的狙擊手探測係統。

法國“皮勒爾”反狙擊係統

法國米特拉維(Metravib)公司研製的“皮勒爾”(PILAR)反狙擊手聲探測係統，可在背景噪聲較大的環境下，全天候實時觀測、記錄子彈的飛行彈道，準確探測、定位、分類和報告小口徑槍支的開火位置。“皮勒爾”聲探測係統有陸基、車載和船載等多種型號。法國在波斯尼亞的維和行動中成功應用了“皮勒爾”探測係統；在1996年法國裏昂G7會議上，該係統被用於保護貴賓；美國特種部隊、意大利和澳大利亞部隊也裝備了該係統。

圖2：


“皮勒爾”反狙擊手探測係統由3個主要部分組成：1～2個便攜式聲探測陣列天線、數據界麵采集模塊和軍用加固計算機。聲探測陣列天線是一種安裝有4個“麥克風”探測器的遙控三角架，第2個聲陣列天線安置在距第1個聲陣列天線50～400米處，利用三角測量法測定狙擊手的位置；數據界麵采集模塊可實時處理聲探測器輸出的信號；軍用加固計算機用於管理整個係統，安裝有SHOTGUARD可視化輸出軟件。此外，“皮勒爾”通用觀測轉塔接入到顯示裝置，可提供開火位置的真實圖像或錄像。

圖3：


“皮勒爾”探測係統為全被動式，視場為360度×90度，最遠可探測到1500米處的開火位置，聲陣列天線可探測到200米內飛過的子彈。該係統可以探測出安裝有消音器的5．45～20毫米口徑的武器以單發、連發方式射出的亞聲速或超聲速子彈，係統反應時間1．5秒。“皮勒爾”探測係統的方位定位精度，在靜止狀態時為±2度，車載運動狀態中為±5度；俯仰定位精度為±5度；距離定位精度依配置的不同，介於±1 0％～20％間。“皮勒爾”係統對軍用計算機配置的要求不高，一般為Intel賽揚PⅡ或PⅢ處理器、256兆內存、2GB硬盤；便攜式探測陣列天線重2千克；數據界麵采集模塊重3．6千克。係統能夠在城市、森林、山區以及沙漠地帶全天候工作，工作溫度為-40℃～50℃。

美國Boomerang係統

2003年秋季，駐伊美軍經常遭到當地狙擊手的襲擊。襲擊者往往埋伏在距離美軍車隊路線100米左右的建築物內，當車隊經過時突然發起襲擊；而車內人員由於周圍噪音以及頭盔的隔音效果，不能及時察覺並做出反應，造成大量人員傷亡。針對這一情況，美國國防部先期研究計劃局(DARPA)開始研究反製措施，展開了一項名為Boomerang(“飛去來器”)的應急行動，希望能迅速部署50套新型狙擊探測係統。美國BBN公司在90年代中期研製的固定式“子彈之耳”狙擊手探測係統的基礎上，增加了一些新的功能，能夠在高速運動的車輛上以及城市噪雜的環境下正常工作，易於安裝，價格更低廉。BBN技術公司用了65天時間，在2004年1月21日順利完成了50套Boomerang I係統的設計、試驗和生產，並於2004年3月開始裝備駐科威特美海軍陸戰隊的“悍馬”車。

Boomerang I型聲探測係統由三部分構成：①聲傳感器陣列。陣列直徑1米，由7個“麥克風”構成，安裝在車尾桅杆的頂部，每個麥克風與桅杆頂端的軸轂相連。②信號處理單元。包括Intel賽揚650兆處理器、PC-l00模／數轉換插板、電源係統、音頻功率放大模塊、定製模擬到達時間差插件板。采用24V車載直流電源，位於車輛後部的乘員座位下。PC—l00轉換插板上的閃存卡可存儲100個射擊數據文件，並可將其導出用於後續的分析和處理。③用戶界麵。由顯示器、揚聲器、GPS等部分組成，安裝在車輛的儀表盤上。告警裝置采用16個紅色發光二極管，以羅盤樣式指示開火方位，也可通過揚聲器發出聲音警報。此外，通過磁鐵吸附方式，在車頂還安裝有公共無線局域網(WiFi)信號增益天線，可實時傳輸數據。

