[科普帖]现代战车火控系统邹议

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车长独立稳像周视观瞄通道对战车火控系统作战效能的提升是不言而喻的，但是国产车长周视镜采用的仍然是传统棱镜构成的几何光路而非光纤光路，所以体积（特别是下部镜体体积）较大，而且不具备非同轴安装能力。如果老装备比如96式在升级改造时，车长战斗部位将没有足够的内部空间进行安装。除了价格因素外，这很可能是制约车长独立稳像观瞄设备至今没有在国产装备上推广安装的主要原因。当然，我们不可能像美国一样财大气粗，为每辆战车都装两套带热像仪的瞄准镜，但是随着技术的成熟，车长独立稳像周视观瞄镜最终会在国产战车上得到普及。

第四章  目标自动跟踪的实现
自动跟踪现代主战坦克火控系统技术发展的必然产物。从坦克火控系统控制主线来看，早期扰动式火控系统中只有火炮稳定回环，瞄准线随动于火炮轴线；后来随着技术发展，在火炮稳定回路前又增加了瞄准线稳定回环，即稳像式火控系统；再当计算机图像处理技术成熟后可以在瞄准线稳定回路前再增加跟踪线控制回环，这就是自动跟踪火控系统。
和人工跟踪瞄准射击相比，自动跟踪射击完全可以避免人工操作反应慢、误差大的缺点，特别是在坦克行进间攻击移动目标时效果尤其明显，试验表明：具备自动跟踪功能的主战坦克火控系统捕获、瞄准目标的时间可为人工跟踪的1/5，而火炮动对动射击命中率却能显著提高。除此之外，自动跟踪还可以大幅减轻炮手在上下颠簸的炮塔内连续跟踪、瞄准目标时巨大的精神和体力消耗，这对提高坦克的持续作战能力无疑是大有裨益的。正是这些明显的优势使火力和防护都非常面的日本90式主战坦克能够凭借它（在当时）傲视群雄的自动跟踪火控系统高居世界主战坦克排行头把交椅达数年之久。虽然这些排名中存在水分和不实的地方，但至少说明了国际上对现代主战坦克自动跟踪能力的重视。
我国坦克工作者也紧跟国际形势，在研制国产新一代稳像式火控系统时不失时机的增加了对自动跟踪功能的要求。目前我国已经成功研制出多种型号具备自动跟踪主战坦克火控系统批量装备部队并用于外贸出口。下面笔者将以国产AL-KHALID坦克自动跟踪稳像式火控系统为例，对自动跟踪系统结构和功能实现加以介绍。
该自动跟踪稳像式火控系统采用的是目前国际上使用最广泛技术水平也最为成熟的视频自动跟踪器——VLTT。系统包括带热像肘式传感头的炮长瞄准镜和自动跟踪器，它利用电视摄像机摄取的可见光视频信号或热像仪摄取的红外视频信号进行图像跟踪，因此可以全天候作战。下图就是炮长瞄准镜外形图。

                AL-KHALID坦克自动跟踪稳像式火控系统炮长瞄准镜外形图
在跟踪目标时，炮长首先要通过监视器屏幕上的电子窗口锁定目标，目标锁定窗口视场有三种选择。
人工锁定视场
近程自动捕获视场
远程自动捕获视场

