智能地雷系统

地雷的历史追溯起来，比炮弹、炸弹要早很多。现在炸弹已进入智能化时代，灵巧炮弹也越来越多。相对而言，地雷似乎还没有摆脱呆傻笨拙的特点，依旧靠“守株待兔”式的被动防御活跃在战场上。今天我们重点谈谈地雷中的反坦克雷。

陈永新：不错，当前世界各国极为重视军队的机械化建设，武器装备的装甲化程度越来越高。反坦克地雷可以摧毁这些装甲车辆、阻滞它们的行动，争取作战时间，具有价格低廉、携带方便、布设简单快速、便于伪装、不受地形限制、不易扫除等优点，依然是敌我双方装甲对抗的重要利器。但也不可否认，现役反坦克地雷已无法满足作战及外交需求。

作战需求好理解，外交需求是指什么？

陈：尽管有很多现役反坦克地雷引入了自毁功能，但自毁可靠性较差，加之排雷所需人力物力巨大，因此战后通常还是会遗留大量未爆地雷。这将长期威胁着平民的生命及财产安全，严重妨碍战后经济的恢复和发展。一旦发生地雷误伤事件，极易引发国际社会的谴责。

作战需求，应该是指其杀伤威力不够吧？现在防雷车越来越多。

陈：防雷车只是一方面。目前各国已大量装备扫雷火箭弹等扫雷装备，能在战场前沿雷区快速清扫出安全通道，严重削弱了传统反坦克地雷雷场的作战效能。随着装甲技术快速发展，坦克装甲车辆的防地雷能力日益增强，甚至部分4x4轻型轮式装甲车，都能抵御约10千克TNT当量级别的地雷。

另外，现役反坦克地雷依然以反履带、底甲、侧甲为主，属于“守株待兔”式的被动防御，需大面积密集布设，才能达到预期的防御效果。可现代战争的作战样式已有很大变化，从大规模装甲对抗，转向非线性、快速机动。传统反坦克地雷杀伤距离近，只能对预定路线上的目标实施攻击，无法适应当前及未来作战样式。

是否正是为了克服这三个缺点，很多国家开始重视反坦克地雷的发展？

陈：不仅是这三个理由。美国陆军在发展新的反坦克地雷系统时，将其称为“智能弹药系统”，简称IMS。它已不单单是个雷场，还是个智能化、网络化的革命性雷场。除了毁伤坦克的弹药，它还加入了传感器、通信设备，大力应用人工智能、传感器、网络等新技术。反坦克地雷正由“传统武器”向“智能武器”蜕变。

这种蜕变，也是和美国国防部正在进行的部队转型相呼应的。“未来战斗系统”（FCS）曾是美国陆型的主要标志，IMS就是其18个核心分系统之一。虽然FCS计划现在下马了，但其中的很多分系统，比如无人车等，并没有被取消。FCS要实现同步、分布式的快速作战行动，直接攻击敌人的关键点和致命部位。它所提出的能力需求之一，就是必须保持对战场形势的高度理解，确保能最有效地利用每个作战单元的战斗力。这体现到IMS上，就是要求它能接收、处理和传送指令和信息，能直接对目标进行打击，还能将目标信息传送至其它地面系统，不断更新战场共享态势图，直接提高了指挥官对战场态势的理解和控制能力。

所以说，美国的IMS“智能弹药系统”不仅是为了改进传统反坦克地雷的缺点，还是美国陆型的产物：它不仅是一个雷场，还将是一套无人值守地面传感器，可以被完全集成到C4ISR体系结构、“全球信息栅格”（GIG）以及态势共享体系中，是一种真正的网络化弹药系统。

美国的IMS是什么时间开始研制的？

陈：早在2003年4月，该计划就在美国陆军近程作战系统项目管理办公室的主导下，开始进行了。他们与通用动力先进信息系统公司、达信防务系统公司，分别签订了概念开发和演示合同，价值3150万美元和3490万美元。当时提出的要求，除了前面提到的无人值守、完全集成到GIG等网络，还包括：弹药将依据战场态势和指挥官的指令实现不同的作战功能，既可致命也可非致命；具有自毁/自动瞎火功能，并具备良好的可控性。

