國外無人機偵察載荷發展綜述

現代戰爭已進人信息制導時代，航空偵察是軍事情報的重要信息來源，也是當今世界應用最廣泛的一種信息獲取方式。無人機自問世并投入實戰以來，已發展成為執行航空偵察任務的一種不可或缺的多用途平臺，甚至有可能在21世紀中后期成為航空偵察作戰的主導力量。目前，全球共有32個國家（地區）具備無人機研制能力，約50個國家（地區）裝備了無人機，基本型近300種。無人機偵察作戰能力的發揮，主要依靠其任務載荷。本文簡要闡述國外無人機任務載荷的發展現狀與趨勢。

國外無人機成像偵察任務載荷的發展現狀

光電成像偵察任務載荷的發展現狀

無人機機載光電成像偵察設備主要包括電荷耦合器件（CCD）相機、紅外成像設備、多光譜成像設備及光電轉塔等。可晝夜在多種氣候條件下遂行偵察、目標捕獲、監視等任務。除微小型無人機攜帶單個傳感器外，絕大多數無人機都可裝備多種傳感器。下面將列舉美國、以色列、俄羅斯等國家的無人機機載光電成像偵察任務載荷的發展現狀。

（1）美國

AN/AAS-52（V）組合型光電/紅外（EO/IR）和激光測距多頻譜目標導引系統（MTS）-A，將一個EO/IR傳感器、一個寬視野EO傳感器以及一個激光測距/指示器和一個激光照明器組合在一起。該裝備由一個轉塔（WRA-1）和一個電子單元（WRA-2）組成。系統工作波段0.4～0.7μm（TV）、3～5μm（紅外）；系統有兩個電子變焦：2倍和4倍。

AN/AAS-44（V）組合型IR和激光測距傳感器系統是一種高性能、多用途熱成像傳感器，可提供遠距離監視、目標獲取、跟蹤、測距以及為“地獄火”導彈和NATO激光制導武器進行激光指示。系統由兩個電子變焦：2倍和4倍。

基本型EO/IR子系統裝備于“全球鷹”無人偵察機。該系統包括一部640×480 px的紅外傳感器、一部商用柯達1024×1024px的CCD傳感器和一部EO/IR接收機單元。工作波段為0.55～0.8μm（可見光）、3.7～5μm（紅外）；對地精度為20m圓概率誤差（CEP）。“全球鷹”一次任務中，可提供74000km2范圍內的可見光/紅外圖像，具有寬地區搜索和定點搜索兩種主要工作方式。

CA-236行掃儀裝備于“暗星”（Tier3）無人機。鏡頭焦距為915mm，探測器為12064px，可實現0.6m的分辨率。具有寬地區搜索和定點搜索兩種主要工作方式。

AN/DAS-1多譜目標導引系統（MTS）-B是一種多用途EO/IR激光目標探測、測距和跟蹤設備。該傳感器采用了最尖端的數字體系結構，具有遠距離監視功能，可為“地獄火”空對地導彈和所有的NATO激光制導彈藥提供高空目標截獲、跟蹤、測距和激光指示功能。系統有兩個電子變焦：2倍和4倍。

“女妖凝視”廣域機載監視（WAAS）吊艙或“戈爾貢凝視”（Gorgon Stare）的通用型光電傳感器吊艙，由5臺光電靜態照相機和4臺紅外照相機組成。每架飛機配有12個攝像機，能同時提供12個視頻圖像，并將信息及時反饋給地面部隊。第一批“增量1”吊艙能夠提供10 路同步的高空影像信號。隨后第二批第三批是“增量2”吊艙，具備提供30路同步影像信號的能力，最終將達到可提供多達65路同步影像信號的能力。

高光譜成像儀（H SI）及微型高光譜成像儀（MHIS）裝備于“捕食者”無人機。在可見光和近紅外頻譜部分（450～900nm）覆蓋64個波長譜段，視場角為9.3°，在典型飛行高度3km時分辨率為1m。2007年，美國空軍向Headwall Photonics公司采購了一批微型高光譜成像儀（MHIS），用于裝載“捕食者”無人機。MHIS具有小于3.5nm的光譜分辨率，但其空間分辨率不高，譜段范圍包括可見近紅外400～1000nm以及近紅外900～1700nm。

