穿戴秒变“超人”，现代战争中能用到的“黑科技”

可穿戴设备来源于1960年代，由麻省理工学院媒体实验室初次提出，意指将多媒体、传感器和无线通讯等技术整合到衣服或其他可直接穿于身上的配件当中，完成人机信息实时交互的智能设备。经过多年的延展，随同着半导体器件集成化、小型化技术的不时进步和移动互联网的快速延展，越来越多的智能可穿戴设备从概念变成理想——

4类可穿戴设备改动人类生活

可穿戴设备的形态丰厚多样，其可穿戴于人体的多个部位，常见有手环、手表、眼镜等。依照穿戴部位不同，可穿戴设备分为头颈类、上肢类、躯干类、下肢类等4大类。

头颈类可穿戴设备，主要有虚拟理想（VR，Virtual Reality）和增强理想（AR，Augmented Reality）类智能眼镜。它能够将地图、信息、照片、影音等内容投影在镜片上，同时还具有搜索、拍照、通话、定位导航等功用。用户可经过语音或者手势对设备进行操控。其代表产品有谷歌公司的谷歌眼镜和微软公司的Hololens全息眼镜。

微软公司的Hololens全息眼镜

谷歌眼镜

上肢类可穿戴设备，主要有智能手环、智能手表等。除了传统的时间显现和闹钟提示功用，这些设备还经过各类传感器实时检查运用者的心率、脉搏、步速、血氧等，从而取得用户运动或睡眠时的身体数据。与手机衔接后，还能进行信息提示显现、地图导航、手机应用操作等。这类设备比较常见的有小米手环、苹果iWatch、三星Galaxy Watch、华为Watch等。

智能手环

智能手表

躯干类可穿戴设备，主要有全身外骨骼和智能衣物等。它能够穿戴于人体躯干上，经过电子、机械、液压等技术，辅助增强者体的机能或完成某种特定功用。例如美国雷神公司的XOS全身外骨骼，它由各种复杂的机械结构、传感器、执行机构和控制器等组成，经过液压驱动，可使穿戴者轻松举起90kg的重物，还能击穿76.2mm厚的木板。智能衣物主要是将小型传感器、智能芯片等编织进衣物，能够感应周围的环境并搜集相关信息来完成特定的功用。2018年8月，美国麻省理工学院团队经过一种新型制造措施，胜利将发光二极管和传感器直接编织入纺织级聚合物纤维中。这种纤维十分柔韧，能够织成衣服面料，未来这些面料将用于通讯、照明、生理监测等。

美国麻省理工学院团队将发光二极管和传感器直接编织入纺织级聚合物纤维中

下肢类可穿戴设备，常见有下肢外骨骼和智能鞋垫等。下肢外骨骼能够辅助增加穿戴者的下肢力气、分担膂力耗费，常见有辅佐残障人士的助行外骨骼。美国洛克希德·马丁公司最新设计的Onyx下肢外骨骼系统，膝关节采用电机驱动完成人机协同运动，能辅助膝关节屈伸来减少穿戴者下肢运动时的能量耗费，增强者员的耐力。哥伦比亚一家设计公司发明的智能鞋垫Save One Life，可经过感应周围大型金属与其产生的电磁场来提示士兵改动行进道路。

智能鞋垫Save One Life

可穿戴设备提升

单兵综协作战才干

固然当前许多可穿戴技术仍处于研发初期，尚未成熟，但其在军事范畴的宽广前景已构成普遍共识。配备可穿戴设备的智能士兵可强化信息交互，增强特定才干，愈加契合未来信息化战争的需求，世界各国均投入大量财力物力延展军用可穿戴配备，构成了智能头盔、外骨骼系统、智能作战服等系列化军用配备，可大大增强单兵的综协作战才干。

美国雷神公司的XOS全身外骨骼

可穿戴配备对单兵作战才干的提升表往常以下几个方面。

经过信息无缝交互进步单兵态势感知才干

在未来复杂的数字化战场中，态势感知将成为决议战争胜负的关键。可穿戴设备的运用将极大地增强单兵的态势感知才干。穿用可穿戴配备的士兵能够在察看战场的同时，取得行动道路、友邻位置、敌方部署等战场信息，辅佐其愈加快速精确地做出决策和响应。

经过身体状态实时监测进步单兵战场生存才干

智能作战服、手环等设备可实时监测士兵的生理指标，为指挥员评价其战场状态提供辅佐，并使士兵得到及时救治。当士兵负伤时，他的生命体征和位置信息将发送给战场医务人员，伤员能够得到及时救助，从而进步战场生存才干。

下肢外骨骼系统

经过机能辅助增强进步单兵机动行军才干

在现代高技术战争条件下，士兵遂行的行动任务增加，需求携带的配备和物资也相应增加，负荷越来越重，体能耗费大大增加，严重影响着士兵的行军速度、机动灵活性和持续作战才干。经过穿戴外骨骼系统和智能作战服，能够辅助增强者体的生理机能，减少代谢耗费，进步士兵负重才干，延长耐久机动才干并进步机动速度。

