未来装甲车辆将强化车载步兵的战场感知能力
芯片精密度与可靠性关乎装甲车辆的生存
法国美洲豹步兵战车
新的芯片系统可有效简化结构、降低成本
数字化装甲车辆成本最贵的部分就是现代化指挥通信系统
环顾俄乌、加沙等冲突热点,由于小股武装分队成战场主力,原本强调集中使用、发挥突击力的坦克装甲车辆被迫打散编制,配属给前线步兵分队。更糟的是,这些战场几乎都在城镇周边或交通枢纽,导致装甲车辆过去能发挥突击威力的场景不断消失,与此同时,它们无法掌握四周情况的缺点却暴露出来,尤其“薄皮大馅”的轮式装甲车辆在城镇等狭小地区行动时,敌军小分队以建筑物为掩体,“打了就跑”。要扭转对抗的劣势,具有高度运算能力的芯片就成了装甲战车的“刚需”。
城镇战实例
古典的装甲作战模式,都以兵种合成野战为主,如遇依托工事伏击的敌军,装甲车辆多半交给协同作战的其他兵种“代劳”,或调整战术来“截长补短”。比如坦克分队挺进时,必有自行火炮乃至飞机伴随,一旦发现威胁立刻呼叫炮火和空袭压制,就算同敌步兵反坦克小组短兵相接,坦克也依靠协同的步兵战车从侧面迂回,在敌人背后投放步兵渗透,前后夹击消灭敌反坦克小组,或迫使其撤退。
然而在乌克兰和加沙战场中,敌军小分队常用街道楼房鳞次栉比的特点,直接在相连的建筑物或地下室辟出通路作为联络途径,形同简易版地下工事群。如此一来,坦克装甲车辆就算有额外的观察通信手段预警,也无法完全招架。如果城镇建筑物又多为钢筋水泥结构时,敌人更能在几乎无惧小口径炮火打击的条件下,攻击落单的装甲车辆并安全转移。雪上加霜的是,即便装甲车辆清楚敌袭击小组所在大略位置,但只要周边有平民移动,开火攻击就成为交战规则中的“灰色地带”,畏首畏尾。
受限于目前装备无法有效分辨敌我,只能凭成员观测判定,新一代装甲车辆运算芯片需求已然浮现。能够直接实时判别周围环境的类别(动物、人类、武器等)并加以标定追踪,就算躲入人群或树林中也照样能分析标定,俨然成为新一代军用芯片的重要功能。
技术在跃进
由于装甲车辆最大优势是机动,因此战术上都会强调集中起来动态运用,避免在无法发扬火力的城镇等环境里作战。即便现代装甲车辆在观察通信器材上有长足进步,但对于周围敌情的感知依然比不上眼观六路、耳听八方的步兵。一旦被迫在狭窄空间和敌人交战,不仅容易遭到突袭,更麻烦的是自己无法发挥火力和防护力优势,有时甚至连攻击源都无法掌握。
以法军新式美洲豹步兵战车为例,炮塔上有一座遥控武器站,内置电视摄像机、前视红外探测仪和激光测距仪,让坐在炮塔内部的车长和炮长不需要冒险探出身子就能获得全向战场信息。而车长舱盖前方也装有独立光电传感器,用于辅助获得周边的战场动态。除了武器站传感器,美洲豹战车还加装车体环境传感器,让车组乘员即便在战斗状态关上舱盖后仍能有效发现周边死角情况,避免遭到伏击或陷入困难地形,这些设计都是希望能让车组全体实时了解周边情况。
德法联合研制的拳击手轮式战车也有类似设计,让过去需要各自分工的车组乘员能在同一时间内形成态势交流,而非只能在不清楚车辆所处战术状况下执行单一任务。至于美军最新M2A3履带式步兵战车最重要的改进,也集中于电子装备的升级上,例如原有火控探测系统全都进化为数字化,并用数据总线取代传统缆线,除了减轻重量,也让系统故障时能有更多备份。为了加强车长的战场搜索能力,M2A3步兵战车加装车长独立观瞄装置(CIV),让车长能360度独立搜索,不需要转动炮塔就能掌握周围情况。车长独立观瞄装置和炮长的加强版目标搜索系统(IBAS)都装有第二代前视红外探测仪(FLIR)和电视摄像机,这样车长和炮长都能在夜间与恶劣气象下捕捉目标。
以色列新发布的“卡梅尔计划”则是未来的概念,应用较新的观测镜头及运算芯片,将车外情况实时显示在双人座舱的大屏幕上,但目前还只做到车外景观显示为一个子系统,火控和通信指挥需要用小屏幕为另一个子系统再加以综合,在实际战场严苛环境中大型多屏幕的损坏及相关的冷却是否实用仍待验证。
新产品应用
在作战样式陡变且任务多样化的趋势下,对于观察通信与作战信息系统的需求,已从传统集中式配置转换为分布式系统,目的就是强化车组乘员全体战场感知,让全车乘员都能随时参战。以目前主流的轮式装甲车,其上的战场感知系统仍以子系统区分,例如上述IBAS、FUR等多个小系统组成完整观测系统,或是类似以色列“卡梅尔计划”,再与别的火控系统或指挥系统连接,其实都是受限于使用的芯片算力不足以支持多功能的需求。
而新一代芯片将一劳永逸解决问题,一个芯片可以拥有200个运算核心,形象来说,现在车外观察可以做到多个监视器连接同一个屏幕,然而多数只有单纯传递画面功能,且目前在售的民用车辆环景运算能力只能在时速30公里内运算,新的芯片则能达到时速100公里都能实时运算,相当于一个小屏幕就能让驾驶员完整了解四周情况,一切都能在一个芯片架构下完成。如果分辨率需求更高,原本720p的分辨率需用到10个运算核心,升级到4K分辨率则运用到90运算核心,同时可增加额外功能(例如红外夜视、激光测距等),只要分配所需使用的运算核心,当200个运算核心不够直接叠加就好,大幅简化系统集成难度,拓展系统延伸性,可以多功能同步执行,不像计算机CPU是一项项处理命令工作。
可以这样来设想下一代装甲车内的作战场景:驾驶员前方左右不同画面实时呈现四周环境及上帝视角画面,车子四周情况一目了然,车长及炮长前方也有相同画面呈现,且夜间也可切换成夜视画面,车长利用观测系统(望远镜、激光测距)等将发现的目标直接标注、放大、缩小、任意旋转调整视角,全车乘员同时可由自身前方屏幕获取相同信息,或是个别使用不同视角与追踪系统在自己的屏幕上追踪,甚至因为实时处理速度较现行计算机CPU快很多,利用芯片运算能力实时解析分辨四周环境,找出可疑目标,以类似战斗机雷达般同时持续追踪多批次敌方目标的移动。
这等于将观通、火控系统集于一体,不管在系统简化、成本降低方面都优于现有系统。本来观测要一组系统、通信要一组、火控要一组,还要有个计算机操作系统集成起来,未来则将所有工作通通综合到一个芯片架构下,且所有运算核心能同时运算,甚至不需要计算机操作系统,只要简单操作界面就可。同样一颗芯片因输入程序不同,就能做不同的运用,甚至是装甲车辆所携带的反坦克导弹中的芯片与观测系统中的芯片相同,大幅降低后勤压力。
可以预期,随着技术进步,许多以前无法想象的应用都将能实现,并将会逐步成熟,技术差距会影响作战的胜败几率,芯片将注定成为装甲战车的“力量倍增器”。 梁梵