（2）以色列

M O S P光電傳感器裝備于“蒼鷺”（Heron） TP高空長航時無人偵察機。其組件包括1.06μm激光指示器/測距儀的電視觀測器、激光指示器/測距儀的前視紅外觀測器、前視視頻紅外及兩個電視攝像機，其中，CCD相機有14倍變焦和37倍變焦兩種，前視紅外可能是3～5μm的面陣傳感器，激光指示器的能量水平為80MJ，PRF為20Hz，光速散度為0.45mrad。

ES P-1H光電系統裝備于“赫爾墨斯”（Hermes）450無人偵察機。有兩個照相通道，一個為帶6倍變焦鏡頭（50～300mm）的高分辨率黑白或彩色CCD電視攝像機，另一個為16mm焦距長度固定鏡頭的廣角照相機。

FSP-1前視紅外系統裝備于“赫爾墨斯”（Hermes）450無人偵察機。高度為12～20km時，可探測卡車目標；高度為4～5km時，可識別卡車目標。

DSP-1型監視系統裝備于“偵察兵”無人偵察機和“搜索者”長航時無人偵察機。該系統攜帶22.5倍變焦鏡頭的3～5μ焦平面陣探測器熱成像儀和帶20倍變焦鏡頭的高分辨率彩色CCD白天型照相機。

ESP-600C型監視系統裝備于“偵察兵”無人偵察機、“搜索者”長航時無人偵察機和“赫爾墨斯”450無人偵察機。該系統為高分辨率、輕型、穩定的晝間偵察系統。攜帶兩個高分辨率（450線對）的標準彩色CCD相機，可在25km處探測到卡車大小的目標。

（3）歐洲國家

德國KRb8/24F全景相機裝備于龐巴迪CL-89無人偵察機。焦距為80mm，適合于低空和中空偵察照相。分辨率為75線對/mm，每服覆蓋的視場角為橫跨軌跡143？，沿軌跡48？。

法國AA6.62“歐米亞”相機裝備于“食雀鷹”（Epervier）無人機。使用75mm鏡頭，膠片長度為7.5m。

英國MRT-S熱成像系統，其不帶轉塔的改進型裝備于“不死鳥”監視無人機。波段范圍為8～12μm。

合成孔徑雷達成像偵察任務載荷發展現狀

合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一種主動微波成像雷達，具有全天候、全天時、高分辨率特性，已廣泛應用于軍事情報偵察、打擊效果評估等領域，是對地觀測和軍事偵察的最有效的手段之一。下面簡要列舉一些外軍典型的無人機載SAR系統的發展現狀。

（1）美國

為了具備對戰場全天時和全天候的偵察能力，美國幾乎每款無人機都配備了合成孔徑雷達，覆蓋了各種功能、性能和用途，在實戰中發揮了巨大作用。

TESAR裝備于“捕食者”無人機，是一種高性能、輕型高分辨率監視雷達。后來的MQ-1已不再裝備該型雷達，而換裝山貓多模式SAR——AN/APY-8（Lynx）。TESAR工作在Ku波段，圓概率誤差在25m之內。可提供兩種模式，一種條帶模式，覆蓋范圍400～800m；一種點圖模式，覆蓋800m×800m或2400m×2400m。分辨率為0.3～1m。

HISAR是雷達系統公司研制開發，裝備于空軍“全球鷹”無人偵察機上。機上裝有1.2m直徑天線，能穿透云雨等障礙物，連續監視運動中的目標。工作波段為X波段，該雷達獲取的條幅式偵察照片可精確到1m，定點偵察照片可精確到0.3m。在MTI模式時，最小可探測速度為7.5km/h。

AN/APY-8（Lynx）（山貓多模式SAR）裝備于“死神”無人機，是一部輕型、高性能、多工作模式SAR。工作在Ku波段。條帶模式時，分辨率為0.3～3m；點波束模式時，分辨率為0.1～3m；GMTI模式時，最小可探測速度為11km/h。

Sandia-miniSAR（無人機mini-SAR）裝備于“捕食者”無人機，可以進行精確制導和空間應用。mini-SAR體積為常規雷達的1/4～1/5，工作在Ku波段（16.8GHz），后續擴展到Ka波段和X波段。它的工作模式有：聚束、條帶、GMTI和相干變化檢測（CCD），最高分辨率可達0.1m。

TUAVR（戰術無人機小型SAR）是諾格公司為美國陸軍開發的項目，載荷重量僅為25.8kg。工作在Ku波段，工作模式包括GMTI模式和SAR成像模式。GMTI模式下的分辨率為0.3～0.9m，有效作用半徑為15km。

