傳感技術(shù)及其軍事應(yīng)用

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1、工程學(xué)院李廣才傳感器在軍事上的應(yīng)用主要內(nèi)容0引　言1軍用傳感器類別2軍用傳感器的特征3軍用傳感器的應(yīng)用4軍用傳感器的發(fā)展趨勢5高技術(shù)戰(zhàn)爭中需要新型傳感器0引　言在現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)中，信息采集-傳感器技術(shù)，信息傳遞-通訊技術(shù)，信息處理-微處理器(即計(jì)算機(jī))技術(shù)是現(xiàn)代電子信息技術(shù)的三大核心技術(shù)，也是現(xiàn)代武器裝備發(fā)展必不可少的重要組成部分。在軍事上傳感器是武器裝備發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。專家認(rèn)為，“一個(gè)國家軍用傳感器制造技術(shù)水平的高低，決定了該國武器制造水平的高低，決定了該國武器自動化程度的高低，最終決定了該國武器性能的優(yōu)劣”。美國國防部專家說過，“當(dāng)今世界誰掌握了傳感器技術(shù)，誰就

2、掌握了高科技，誰就控制了世界”。近十幾年來，發(fā)生的歷次局部戰(zhàn)爭中使用的高技術(shù)武器上都裝有多種傳感器，在對目標(biāo)探測、精確制導(dǎo)、電子對抗、通訊指揮、故障診斷和自我防護(hù)中發(fā)揮了重要作用。1軍用傳感器類別按軍用傳感器在裝備中的作用和特點(diǎn)分為兩類：用于探測軍用裝備外界信息的傳感器稱為外部傳感器，如用于目標(biāo)探測、精確打擊、姿態(tài)控制的光電傳感器、紅外傳感器、光纖陀螺等；而所有檢測與控制內(nèi)部各子系統(tǒng)、各部件、參數(shù)的傳感器均為內(nèi)部傳感器，如用于各類發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、火控系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的力學(xué)量傳感器、溫度傳感器、光電傳感器等。在實(shí)戰(zhàn)中，各類武器裝備一方面靠外部傳感器快速發(fā)現(xiàn)與精確測定并打擊敵方

3、目標(biāo)；另一方面靠各種內(nèi)部傳感器保證武器裝備本身處于最佳狀態(tài)，發(fā)揮最大效能。因此，兩類傳感器同等重要。2軍用傳感器的特征傳感器是一項(xiàng)軍民兩用的高技術(shù)，軍用傳感器是傳感器產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)重要分支。與民用傳感器相比，軍用傳感器具有品種結(jié)構(gòu)特殊，使用環(huán)境惡劣、技術(shù)指標(biāo)高、質(zhì)量水平高(產(chǎn)品的一致性、穩(wěn)定性和可靠性)等特殊要求，研制生產(chǎn)難度大。近十年來，在微電子技術(shù)、微機(jī)械加工技術(shù)、納米技術(shù)以及新型材料科學(xué)等高技術(shù)的推動下，傳感器技術(shù)已從單一的物性型傳感器進(jìn)入功能更為強(qiáng)大、技術(shù)高度集成的新型傳感器階段。因此，當(dāng)代軍用傳感器已進(jìn)入新型軍用傳感器階段，其典型特征是微型化、多功能化、數(shù)字化