合同签订后，两家公司分别组建了研究团队，很快就拿出自己的方案。2006年7月，达信防务系统公司在竞标中获胜，从美国陆军手里获得了价值1.15亿美元的IMS系统设计和开发合同。

虽然通用动力公司失败了，但还是先请您介绍一下他们的方案。

陈：该公司研制的系统由四种部件组成。其中一种是布撒模块，长宽61厘米，高45.7厘米，重50.4千克。它负责根据网络下达的指令布撒态势感知节点和弹药，待机时间达30天，能由多用地面平台携带和部署，并可回收后重新使用。

第二、三种是2个非成像态势感知节点、1个成像态势感知节点，它们直径12.7厘米，分别高30.5和40.6厘米，重6.3和8.1千克。态势感知节点上配备了声音、震动或成像传感器，能昼/夜和全天候探测、定位、识别和跟踪单个或多个目标。它们还具备从“人在回路”控制到全自主操作的多种模式。

七个下一代智能化弹药，是该系统攻击目标的弹药。直径也是12.7厘米，长10.2厘米，每个重2.2千克。它采用多点起爆战斗部，能产生多重效应，既反坦克，也反车辆、人员。为了满足对新一代地雷的外交需求，这些智能化弹药也具有自毁、自动瞎火以及自行销毁的能力，主动“开-关-开”控制模式。

这个需要全新研制的智能化弹药，可能也正是通用动力公司败给达信系统公司的原因之一。因为后者推出的方案中，攻击弹药是一种成熟产品——“斯基特”子弹药。

是不是我们比较熟悉的“传感器引爆子弹药”？

陈：对。“传感器引爆子弹药”的正式编号为BLU-108，圆柱状，里面装4个“斯基特”。一个标准的CBU-97、CBU-105子母弹中有10个BLU-108，曾在伊拉克战争中使用，被证明是一种高效武器。“斯基特”子弹药正是达信公司的产品。其直径也是12.7厘米，长度小于15.24厘米，重量小于4.5千克。

当然，它不能简单地直接用过来。BLU-108上有火箭发动机，使其高速旋转，然后甩出4个“斯基特”。这时“斯基特”有30°的倾角，甩出后就凭惯性自旋，降落时对地面进行螺旋形搜索。现在用到地面的IMS中后，它增加了一个翼果型叶片设计。这是一个发射前与子弹药固连的具有一定重量的织物叶片。通常该子弹药的载具发射“斯基特”子弹药时，会使其以大约每秒30转的速率旋转，然后该叶片便自动伸展，由于偏心作用使子弹药以一定的倾角（通常为30°）旋转。

“斯基特”子弹药一旦投放，其战斗部便会利用其主/被动双模传感器探测其下方的目标。被动的为双色红外传感器，可以搜索到具有特定红外信号特征的目标；主动的则是激光传感器，能更好地选择瞄准点，提高打击效果。一旦探测到某个目标，“斯基特”战斗部便引爆，从顶部攻击目标。起爆后，其中心部分为体积及重量较大的铜制自锻破片（也叫EFP弹丸），可以击毁重型装甲目标；还有16个小的自锻破片，能穿透轻型装甲车辆。此外，“斯基特”子弹药还能在发射后立即起爆，壳体经过预制刻槽处理的战斗部将产生数百个钢制破片，沿水平方向飞散，从而像破片式地雷那样，对付步兵。

“斯基特”子弹药的安全性怎样？

陈：它内置有冗余自毁逻辑。如果子弹药未能在其搜索区域内探测到目标，将进行自毁。其定时自动瞎火功能也能保证任何未爆弹药的无害性。定时瞎火的时间通常为发射后的数分钟之内。另外，它可以算一种“惰性弹”，能在载具中长期存储。