NanoSAR（小型無人機SAR）是世界上最小的合成孔徑雷達，由ImSAR公司研發，載荷重量為0.9kg，NanoSAR系統的載機包括“掃描鷹”和E-BUSTER（BLACKLIGHT）小型無人機。

（2）其他國家

EL/M-2055雷達是以色列無人機的一種新型戰術偵察高性能SAR/GMTI雷達系統，裝載在無人機上，主要用于深入敵區進行偵察。其雷達圖像的清晰度接近光學圖像質量。

MiSAR是德國無人機小型調頻連續波SAR，是一種調頻連續波Ka波段（35mm）雷達系統，重量僅3.95kg，可以裝在0.01m3的任務載荷艙內。該系統能以條帶模式覆蓋500～1000m幅寬的地帶，分辨率為0.5m，還能以聚束模式詳查特別感興趣的區域。

SWORD是法國無人機一種全天時全天候空中偵察無人機使用的雷達系統，具有成像模式和動目標顯示模式（GMTI）。該系統由法國湯姆遜-CSF導彈電子公司（Thomson-CSF Missile Electronics）和德國道尼爾（Dornier）聯合研制。

MiniSAR（SAR）由荷蘭的TNO物理電子實驗室開發研制，是荷蘭小型無人機的一種很有特色的小型合成孔徑雷達，它體積小、質量輕、精度高，并具有對地面慢速動目標顯示（GMTI）能力，可用于環境監測和各種軍事活動。工作在X波段，最高分辨率0.05m。

國外無人機信號偵察載荷的發展現狀

在各種電子設備充斥的現代戰場上，對敵方的指揮控制系統、通信系統以及雷達系統等的偵察以獲取相關的電子情報成為戰爭的重要任務之一。信號偵察載荷主要用于對通信、雷達、測控等信號輻射源進行偵察、分析、識別、定位，主要由接收天線、接收機、信息處理單元組成。目前，美國等各大軍事強國都很重視將無人機應用于電子偵察。

美國

目前，美軍“全球鷹”第20批次裝備了諾斯羅普-格魯門公司生產的LR-100電子情報系統（重27kg，頻率范圍為2～18GHz）和BAE系統公司的Hyoerwide通信情報系統，并為第30批次“全球鷹”無人機開發規模可變的機載信號情報和ASIP。ASIP項目的主承包商是諾格公司。其目標是將一個高波段（ELINT）分析同與一個低波段（COMINT）分系統集成在一起。ASIP高波段系統由諾格公司研制，低波段分系統的大部分由雷神公司供應。美國空軍估計ASIP約生產25套，需4億美元。為使ASIP能安裝于更多的平臺，從2007財年開始，為“捕食者”等任務載荷裝載能力較低的平臺發展稱為ASIPLite（ASIP輕型）的型別。縮小版的ASIP-1C和ASIP-2C安裝在機體較小的“死神”和“影子200”無人機上。

美國陸軍的戰術SIGINT任務載荷（TSP）是另一個即將投產的項目。TSP的目標是發展一種無人機SIGINT任務載荷，使它能夠提供近實時情報，支持“未來戰斗系統”（FCS）。TSP系統基于BAE公司的商用貨架硬件以及該公司的“鉆石”軟件結構。美國陸軍打算將TSP用于FCS的第4級無人機。TSP作為規模可調的系統，其應用除了“火力偵察兵”無人機外，美國陸軍已選擇“捕食者”的另一種型別“勇士”以及經縮減體積和功能裝載“影子200”這類小型無人機。

英國

英國Roke Manor研究所開發的Modular ESM就可作為小型無人機裝備的信號情報傳感器。該裝置設計成可以單機裝備和多機分散裝備。Modular ESM按接收方式不同，可分為A型（直接檢波接收式）和B型（掃描超外差方式）兩種類型。電波發射源方位的探測是利用多部Modular ESM同步工作，對所接收的數據進行處理。接受數據的處理方面，首先由無人機發送到地面站，由地面站進行實時分析。另外，在無人機上記錄的數據也可在返回地面后進行分析處理。

無人機偵察載荷的發展趨勢

光電成像偵察載荷的發展趨勢

（1）向通用型、模塊化發展

無人機偵察系統具有重量輕、結構簡單、價格便宜、使用安全方便、戰場生存能力強等優點，是目前國外軍事偵察裝備發展的重點之一。未來，各種不同類型的航空偵察設備可以組合在一起使用，并且可掛裝在各類無人機平臺上。

