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对地面核爆监(探)测装备发展的思考pdf

发布时间:2019-07-05 12:20 来源:未知 编辑:admin

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  对地面核爆监 (探)测装备发展的思考 谈伟飞 陈翠岩 (总装备部防化军李代表局 北京 100083) 摘 要:现有核爆监 (探)测装备主要是某型核爆监测系统和某型核爆探测车。两种装备适应 不同的部队需求,但是,核爆监测系统由于装备费用高,无法满足部队装备要求;核爆探测车虽然 在装备费用方面有一定优势,但又不能完成核爆监测系统规定的某些战技指标要求。结合装备质量 监督实践,以某型核爆探测车为对象,对该类装备发展趋势进行了研究和思考,认为地面核爆监(探) 测装备可以在现有装备的基础上,互为优势,相互补充,以解决部队完成核爆监 (探)测任务之所 需。 关键词:核爆炸,监测,探测,思考 1前言 核爆炸监 (探)测装备在未来五年、十年或更长的一段时间内,将仍以地面核爆炸监 (探)测 装备为主,其主要依据及优势是:核爆炸现场试验数据及理论研究充分;技术已经成熟;监 (探) M方式日趋多样化;已经交付部队使用的两种核爆监 (探)测以及其他一些辅助装备为进一步提升 地面核爆监 (探)能力奠定了扎实的技术基础;而且,近几年新技术的不断涌现也为核爆监 (探) 装备的提供了非常有利的发展空间。就整体发展水平而言,目前该类装备不存在结构还不尽合理、 技术运用不够全面、监 (探)测对象有疏漏、自动化程度偏低、人工干预方式比较多、装备重复及 装备费用高等缺陷。因此,今后核爆监 (探)测装备应立足于现有装备技术性能的改进、完善和提 高,逐步向智能化、自动化、模块化和集成化的方向拓展,以充分发挥装备的作战效能。本文以已 经装备的核爆探测车为例,结合近几年的实践经验和理论研究,提出一些新技术运用设想及现有装 备的合成思路,用以佐证上述观点 (此观点仅供参考)。 2现有装备的不足 目前交付部队的有三种核爆监 (探)测装备:某型核爆观测仪于上世纪六十年代末开始装备部 队,虽仍在使用,但由于自动化程度低,漏测率高,且需对核爆炸后的外观景象进行观测,通过三 点交汇后,才能计算出核爆的有关参数;属逐步淘汰装备之列。某型核爆监测系统于%年11月设 计定型,可以探测核爆信息,并预测、评估核袭击后果 (毁伤效应);自动化程度较高,能自动对核 爆进行探测;但需三点交汇监测,而且装备费用大,在现有条件下,无法满足部队的装备需要。某 型核爆探测车于98年设计定型,99年开始生产并装备部队,至今已装备了各大军区及数十个预备 役部队的近一半需求;它是替代某型核爆观测仪的我军新一代核爆探测器材,单站可以完成核爆探 测任务,能不间断地对敌核袭击的情况进行自动探测,测定爆炸时间、爆心投影点位置和爆炸当量, 判别爆炸方式,而且核物理效应探测仪和外观景象观测仪能相互补充完成对核爆炸的探测;但是该 装备无法对弹型进行识别,不能对核毁伤效应进行预测和评估。 3某型核爆探测车改进要点 从防化现有核爆监 (探)测装备看,某型核爆探测车在今后很长一段时间内将是核爆探测的主 流装备。但由于其研制周期短及当时技术的局限性,还存在一些不尽如人意的方面,有待于进一步 252 的改进和完善,其改进和完善的主要内容是:1)扩展核爆参数的存贮功能;2)增加冲击波测当量 功能;3)增加弹型识别功能;4)气象条件自动检测功能;5)电台通用化及数传功能;6)核爆自 动探测功能;7)外观景象观测仪小型化;8)探头全自动核爆探测功能:9)可考虑增加对核毁伤效 应的预测和评估功能。 改进原则:1)提高作战效能;2)便于主要技术参数的捕获和取用;3)方便部队的使用和操作; 4)能简单进行核爆毁伤的估算。 下面就以上观点的提出进行探讨。 3.1扩展物理效应仪的软件容量,提高核爆自动探测能力 物理效应仪软件可对探测到的核爆参数进行数据处理,以获得核爆时间、当量、爆炸方式和爆 炸距离;当物理效应仪在没有自动探测到核爆的情况下,也可利用外观景象观测仪及其他辅助设备 所测得的核爆烟云、火球及坐标位置进行计算,以获得爆心投影点、当量、爆炸距离等。由于容量 和设计一的限制,目前软件已无扩展的余地,因此要增加其他功能,首先需要解决的就是软件功能的 扩展。