圖4：


Boomerang I型聲探測係統的初始設計目標為：在速度不超過96千米／小時的車輛上正常工作；在城市低矮建築環境內，有效探測50～150米距離內的射擊；在1秒內迅速將射擊方位鎖定在±15度範圍內，距離誤差l～30米，誤警率低於0．1％；能夠適應沙漠作戰環境。經過一個階段的作戰使用，美軍發現Boomerang I係統還有許多缺陷。其中即有性能上的缺陷，如無法精確測定來襲彈丸的仰角和距離，顯示係統不夠直觀、精確等；也有設計安裝上存在的問題，如係統電源設計不當，與車載電台的戰術兼容性不好，虛警率高，以及傳感器陣列軸轂機械強度不高，在頻繁振動情況下易出故障等。BBN技術公司又在I型係統基礎上設計了Ⅱ型係統。

圖5：


BoomerangⅡ係統與I係統相比，基本結構保持不變，技術改進主要包括，采用更緊湊的傳感器陣列，陣列直徑由l米降低到0．5米，同時改進了陣列軸轂的機械結構和電氣性能，使其能經受頻繁的震動；加強了傳感器陣列及其他部件的密封性，提高了抗惡劣環境的能力；改進了信號傳輸，I型係統傳輸到位於車底的信號處理單元的是模擬信號，而Ⅱ型係統在軸轂處就將模擬信號轉換為數字信號再做傳輸，從而避免了與戰術電台間的電磁幹擾；改進了算法，使係統能夠精確測定來襲彈丸的水平方位、俯仰角和距離；改進了顯示係統，增加了數字顯示裝置。Ⅱ型係統能在1秒以內將狙擊手位置鎖定在±2．5度內；虛警率大大降低，不受風、撞擊以及己方反擊槍聲的幹擾；有良好的電磁兼容性，與戰術電台互不幹擾；能適應各種氣候環境，可在開闊地以及城市地形環境下正常工作。價格也較為低廉，每套價格約為l萬美元。

圖6：


采用聲探測技術的反狙擊手係統還有：加拿大邁克唐納·底特維勒公司的“雪貂”係統，美國AAI公司的PDCue射彈探測和定位係統，通用動力公司研製的子彈探測指示係統，阿連特技術係統公司的“安全”探測定位係統，科學應用公司的“哨兵”反狙擊手定位係統以及以色列拉斐爾公司研製的SADS反狙擊手探測係統。

紅外探測係統

紅外反狙擊手探測係統通過探測槍口閃光和飛行彈丸的紅外信號，來確定敵方狙擊手的位置。紅外探測器可以探測子彈出膛時的閃光，發現1000米距離、視線不被阻斷的目標。由於飛行的彈丸比周圍空氣的溫度高，紅外探測器可在幾千米外探測到彈丸的熱特征，通過彈丸的飛行彈道，回溯發現狙擊手的位置。在波長為3～5微米的中紅外波段內，探測效果尤為明顯。

圖7：


美國馬裏蘭高級開發實驗室研製的“蝰蛇”反狙擊手探測係統由紅外攝像機、計算機、步槍上安裝的慣性傳感器及顯示器組成。“蝰蛇”係統采用凝視型中紅外焦平麵陣列探測器來探測槍口閃光，可在狙擊手開槍後70毫秒內探測到目標，方位、水平定位精度誤差均小於0．2度。該係統的紅外攝像機不必瞄準或靠近狙擊手，隻需視線能夠觀測到目標即可。即使視線中間存在小型障礙物(如灌木叢)，係統仍然能夠在狙擊手的有效打擊距離外探測到信息、，探測概率超過95％，可用於探測5．66毫米、7．62毫米和l 2．7毫米口徑的步槍。虛警率受探測背景和天氣條件影響較大。雖然“蝰蛇”探測係統能夠非常準確地提供狙擊手方位，但是不能可靠地確定距離。由於各種彈藥的紅外輻射強度不同，再加上大氣因素的影響，“蝰蛇”係統很難利用亮度來判定狙擊手的距離。雖然也可以立體布置2個紅外探測器，利用三角測量法來判定狙擊手距離，但是需要精心布放，而且紅外探測器的成本較高，不如增加一套聲探測器係統。

除了“蝰蛇”係統外，其他采用紅外探測技術的狙擊手探測係統還有：美國ThermoTrex研究所開發的快速紅外狙擊手跟蹤係統、桑德斯(Sanders)公司、Sentech公司和LMIIS公司聯合研製的工作在8～10微米波段的綜合狙擊手探測係統、勞倫斯·利弗莫爾實驗室的“救生員”係統以及休斯飛機公司研製的反狙擊手係統。