（2）前視紅外技術迅速發展

前視紅外工作在3～5μm中波紅外波段，比8～14μm長波紅外波段具有更強的濕熱氣候穿透能力，這一優點使得近年來銻化銦及硅化鉑等3～5μm中波紅外凝視焦平面陣列成像紅外探測器得以迅速發展和應用。目前，已發展到第四代前視紅外技術，可以覆蓋整個可見光波段和近、中、遠紅外波段。可為飛機提供100多千米的紅外搜索跟蹤能力。第四代前視紅外系統準備用于“全球鷹”無人機的紅外搜索與跟蹤系統。

（3）電視攝像機分辨率提高，且不斷小型化

電荷耦合器件電視攝像機的像素陣列正在不斷精化，產生高分辨率，足以在近距離探測和識別出裝甲車。如果說前視紅外在追求接近電視攝像機的圖像質量，那么電荷耦合器件電視攝像機則更一步追求光學照相機的圖像質量。

（4）發展多光譜和超光譜探測器

未來的機載成像光譜儀可以在幾十個甚至幾百個波段成像，而不僅僅只進行雙波段探測。這類“超光譜”攝像機已出現多年，但由于缺乏穩定的性能，且性能不足以滿足要求，還無法應用于軍事偵察。隨著光譜成像技術的發展和傳感器的不斷研發，高空間分辨率和高光譜分辨率是光譜成像技術發展的必然趨勢；無人機平臺載重能力較有人機有限，所以任務載荷多為小型、綜合手段，所以小型化的要求更為突出；同時，為了更高效、更好地對光譜圖像加以利用，必須進行圖像融合和多手段相結合。美國將第一代機載超光譜傳感器系統安裝在“捕食者”和“先驅”無人機上，第二代可見光超光譜傳感器正處在研制的最后階段，一旦成功，將成為未來無人機偵察監視的重要手段之一。

SAR成像偵察載荷的發展趨勢

未來軍事作戰要求雷達傳感器要有在廣闊區域內建立近實時態勢感知的能力，要能同時對多個目標進行監視、跟蹤和分類。這就需要進一步拓展無人機載SAR的能力來滿足未來任務要求。

（1）向多波段、多極化、多波束、多模式、高分辨率和寬測繪帶方向發展

進一步提高分辨率、目標識別和實時成像能力，實現同時監視、跟蹤、分類識別，實現對戰場進行連續、及時和清晰地監視，提供更詳細信息，具備更高效率的戰術戰場偵察能力及情報處理能力。

（2）向小型化方向發展

近年來，小型、微型無人機發展很快，無形中推動了小型化SAR偵察設備的發展。通用原子公司改進后的APY-8 僅重39kg，桑地亞公司的MiniSAR僅重14kg，其分辨率均達到了0.1m。

（3）UHF/VHF SAR、激光SAR將得到進一步發展

UHF/VHF SAR具有樹葉穿透能力，可用于發現隱藏在樹林中或用樹葉偽裝的軍事目標。激光SAR具有波長短、分辨率高的優點，不但可以探測到簇葉下的目標，還可以對目標進行分類，采集三維數據，如方位角-俯仰角-距離、距離-速度-強度，并將數據以圖像的形式顯示，獲得輻射幾何分布圖像、距離選通圖像、速度圖像等，為地面部隊提供實施交戰所需的精確目標信息，有潛力成為重要的偵察手段。美國陸軍和國防高級研究計劃局聯合投資，啟動了“線鋸”激光雷達計劃，目標是發展一種無人機載的小型三維成像激光雷達。

信號偵察載荷發展趨勢

機載信號偵察載荷將重點提升全頻段、全方位、遠距離偵收能力。隨著接收天線向更高效率、綜合孔徑、智能共形發展，接收機向大帶寬、高靈敏度、大動態發展，信息處理向高速、大容量、智能化方向發展，信號偵察能力將進一步提升。信號偵察載荷主要向兩個方向發展：對于大中型平臺，偵察載荷采用高效率天線、高靈敏度寬帶大動態接收、智能化處理技術，設備形態向模塊化、通用化、標準化方向發展，以獲取更好的偵察效能；對于中小型平臺，偵察載荷采用小型低功耗輕量化技術，設備形態向綜合集成一體化、小型化方向發展。

（責任編輯：劉玲蕊）