每个“斯基特”子弹药都是单独投放，以对单个目标进行打击，再加上采用EFP弹丸战斗部，因此降低了附带毁伤。其实除了运动中的车辆，“斯基特”子弹药还能有效摧毁更多类型的作战目标，包括停放的飞机、运动中的雷达和干扰机等。

在达信系统公司的方案中，“斯基特”子弹药如何投放？

陈：该公司的IMS系统包含有人控制站和四种模块：布撒模块（DS）、传感器模块、C2指挥与控制模块、毁伤效应模块。“斯基特”子弹药就是毁伤效应模块，会装到布撒模块中。每个布撒模块，中心是传感器与通信部件，周围排列了4个毁伤效应模块，也就是垂直发射的“斯基特”子弹药。子弹药的覆盖区域相互重叠，而且在它们之间还装有4个“蜘蛛”反步兵地雷，以应对敌方的清扫措施。

是不是可以这样说：在IMS系统组成的雷场中，布撒模块就相当于过去的一颗颗地雷，但每个“地雷”的覆盖范围达到100多米见方；而不仅仅是过去那样，非得敌人坦克碰上地雷，或者距离缩短到几米内，才起作用。

陈：对于其广阔的覆盖杀伤范围，你说得没错。但要说这个雷场只是由“地雷”组成，就不对了。IMS系统中还有传感器模块，也会和布撒模块一样布置到雷场中。而且这些传感器，与经过验证的一些产品一样，比如用于FCS系统的战术无人值守地面传感器，区域指挥官项目和其它的国防部项目的无人值守地面传感器。传感器模块中有5个声音传感器，以及三坐标震动探测器、三坐标磁信号探测器、GPS系统（用于定位及时钟同步）。传感器芯片中集成了处理算法，能直接处理声音/震动/磁信号，以探测人员和车辆，并进行分类。它还采用多模式数据融合技术，提高了对车辆的识别能力，并提供了目标定位的方法。

这些传感器模块组成的传感器组，能对100米以外的车辆进行探测和分类。如果要扩大覆盖区域的范围，只需将几个IMS系统联合使用。信息可以在这些传感器之间，以及传感器与操作人员之间相互共享，以最大限度的提高战场态势感知。

这种传感器模块的研制难点在哪？

陈：主要是如何解决传感器之间通信的安全性、保密和网络化互操作问题，尤其是接近地表环境下的无线电信号传输问题。为了保证数据率，这些传感器的通信频段要选在甚高频和超高频，虽然传输距离不长，但在天线离地面非常近时，或传输通道处于地面上的设备之间时，会因为地面本身的耗损以及传输装置与接收装置之间的任何障碍，导致信号比在自由空间中传输时有所减弱。

在真实的环境中，无线电贴近地表的传播是一个相当复杂的过程。如何建立电磁波在接近地表传播时的模型，已经研究了100多年，但直到现在也没有为大家所普遍接受的，对于典型的、真实环境中的情况适用的模型。美国为了研制无人地面传感器，专门开发了一些模型和建模工具，而且采用了Windows平台，机构化的编程方法，大量单独的输入/输出模块，每个模块都尽可能小，以方便代码的调试与修改。

整个IMS系统的工作情况是怎样的？

陈：布撒模块通过人工或无人平台布放到预定地点后，一旦下达指令，便能启动。传感器模块会投放在距离布撒模块一定距离外，插入泥土中。它们都向c2模块报告自身状态，等待指令。C2模块则向士兵手中的控制站报告。

当坦克等目标接近到距传感器模块600米处时，传感器模块将能探测到其声信号，报告给C2模块。多麦克风设计，使传感器模块能计算出目标方位。它还对车辆的震动信号进行分析，有助于提高识别和定位能力，磁信号探测进一步对目标进行分类。传感器模块会以每秒一次的频率向C2模块报告。C2模块接收到报告数据后，通过三角关系解算目标位置、速度，并将目标的分类、运动状况等信息发送给控制站，随时询问能否攻击目标。士兵可以作出让C2模块节点在最佳时机启动以打击目标的决定，随后C2模块节点自己进行分析解算，引导恰当的毁伤效应模块启动攻击序列，也就是垂直发射“斯基特”子弹药，攻击目标。