人工锁定视场  

近程自动捕获视场

远程自动捕获视场
如图所示，当系统处于人工锁定状态时，炮长驱动视场内十字线中心圆环指向目标并按下锁定按钮，系统将锁定这一瞬间十字线中心与目标相重合的位置；当系统处于自动工作状态时，炮长驱动视场中央的自动捕获窗口套住目标，系统将根据目标与背景图像的灰度差异识别出目标。系统锁定目标后将设定紧靠目标的一个最小矩形框将目标包住并作为“模板”。其后，系统将“模板”移到窗口内坐标原点，开始用它对瞄准镜视场图像进行双向扫描，当发现视场内某处与“模板”信息数据重合时就确定了目标在视场图像中位置，因为“模板”位置已经确定，通过解算就可以得到目标位置即跟综线，依据跟踪线与瞄准线之间的角度偏差修正火炮指向就可以实现对目标的自动跟踪。这种跟踪方法理论上称为“相关跟踪”。该自动跟踪系统还允许目标被短暂遮蔽，自动跟踪速度大于每秒半个屏幕视场。
AL-KHALID自动跟踪火控系统在处于自动跟踪状态时有两种测距模式可供选择：自动测距和手动测距，自动测距时，系统会在开始跟踪后每10秒测定一次目标距离，并实时显示在炮长监视器屏幕下方；手动测距时，需要炮长按动炮仗操纵台右手柄上的激光测距按钮进行人工测距，设立手动测距模式可以有利于炮长掌握最佳开火时机。结合火控系统跟踪模式和测距模式，AL-KHALID坦克自动跟踪稳像式火控系统进行自动跟踪射击时有寺中模式组合：
第一种  自动锁定，自动测距
第二种  自动锁定，手动测距
第三种  手动锁定，自动测距
第四种  手动锁定，手动测距
下面仅就自动锁定，自动测距跟踪射击过程举例加以说明：在实施自动跟踪射击时，炮长首先选择可见光跟踪还是热像跟踪，然后按确定的工作方式接通系统。搜索到目标后，在火控计算机面板上选择弹种，并实施自动装弹。炮长驱动长方形的自动捕获窗口将目标套住，按动炮长操纵台右手手柄上的自动跟踪锁定按钮，目标立即被锁定在屏幕十字形自动跟踪瞄准分划中央并被测定距离。此时自动跟踪捕获窗口消失，系统切断炮长操纵台人工控制功能，开始进入自动跟踪状态。在跟踪过程中炮长可以通过操纵台上的上、下、左、右四个自动跟踪锁定微调按钮调整自动跟踪瞄准分划以正确指向目标要害，一旦炮长判断火成时机开熟就用右手拇指按下炮长操纵台上的火炮击发按钮，当瞄准线与目标角度偏差小于（0.1～0.2）密耳，进入“跟踪门限”之内时火炮立即击发，将目标摧毁。

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好帖!顶起来慢慢看

偶曾经用Protel99SE软件绘制过88系列主战坦克稳像火控系统火控计算机原理图，而且通过电气检查了:victory: :victory: ！有懂汇编语言的可以尝试编写基于8051单片机的火控计算机弹道解算程序:D ！

唉。。。。。这么好的帖子不顶真是没必要在CD混了:victory:

WK，又找到一个值得崇拜的真正学霸。

正好向BIGBLU学霸讨教一下，首贴里带四连杆的应该是下反稳像的吧，似乎有个笔误。稳像棱镜的稳定是通过陀螺-角速度传感器-角偏差补偿电路-伺服机构控制的，还是由陀螺直接稳定的？
不管上反还是下反，机械陀螺本身的漂移怎么处理？是不是西方坦克在炮口上装一个校准器就是为了消除陀螺漂移，我们的坦克除了哈立德别的没有，那怎么来消除？
另一个问题，如果用数码图象稳定技术，象现在的数码相机和DV已经有电子防抖了，如果这个技术用来制造稳像瞄准镜，是不是也很可行，这样价格和体积都可以降下来很多，59那样的老家伙应该也可以随便改造成稳像的。

我克不敢称学霸，只是现学现卖，而且时间久忘的差不多了！;funk
那图是打错了，其实写到后面我都快转晕了！:L
88系列的下反不是陀螺直接稳定的，测角用的是类似格林码盘的机械结构。毕竟是国产第一代稳像火控，结构还不是很先进。99车长镜的上反就是直接稳定了。

