【科普中国军事科技】自动瞄准跟踪，坦克火控系统迎来重大革新-今日视点

当坦克火控技术的发展到80年代，热成像的技术已经能够识别距离较远的目标。其原理是通过目标与背景环境温度存在差别、目标自身每个部位温度不同的原理，将这些不同温度散发出的红外热信号识别出来，再处理成为可视化热力图。与过去目标识别方式不同的是，此前是先通过观瞄镜获取光学信号，火控系统要将识别的光学图像作为模拟信号转化为计算机可识别的数字信号，而热成像仪采集到的信号则是先由计算机读取解算，再呈现给人。因此，如果在计算机解算信号的阶段将热成像仪获取的目标信号加以识别，则人看到的就是计算机处理过后的图像，上面可以出现计算机解算后的目标位置、距离、移动速度等信息，这就为火控系统自主识别目标提供了可能性。如果将自主识别目标信号与火炮控制机构通过控制系统联动起来，则给坦克自动瞄准和跟踪目标提供了条件。

人工智能？对比度！

【资料图】

坦克的热成像仪只能提供类似黑白电视机的图像，本质上是对于监视区域的温度图像，要怎么区分锁定的目标和背景呢？80年代并没有人工智能技术，要解决这个问题，还得靠更古老的对比度锁定。早在越南战争时期，美国空军就开始使用电视制导武器。由于技术限制，电视制导武器的锁定仅仅依靠图像对比度来进行。空对地电视制导武器的锁定往往基于边缘跟踪法来进行，飞行员将引导头的锁定框调整到正确的尺寸，刚好套住目标。在锁定后，引导头会记忆目标的边缘和灰度，寻求目标和非目标区域的灰度差距，从而保证一直跟踪在目标上。简单来说，这种锁定方式记住的是一个“一片黑暗中的一个亮点”，而不是特定的一个碉堡。

恰巧的是，坦克上搭载的热成像仪成像也只分亮度，而且高热量的目标往往是需要锁定的对象，环境的热量则要显著的低得多。类似的锁定设计在坦克上非常适用。但是，对比度锁定同样对热成像仪的清晰度提出了一定的要求，第0代热成像仪在1500米或者更远的距离上很难分辨出目标和环境的差异，自然无法使用对比度锁定。而第三代的高清晰度热成像则可以清楚的看到目标的细节，热量也非常明显，哪怕远距离也相当清晰，想要完成锁定则简单得多。

（图为模拟器中T-72B3主战坦克的自动跟踪火控，长线意味着目标可以锁定 图片来源：哔哩哔哩）

法国于1992年服役的“勒克莱尔”型主战坦克上首次搭载了自动跟踪系统，让“勒克莱尔”拥有了独一份的炮手工作模式：炮手不再需要手操火炮进行跟踪，只需要将准星对准目标后进行锁定，炮手不需要触碰操作手柄即可自动进行跟踪。启用跟踪的按键和激光测距仪一样，自动跟踪后随时能进行射击，非常方便。炮手的工作模式从索敌-跟踪-射击变成了索敌-锁定-射击，不再需要反复精细调整手柄准确跟踪目标，只需要微调瞄准点即可准确命中。

（图为模拟器中的T-72B3主战坦克，已经锁定目标进入自动跟踪 图片来源：哔哩哔哩）

在法国之后，日本的90式主战坦克和我国的出口型90-Ⅱ型主战坦克都装备了这一系统，极大的降低了炮手压力。同时，自动跟踪火控也是热成像仪水平成熟提高的产物，代表热成像仪在2000米的距离上能较为清晰的展现出目标轮廓，以便让火控系统锁定并自主跟随。