激光探測係統

激光反狙擊手探測係統利用的是“貓眼”效應。貓眼在黑暗中發光，是由於貓的視網膜比身體其他部位的反射能力強。同樣，狙擊手的瞄準望遠鏡也比周圍背景的反射能力強。當不可見光波段的激光束照射到其表麵時，就會產生狙擊手不易察覺而激光探測係統能夠察覺到的較強反光，從而發現狙擊手。不同於聲探測係統和紅外探測係統，激光探測係統是一種主動係統，有可能在狙擊手開槍之前就找出他們的位置。

圖8：


法國激光工業公司(CILAS)研製的狙擊手探測係統是一種典型的激光探測係統。該係統由3部分組成：①光學傳感器部分。整套傳感器被安置在一個堅固的矩形鐵盒內，鐵盒一側開有2個玻璃窗口。廣角編碼激光束發射裝置通過其中一個窗口，發射編碼掃描激光束；高技術激光接收裝置——一種內帶微光放大裝置的特殊數碼相機，通過另一個窗口拍攝可見光圖像和接收反射回來的激光信號。②轉塔部分。位於傳感器以下，用於帶動光學傳感器對懷疑區域進行水平和俯仰掃描。③遙控單元。由軍用加固計算機和控製手柄組成，主要用於處理、顯示傳感器傳來的圖像；根據預定程序控製光學傳感器的掃描；操縱人員通過手柄控製光學傳感器的掃描。

工作時，激光發射裝置發射出編碼掃描激光束，每次照射覆蓋5度×4度的區域；與它同步的激光接收裝置隨即獲得激光圖像和該區域的可見光圖像。兩種圖像傳送至遙控單元後，由係統自動比較兩者的細微差別。若有異常，係統將在0．1秒內啟動警報，並在監視器上顯示異常的位置和圖像。操縱人員可以通過控製手柄放大觀察可疑區域，以進一步確認是否存在問題。

該係統使用近紅外激光，工作波長0．8～0．9微米，探測範圍為水平-175度～+175度、俯仰-20度～+20度，探測距離白天1000米、夜間4000米(霧天除外)。係統除了可以探測到隱蔽在偽裝網後或者加裝有蜂窩板的狙擊手步槍瞄準鏡，還能探測到夜視鏡、測距儀、望遠鏡等其他光學部件。城市環境中玻璃表麵比較多，會產生幹擾，但通常可以通過圖像處理軟件輕易濾除。有一種情況比較麻煩，就是新聞記者相機的鏡頭過於接近瞄準鏡，可能會造成誤判，目前從技術上還無法有效解決，隻能依靠操作人員的豐富經驗了。

圖9：


SLD-400原型係統於1994年底在薩拉熱窩得到首次應用，效果非常顯著。據報道，在1992年前，由於未裝備反狙擊手係統，駐薩拉熱窩的法國維和部隊在很短時間內就有80多人死於技術精良的當地狙擊手的槍下；而裝備該係統後，在隨後幾年內沒有因為狙擊手損失一名士兵。除了狙擊手探測外，SLD-400係統在戰場上也可用來對付敵軍車輛，通過探測敵軍車載瞄準裝置記錄車輛的運動情況。該係統也有助於特種作戰部隊的目標識別。

盡管出現了不同機理、各種型號的狙擊手探測係統，但依靠單一機理的探測係統仍然存在漏洞。如聲探測係統和紅外探測係統這類被動探測係統，至少要等狙擊手射出第一顆子彈後才能發揮效用，如果狙擊手技術過硬，很可能因為關鍵目標被其一發射殺而失去防護意義。激光狙擊手探測係統盡管能夠進行主動掃描，但掃描識別周期比較長，有可能在尚未得到結果前就遭到攻擊；而且激光工作對氣象條件依賴性比較強，同時如果射手事先采取措施，抑製某個波長的激光，或在狙擊步槍上安裝更有效的抗反射濾光裝置，也有可能使激光探測係統失效。而綜合使用多種機理的主、被動探測係統，將會提高反狙擊手探測係統的探測精度和廣度、增強係統的作戰效能。例如，法國人綜合使用其性能先進的“皮勒爾”聲探測係統和SLD-400激光探測係統，就大大增加了實戰效能。