综合物理效应仪完成规定作战任务及技术发展的需求,可考虑利用加固计算机替代物理效应 仪主机的功能,增加软件可扩充的余地,提高自动探测核爆能力,在此基础上,可提升的功能主要 由以下几个方面: 1)提升冲击波的软件计算功能,使光辐射、冲击波可同时完成当量的测量; 2)可以存贮和随时调用己探测到的光辐射、冲击波曲线和参数,提高核爆探测的可靠性; 3)为今后的弹型识别提供良好的实现平台; 4)风速风向仪、温度计改用全自动、数字化设备,直接进行测取和处理; 5)增加车辆GPS自跟踪定位系统,直接进行测取和处理; 6)增加电台数传功能以及观测哨与车辆的通信数传功能,减少人工测报产生的失误; 3.2外观景象观测仪改进 外观景象观测仪是基本装备,主要用途是当遭核袭击时,测定爆炸时间及冲击波到达时间、观 测尘柱 (火球)和烟云 (上升、稳定、移动;,测定爆心投影点位置并可进行目标方位的测定,辅助 物理效应仪完成核爆探测任务。由于客观原因,外观景象观测仪的功能和作用没有被充分挖掘出来, 而且性价比和自动化程度低、操作复杂,可维修性差。从某型核爆探测车所承担的作战任务分析, 外观景象观测仪的改进由两种选择: 3.2.11、型化、自动化 在研制过程中,外观景象观测仪应用的是炮兵己装备的机电测角系统,经过适当改进而成,装 备体积、重量都较大,携带不方便,自动化程度低,受地形影响大,不利于快速架设并迅速形成战 斗力,相对物理效应仪而言,其完成核爆探测的作用及效用都较低。另外,作为某型核爆探测车的 基本装备,其作用较小、价格较高,占装备 (单车)费用的50%左右。从部队使用反映情况看,对 观测仪重量重、携带不方便及操作难度大也频有意见。目前技术的发展已使该装备小型化、自动化 成为可能,主要技术改进由以下内容: 1)将现在的机、电测角,改为单一的电测角。电测角精度相对比机械测角精度高,而且光电码 盘的可靠性能满足要求,实际使用过程中主要也以电测角为主,同时可以节省很大的结构空间,使 之小型化成为可能。这也是该装备小型化的唯一途径; 253 2)增加冲击波测量当量的软件功能。目前观测仪能测量核爆时间、冲击波到哨时间、击波走时, 如果增加通过冲击波测当量功能,就能使之能独立测定核爆当量、爆炸时间和爆炸距离; 3)增加概略或自动调平功能,缩短装备架设和调平时间。 通过以上技术改进,外观景象观测仪既可以继续作为某型核爆探测车的基本装备使用,同时也 可以单独作为核爆观测装备使用。由于改进后费用降低,并可以独立使用,拓展了核爆探测装备的 系列型谱,可作为一般防化部队的核爆探测装备使用。 3.2.2合并功能并取消外观景象观测仪 此观点基于以下理由: 一是由于外观景象观测仪遂行作战使命的局限性,其核爆探测作用不能得到充分发挥,而且在 现有条件下,设计容量和性能提升的发展空间有限,技术改进难度比较大; 二是在物理效应仪探测核爆功能和可靠性提高的前提下,显得作用不大,取消后可降低装备费 用。综合以上分析可以考虑将其功能与物理效应仪的探头功能合并,并取消外观景象观测仪。取消 后,实现核爆炸外观景象的探测见3.3说明。 3.3外观景象自动探测和判别 对于核爆炸的监 (探)测,过去由于技术条件的限制,新兴发展的前沿学科和新技术、新方法 没有被充分的利用,核爆监 (探)测装备的作战效能和自动化程度都较低。现在,核爆信息自动探 测及外观景象的自动观测己成为可能,以下还以某型核爆探测车的技术改进为例进行探讨。 3.3.1利用CCD成像技术 CCD成像技术的应用已非常普遍,其清晰度和解像率能满足设计需要,在工程防护装备方面已 得到了应用。利用CCD成像技术,将主要完成以下功能: 1)核爆光辐射探测; 2)火球成像观测及图像存贮; 3)烟云成像观测及动态图像存贮; 但是利用CCD成像技术用于核爆炸探测需要解决光学系统设计、图像处理软件、CCD环境适应 性以及恶劣环境光学系统的防护等方面的问题,同时为了很好地解决图像大的接收视场,需利用超 宽视场的鱼眼物镜和CCD成像技术结合使用,因此技术上有较大难度,但是可以实现。 3.3.2外观景象观测和核爆信息探测合而为一 利用CCD成像技术解决了光辐射的探测、火球及烟云的自动观测和存贮问题,并且随时可以调 用存贮的数据进行处理,完全替代了现有外观景象观测仪的功能,降低装备费用,提高了装备的作 战效能。因此,外观景象观测和核爆信息探测合而为一成为可能,同时可以大大提高核爆信息探测 的可靠性和自动化程度,通过采用CCD成像技术,还可以实现以下功能: 1) 核爆探头具有方向识别功能,解决了核爆探头光探测的方向性问题。 2) 核爆探头同时完成核爆信息和外观景象探测并给出最终数据。 3) 解决了复杂的光辐射探测系统的调试问题。 