至于陀螺零漂的问题，其实关于陀螺稳定算法那部分我当时也没看懂，所以只好略去不写:L
还有数码电子防抖本身就是基于CCD成像技术来实现的，对于采用微光夜视和普通光学系统的火控系统可能并不适用，而且对于战车观瞄这种物象长时间连续运动电子防抖的作用不知道还有多少，闹不好还要产生画面延迟的问题。其实朱老的书是03年的，上面的技术也就写到的90年代中期，远不是我们现在能达到的最好水平。
另外，我对下反稳像火控的四连杆机构的具体外型始终不态清楚，也没有这方面的特写照片，那位学霸有的话，不妨发上来？

“火炮轴线与炮塔的角度偏差由炮耳轴倾斜传感器测定”，耳轴倾斜传感器测不了火炮轴线与瞄准线之间的方向偏差，火炮轴线与炮塔之间也没有偏差。

下反稳像正式的名称应当是直接稳定，上反稳像应当是随动稳定。

原帖由 ccna 于 2007-2-1 12:58 发表
“火炮轴线与炮塔的角度偏差由炮耳轴倾斜传感器测定”，耳轴倾斜传感器测不了火炮轴线与瞄准线之间的方向偏差，火炮轴线与炮塔之间也没有偏差。

下反稳像正式的名称应当是直接稳定，上反稳像应当是随动稳定。

老大教训的是，回去我好好教育我这个师弟让他好好的学学再写！
不过一个学电的，能把这个东西写到这个水平还是值得褒奖的！
老大多提意见，这些新鸟才能长起来！:D

学习啊！
学习的机会！

原帖由 Evanescence 于 2007-1-31 20:43 发表
WK，又找到一个值得崇拜的真正学霸。

正好向BIGBLU学霸讨教一下，首贴里带四连杆的应该是下反稳像的吧，似乎有个笔误。稳像棱镜的稳定是通过陀螺-角速度传感器-角偏差补偿电路-伺服机构控制的，还是由陀螺直接稳定的？
不管上反还是下反，机械陀螺本身的漂移怎么处理？是不是西方坦克在炮口上装一个校准器就是为了消除陀螺漂移，我们的坦克除了哈立德别的没有，那怎么来消除？
另一个问题，如果用数码图象稳定技术，象现在的数码相机和DV已经有电子防抖了，如果这个技术用来制造稳像瞄准镜，是不是也很可行，这样价格和体积都可以降下来很多，59那样的老家伙应该也可以随便改造成稳像的。

在稳定系统当中0飘是忽略不计的。
电子放抖实际上也是有压电晶体陀螺参与的，只是他的稳定范围很小，只能对付手的抖动。
其实陀螺并不贵，电子的最便宜的只要50元不到一片（1K价），在坦克这种运动速度比较低的载体上还可以直接用加速度传感器测量重力加速度获得轴线稳定相关的数据。

原帖由 ccna 于 2007-2-1 12:58 发表
“火炮轴线与炮塔的角度偏差由炮耳轴倾斜传感器测定”，耳轴倾斜传感器测不了火炮轴线与瞄准线之间的方向偏差，火炮轴线与炮塔之间也没有偏差。

下反稳像正式的名称应当是直接稳定，上反稳像应当是随动稳定。

耳轴倾斜传感器肯定是测定火炮轴线偏差的，如果基准不是炮塔，那是什么？还有，国产主战坦克确实几乎没都有安装炮口基准镜，那么由身管形变导致的基准偏差应该怎样修正？学霸指出错误也该解释清楚！:Q

原帖由 7071020 于 2007-2-1 15:04 发表

老大教训的是，回去我好好教育我这个师弟让他好好的学学再写！
不过一个学电的，能把这个东西写到这个水平还是值得褒奖的！
老大多提意见，这些新鸟才能长起来！:D

707老实交代消失了将近一个礼拜干什么去了？:Q :Q

看上去好象99的炮长瞄准镜是下反的,MBT--2000和新的96是上反的把.感觉老的85--11M的瞄准镜和99的型式上如出一辙只不过99物镜稍大点和加了个热象仪的通道