炮手，瞄准，射击！

在坦克火力的发挥上，除了炮手，就属车长最有发言权。根据驾驶分工，车长负责对周围环境进行扫描，炮手负责对车长提供的目标进行锁定。最初，车长需要用语言描述目标位置，炮长将火炮调整到相应区域后，再锁定和攻击目标。这等于一个目标要由两个人搜索两遍才能攻击，制约了反应速度。后来实现观瞄系统联动以后，车长可以将观察到的目标位置提供给火控系统，由火控系统提供给炮长进行判断，这样省去了一个人的目标搜索时间，但仍需两个人配合操作。地面战中的攻击窗口期很短，如果车长发现目标后可以不通过炮手直接调炮发起攻击，则进一步提高反应和攻击速度，因此，这种同时具备猎巡和歼击能力的火控系统应运而生，车长跨过炮手直接调炮的操纵方式就是行家们常说的——车长超越射击。

猎-歼火控来源于英语的Hunter-Killer，。超越射击最早的雏形可追溯到二战时期，当时的坦克车长可以强制炮手与车长保持同一方向，虽然不能由车长直接控制火炮，但考虑到火控系统的很多任务在当时是由炮手完成的，炮手就相当于当时的火控系统，因此可以将其视为超越射击概念的雏形。这样的设计在二战后逐渐普遍，苏联为车长安装了独立的车长镜，车长镜的配置也越来越高，从最早的不设镜透过防弹玻璃观察，到依靠人工转动操作的潜望镜，再到后来由电机驱动，带有自动保持稳定功能的综合观瞄设备，车长使用的观瞄镜完成了与炮长观瞄镜从姿态联动向信息整合的过程。

早期火控系统实现车长与炮长信息共享后，射击权限依然在炮长手中，车长只能将炮手的观瞄镜自动调整到与自己相同的观瞄方向，但目标的识别需要有炮手自己完成。这主要是因为车长周视镜主要功能是用来环顾四周，早期型号甚至没有图像放大功能，对目标的识别能力不强；炮长观瞄镜能拉目标进行高精度识别，但此时就看不到周围环境。面对同时满足“看得全”和“看得清”这对矛盾的两个方面，车长观察周围动态、炮长聚精会神攻击目标的分工就显得很实用，这就是为什么现代坦克仍然保留3人车组的原因之一。而车长超越射击功能使车长与炮长的“两个大脑、两双眼睛”的配合作战在一定程度上变成了“一个大脑、两双眼睛”的整合作战，一辆坦克的作战效能当然也就有了明显的提升。

（图为模拟器中的M1A2主战坦克指挥官面板，上半部分操作车长指挥仪 图片来源：百度贴吧）

美、苏、德则选择了车长指挥仪的路线，为车长镜安装双向稳定器，起到和稳像式炮镜一样的稳定效果。在车长进行超越射击时，坦克主炮和同轴机枪直接被车长镜控制进行瞄准和发射，也不需要离开一个设备使用专门转接的光路。苏联在PNK-4车长火控系统上仅让车长具备了应急直瞄发射能力，这与超越射击中车长直接接入炮长观瞄设备的方式仍有一定区别，主要是依靠分划板在没有扰动/非扰动火控的情况下进行射击，属于一定程度上的“盲打”，因此要加上“应急”前缀。而到了PNK-5上，则为车长观瞄设备接入了稳像式火控系统，能够使用激光测距仪、独立稳定的电同步车长镜和具有图像放大功能的夜视仪。要知道，现代坦克40%的采购价格被火控系统占据，火控系统是坦克上最赚钱的部件，没有之一。而当这种两套观瞄设备配合起来的猎-歼式火控系统成为东西方坦克设计界共识的时候，就有了一个听起来高大上的名称——双指挥仪式火控，车长镜和炮长镜均为独立的指挥仪式火控，都有完整的独立交战能力。

（图为T-84坦克上搭载的PNK-6车长镜，拥有热成像通道和稳像火控，车长有完全权限 图片来源：知乎）

出品：科普中国

监制：光明网科普事业部

作者：黄天（海东青科创团队）

审核专家：刘晓峰（资深军事科普作家）

策划：金赫