4) 核爆炸方式判别,主要由光脉冲第二峰后沿下降速度直接判定或通过CCD传输图像由计算 扫L自动识别; 5) 核爆炸当量由光脉冲最小照度到达时间或冲击波负压持续时间确定。 254 户 、 , n / 核爆炸时间由核辐射超阂值时间、核电磁脉冲到达时间和光脉冲到达时间三种方法确定。 l 、 . 1 矛 , 测定爆心投影点位置。核爆产生的景像由CCD成像后形成视频信号送入主机,主机对探测 到的核爆信息数据进行判别、处理,同时对视频信号进行显示,自动进行爆心位置的判读。 为了能有效实现外观景象观测和核爆信息探测的同时实现,可采用以下技术途径: 1)采用宽线性光/电器件,利用自适应多通道切换、放大倍数自动调整等现代电子学技术,设 计大·动态、高线性的高速电子电路,完成5个数量级的核爆光信号采集,既能准确测定最小照度时 间,又能不失真地测得第二光峰下降沿的时间特征,实现爆炸方式判别。 2)采用自动变速采集、双端口RAM和多通道采集、可编程逻辑电路CPLD等高新技术,解决高 速数据采集中容量和存储空间等问题,实现对核爆光辐射波形的全特征采集,加上数据处理和模式 识别软件,使装备满足低误报、高可靠的测量要求。 3)采用延时跟踪反馈技术,优化选择反馈参数。设计专用消本底电路,使光探测系统适应黑夜 及日照强光等不同本底环境。达到全天候的要求 4)采用光、电多重复合技术,判定核爆,计算参数。 5)采用小嵌入式多单片微机网络技术,实现多途径核爆参数的并行自动综合识别处理。 7)以核电磁脉冲、核辐射及光信号作为示警和开机信号,采用光脉冲、冲击波探测和核辐射监 测以及图像识别等四种途径进行复合判别。 8)核爆方向判定范围:方位 000;高低 一15。一+600。 9)实时图像传递功能。通过核爆之后在空间形成的火球及烟云位置和变化特征,判断核爆的方 向和方式,光学系统是将空间的图像传递到图像传感器,再用计算机系统及专用软件识别图像在空 间的方位,以及随时间变化的情况。对这样的传输图像,光学系统的主要要求是大的接收视场 (超 广角),在超广角前提下实现低失真及足够的图像分辨率,以及能经受强光辐射。 3.4由核爆炸探测功能延伸到核爆炸监测功能 核爆探测与核爆监测的主要区别在于是否能够对核爆后的毁伤效应进行评估和预测。如将 3.1 所阐述的将物理效应仪主机用加固计算机 (防化作业箱)替代,其实现核爆监测完全有可能。防化 作业箱 目前完成的主要作战使命是根据前沿探测到的核爆参数,利用计算机软件计算出核爆后的毁 伤半径、辐射沾染闽等级划分等判据,并提供给指挥部门作为战场决策的依据。由于计算机可扩充 容量的增加,将物理效应仪主机的有关软件植入或改编成计算机软件,对核爆参数自动进行处理和 计算,并利用电子地图进行绘图作业,这样就可以完成核爆探测和监测的双重任务,同时操作简单、 J决速方便。这种改进最大限度地利用了现有分散的先进技术基础,打造出造价低、功能全、单站既 可完成任务的实用的核爆监测装备。 4 结束语 以上改进基于自己多年负责核爆探测车生产及质量监督的经验和思考,并不一定成熟。除天基 和航空核爆探测正处于起步发展阶段外,现有地面核爆监 (探)测装备在今后很长一段时间内,仍 将是主流装备,因此必须考虑其装备的改进和更新,否则防化装备将永远停留在技术过去式时代。 对地面核爆监(探)测装备发展的思考 作者: 谈伟飞, 陈翠岩 作者单位: 总装备部防化军事代表局,北京,100083 本文读者也读过(10条) 1. 高中树.徐智.陈金和 从作战方式的改变谈我军核爆监测装备的发展[会议论文]-2002 2. 郑启燕.黄伟奇 城市放射袭击事件的应急响应[会议论文]-2009 3. 谈伟飞.宋立军 模拟光辐射信号强度对物理效应仪爆炸判据的影响[会议论文]-2002 4. 谢玉钧.谭有金.万克伟 核电磁脉冲的统计模式识别[会议论文]-2002 5. 陈祝东 地基与天基电磁脉冲探测[会议论文]-2002 6. 骆景豪.张明善.何江华 NEMP三站时差法定位理论误差分析 [会议论文]-2002 7. 核爆电磁脉冲与背景电磁干扰的识别方法研究[会议论文]- 8. 谈伟飞 FHT02型核爆探测车情景仿真模拟训练系统的研究与应用 [会议论文]-2002 9. 刘代志.李夕海.张斌.何志文 核爆地震模式识别中的一些关键问题研究现状[会议论文]-2004 10. 吴继强.李莉 外军核监测装备发展趋势[会议论文]- 引用本文格式:谈伟飞.陈翠岩 对地面核爆监(探)测装备发展的思考[会议论文]

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