冒似看起来都是下反，上反的镜子盒会大一些，按我们的工业水平，造出来的肯定比M1A1的还大。“耳轴侧倾”这个数据肯定是为了用炮塔旋转消除高低调炮时候产生的水平偏差，至于火控是以炮塔本身的坐标为坐标系，还是以外界的自然坐标为坐标系关系不大，不过既然稳像瞄准具用惯性陀螺作为稳像的基准，显然整个火控用的是惯性坐标系，也就是用外界的自然坐标系。

那可不一定，99的车长镜就是上反的，可它的体积并不大，Evanescence可不要小看TG的战车火控系统研制能力;P

楼主的贴已经被我收了:lol

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倒没有不相信TG的火控研发能力，不相信的是工艺能力，不过这是另外的事，和下面说的无关。
看图片“舅舅式”的火控明显是三个通道各自独立的，BIGBLU兄前面贴的图也是这样，并排三四个镜头，符合BIGBLU兄说的“下反稳像光学通道不支持微光和热像通道”的说法。如果按BIGBLU兄说言，“舅舅的棱镜是陀螺直接稳定”的，那陀螺的尺寸应该不会很小，至少惯性体的重量要比棱镜大很多才行，那样的话，物镜盒应该小不了。

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我想99上反的说法可能来自于车长周视镜。我想上反镜子至少应该在透镜边上有一块铁板，里面装陀螺或者别的执行机构，几个通道之间没有空隙似乎没有地方装这些玩意。当然我也是就那么一说，毕竟不懂。

原帖由 Evanescence 于 2007-2-2 18:23 发表
倒没有不相信TG的火控研发能力，不相信的是工艺能力，不过这是另外的事，和下面说的无关。
看图片“舅舅式”的火控明显是三个通道各自独立的，BIGBLU兄前面贴的图也是这样，并排三四个镜头，符合BIGBLU兄说的“ ...

陀螺的重量可以不必大于棱镜的重量，甚至还可以大大的小于棱镜的重量，其实棱镜也是惯性体哦，中学物理都忘光了吧。:D

同意，不过这个可不是初中物理，应该是陀螺提供的稳定力矩必须要大于转轴上的扰动力矩，陀螺的稳定力矩怎么算还真是不知道。

上反瞄准镜如果要实现镜炮同步，并不需要四连杆机构，而是采用电同步方式，具体可参考朱教授书中的电同步简易火控系统，但是辅助瞄准镜是需要机械同步的，所以还能看到四连杆。

也就是说火炮轴线随动于红外通道瞄准线，白光通道瞄准线又随动于火炮轴线？

稳像工况下，火炮轴线始终随动于瞄准线，无论是昼间瞄准线还是夜视通道的瞄准线。

赞，土鳖如果舍得花多一部上海别克的价钱，生产线上列装的99G就能用上好的东东鸟。

不同波长的光线的透射率不同，会产生透射角度偏差，所有光线经过进出棱镜会恢复原来的方向，不过光路宽窄就会变化，情况就是如果瞄准镜旋转就会产生像随着方向改变会一会大一会小，这样不要紧吗？干吗不用CCD成像。

透射率的问题可以通过镜片镀膜来解决，红外和微光镜头是无法用CCD成像的，先进的车长镜现在一般都用光纤成像技术

貌似96安装的是上反稳像带自动跟踪，但是算法简单，识别能力和抗干扰能力不强。哪位老大能够分析一下？谢谢。

你说的是新96，老96是下反滴

车长在操作上反的周视瞄准镜时，是不是基本保持不动啊？不用抓着手柄来回扭动身体吧？请老大指点一下

当然不用动,车长周视竟镜只有上镜体是旋转的,下镜提不动

为什么不在镜子里加摄像机啊？我现在正在考虑如何加摄像机，改装上反周视瞄准镜

虽然偶不懂镜子，呵呵。还有一个问题，九九的毫米波雷达会不会给协同的步兵带来麻烦啊？