4、、智能化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化，它必將對軍用電子裝備的發(fā)展起到先導(dǎo)和促進(jìn)作用。3傳感器在軍事上的應(yīng)用重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)今，傳感器在軍事上的應(yīng)用極為廣泛，可以說無時(shí)不用、無處不有，大到星體、兩彈、飛機(jī)、艦船、坦克、火炮等裝備系統(tǒng)，小到單兵作戰(zhàn)武器；從參戰(zhàn)的武器系統(tǒng)到后勤保障；從軍事科學(xué)試驗(yàn)到軍事裝備工程；從戰(zhàn)場作戰(zhàn)到戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)指揮，如：“C3I”系統(tǒng)；從戰(zhàn)爭準(zhǔn)備、戰(zhàn)略決策到戰(zhàn)爭實(shí)施，遍及整個(gè)作戰(zhàn)系統(tǒng)及戰(zhàn)爭的全過程，而且必將在未來的高技術(shù)戰(zhàn)爭中促使作戰(zhàn)的時(shí)域、空域和頻域更加擴(kuò)大，更加影響和改變作戰(zhàn)的方式和效率，大幅度提高武器的威力和作戰(zhàn)指揮及戰(zhàn)場管理能力。圖1列出了新型傳感器在武器

5、裝備中的應(yīng)用。圖1新型傳感器在武器裝備中的應(yīng)用傳感器在軍事上的應(yīng)用舉例美國的軍用傳感器處于世界領(lǐng)先水平，且已在天、空、海、陸平臺的實(shí)戰(zhàn)中得到應(yīng)用，見表1。3.1微型傳感器的應(yīng)用（1）在微型偵察衛(wèi)星上的應(yīng)用：2002年2月，美國成功地將世界上第一顆皮型衛(wèi)星(小于1kg)發(fā)射到離地面750km的軌道上，其外形尺寸為(1in×3in×4in，注：1in=0.0254m)，質(zhì)量僅為245g。另美國研制成功一個(gè)微塵衛(wèi)星(小于500g)，裝有7個(gè)不同軸向的傳感器，包括2個(gè)磁傳感器，2個(gè)加速度傳感器以及光、濕度、壓力傳感器。(2)在導(dǎo)航系統(tǒng)上的應(yīng)用：美國研制成功的一種加速度達(dá)105

6、g的MEMS慣性傳感器，已用于智能彈頭和鉆地彈頭中，其抗震能力足以使彈頭鉆入地下后，仍能對其進(jìn)行制導(dǎo)、控制并引爆。(3)用于陸軍單兵作戰(zhàn)的多功能電子設(shè)備：該裝置安裝在士兵身上的各個(gè)部位，包括各類MEMS傳感器及其測控系統(tǒng)，主要有智能頭盔(包括夜視儀、紅外/激光瞄準(zhǔn)器等)，能有效地提高士兵作戰(zhàn)能力，從2003年起已逐步裝備于陸軍單兵作戰(zhàn)。(5)傳感器在武器引爆上的應(yīng)用：傳感器引爆武器是目前智能化程度最高的武器，B1轟炸機(jī)可以攜帶30個(gè)這樣的武器。投彈后，武器外殼和炸彈平臺會裂解，放出多個(gè)炸彈筒，每個(gè)炸彈筒可以30度角射出名為斯科特的帶降落傘的炸彈，每個(gè)斯科特都有傳感器引

7、爆系統(tǒng)能夠追蹤目標(biāo)。找到目標(biāo)的斯科特會將熔化的銅彈頭打入敵軍坦克，而沒有找到目標(biāo)的會自動銷毀，不會在戰(zhàn)場上留下明顯痕跡。最初使用在美伊戰(zhàn)爭，投放第一批武器就炸毀了伊拉克2/3的前線坦克，余下的1/3則迅速繳械投降了。(4)在分布式機(jī)器人中的應(yīng)用：美國軍方列入研究計(jì)劃的裝有多種微型傳感器的各類軍用機(jī)器人有100多種，其中已投入實(shí)際使用的有無人機(jī)、機(jī)器人坦克、自主式地面車輛、掃雷機(jī)器人、武器裝備自動故障與排除系統(tǒng)等。3.2紅外探測器的應(yīng)用(1)對戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈的預(yù)警為了適應(yīng)未來戰(zhàn)爭的需要，美軍于1994年提出建立探測與跟蹤導(dǎo)彈發(fā)射的新一代衛(wèi)星監(jiān)視系統(tǒng)，以取