前面介绍美国陆军展开IMS项目时，曾提到“弹药……既可致命也可非致命”，这主要是什么意思？

陈：两个公司的IMS系统中，都留有加入其它非IMS组件的接口。比如可以把美军现役的“蜘蛛”反步兵地雷，甚至更早服役的，大家也很熟悉的M18A1型破片式地雷，连接入这个系统，代替“斯基特”子弹药。除了这几种致命性弹药，IMS还能加入非致命的M5“模块化人群控制弹药”（MCCM）。

MCCM的外形与M18AI型地雷几乎一样，因此有一种视觉上的威慑力。但是它引爆后，不产生金属破片，而是抛射出600个橡皮球，同时产生强光。它以非致命的方式阻止人群靠近，巩固缓冲地带（安全距离），或向人群显示武力。它的覆盖范围和M18AI一样，也是60°，有效作用距离5-30米。

那“蜘蛛”反步兵地雷，又是怎样的一种兵器？

陈：XM-7“蜘蛛”是阿连特技术系统公司和达信系统公司的产品，美军近10年来装备的第一种新型地雷，2006年6月开始低速初始生产。研制它，是为了替代现在部署在韩国境内的M14/M16反步兵地雷。它主要由三部分组成，远程控制装置、起增程作用的中继器，以及弹药控制装置。每个弹药控制装置上装6个手雷。

“蜘蛛”也是一个网络化弹药系统，能利用加密信号控制弹药并且提供信息网络。它可以探测到入侵者并对阵地的操控人员发出警告，后者将对敌方目标进行打击，或者“吓退”非战斗人员。如果敌人已现身或暴露，则作战人员可以命令“蜘蛛”阵地进入自动模式，在这模式下，单个的“蜘蛛”弹药可以迅速探测、报告并且打击目标。“蜘蛛”阵也具备“开-关-开”、自毁或重新设定自毁时间等功能。

“蜘蛛”是与IMS互补的系统，将与IMS完全兼容，只不过后者除有反步兵能力外，还有反坦克能力，并且有更高的态势感知能力、远程投放能力。受全球金融危机的影响，美国已决定在未来10年削减4890亿美元国防预算。基于此，美军日益重视采购既技术先进又经济可承受性好的武器装备。由于经济可承受性问题，美国国防部于2011年重组了IMS系统项目，并将其纳入“蜘蛛”增量2项目继续开展相关研究工作。

由此看来，美军在新一代智能地雷系统的研制上，已经取得很大成果

那他们在此过程中，有什么有益的经验值得借鉴？

陈：主要是研发模式。美军在发展IMS的过程中采取了螺旋式渐进研发模式，以控制风险。具体来说，IMS项目被分成三个阶段逐步进行。首先是让IMS具备反坦克能力，但需要人工布设，而且智能使用一个布撤模块。然后是让IMS系统可根据需求，对多个布撒模块进行组网，最后实现由有人和无人驾驶车辆布设，或以非直瞄方式远距离布设。

另外，这个项目也显示出美军日益关注武器装备的经济可承受性。

最后，对于未来的地雷，您还有什么看法？

陈：智能化已成为武器装备发展的必然趋势。这也是因为人工智能技术的快速发展，以及它在军事领域的应用。除智能地雷系统外，各国还在积极发展巡飞弹、仿生弹药等智能化弹药，致力于开发智能机器人、智能装甲等。

以IMS系统为代表的新一代智能地雷系统，已不仅仅是阻碍、限制敌方机动，还是保证己方部队机动性的武器。它通过自动或者人在回路的控制方式，实现了攻防兼备。攻，可提供迅速完成战场部署的能力：守，可为作战部队提供防护。因此IMS有很高的打击效率和态势感知能力，同时减少了士兵的工作负担，增强了现有和未来作战部队的指挥控制和通信能力。它是一种值得我们关注与发展的智能化弹药系统，是一种提升地面部队作战能力的倍增器。