经过要挟探测预警进步单兵战场防护才干

战场环境恶劣复杂，各种风险时辰要挟着战士的生命。除敌方火力打击这种可见的要挟外，还有狙击手、地雷、核辐射、生化武器等藏匿的风险。规避这些要挟，可穿戴设备能够发挥积极的作用。未来战场上，战士经过穿戴探测狙击手位置的背负式反狙击手探测装置、感知爆炸物的智能鞋垫、自动预警核生化要挟的生物传感器等便携式可穿戴设备，能够提早对周围的要挟源进行感知预警，相应地采取规避措施，从而有效进步单兵的主动防护才干。

军事应用之路任重而道远

可穿戴设备在民用范畴已有很多成熟产品，但在军事范畴的应用仍处于萌芽阶段。主要缘由是军事应用对可穿戴设备的牢靠性、鲁棒性、保险性等请求愈加严苛。

当前可穿戴设备相关技术还有不少问题亟待处置——

系统质量问题

受技术现状和成熟度的限制，当前军用可穿戴设备的质量处置还不成熟，给运用者带来的体验并不理想。特别是头颈类的可穿戴配备，由于质量过重，士兵极易产生压榨感和疲倦感，影响作战行动有效进行。针对这个问题，一方面能够寻求资料方面的突破，找到一种愈加轻盈，同时足够坚固耐用的新型资料来降低可穿戴设备的系统质量。另一方面，需求持续鼎力推进集成化和微型化技术攻关，采用先进的封装技术，经过系统级封装微型化技术，将元件整合到极小的单一封装中，以简化电路板设计和小型化配备设计,努力减小系统整体质量，争取抵达可“忽视存在”的效果。

新型轻质资料的运用可有效减小可穿戴设备的质量

续航时间问题

为了更好地完成其功用，可穿戴设备需增加更多更强的传感器、控制器等电子元件，设备功率需求也随之增加。另外，实时监测和随时响应的工作机制也使得可穿戴设备的功耗高于其他设备。可穿戴设备效能的发挥高度依赖电源支持，电能耗尽后即成为担负。而在猛烈对立的实践战场中，士兵完成战役任务时很难得到额外的电源支持。因而，续航时间问题是限制可穿戴设备在军事范畴应用的关键要素之一。破解这个问题，一是需求进一步优化电源管理，同时延展低功耗器件，尽可能降低系统运转功耗。二是迫切需求找到更高能量密度，同时更牢靠、更保险的电池技术。就目前已知的电池类型来看，具有最高能量密度的锂氟化碳电池具有较好的延展前景。2018年，美国橡树岭国度实验室经过运用固态电解质胜利增加锂氟化碳电池容量，完成了超大电量的可能。三是进一步进步环境发电的转化效率。高效太阳能发电、人体运动微发电、体温感应微发电、血液微发电等技术的不时延展成熟，能够直接为可穿戴设备提供不间断的能源供给，处置续航时长问题。

可穿戴设备需求愈加高效的能源

人机顺应性问题

可穿戴设备是人机紧耦合设备，其对人机谐和性、穿戴温馨性有较高的请求。目前可穿戴设备在军事上的应用仍处在基础功用完成阶段。如何在增强士兵机能的同时不影响士兵的灵活性，如何在额外增加设备的同时不影响士兵对武器的操控等人机顺应性问题，还需求不时探求与改进。在穿戴温馨性方面，柔性器件的延展研讨应在可穿戴设备后续延展中得到更多注重，使得产品愈加柔软温馨、愈加贴合人体，最终抵达与士兵身体的圆满分离。在操作方便性方面，设计过程中将对人机工效给予愈加充沛思索，随着手势控制、语音控制等技术愈加成熟，以及肌电、脑电等新型控制技术的不时延展，士兵的双手将被真正解放出来，可穿戴设备的人机交互方式变得愈加多元与友好。

应用脑电控制无人配备

操作系统问题

操作系统作为可穿戴设备的大脑，是设备的基础中心，它的性能直接决议着设备的优劣。与电脑、手机等设备相比，可穿戴设备需求愈加简约高效的操作系统。目前常见的可穿戴设备操作系统主要有VxWorks、μClinux等实时操作系统（RTOS），以及定制裁减版Android、Android Wear等Android系统，还有三星的Tizen系统和苹果的IOS Wear系统。这4类操作系统均具有一定的成熟度，运用方面各有优缺陷，民用可穿戴设备能够依据产品特性进行自由选择。但是作为军事应用，对可穿戴设备有着特殊的请求。操作系统作为其中心关键技术，应该采用国产系统，做到自主可控。由于这类操作系统技术难度高、需求量小等缘由，国内的科技公司在该范畴鲜有建树，这也是我国可穿戴设备军事应用所面临的最大问题之一。当前，实践得到应用的国产可穿戴设备只需华为的LiteOS操作系统。未来应不时加大对国产操作系统开发的资金投入，尽快研发出更多更好用的国产操作系统。

华为LiteOS是用于可穿戴设备的国产操作系统

传感器问题

传感器是可穿戴设备的触角，也是其智能化的基础。军用可穿戴设备对传感器的需求主要为运动传感、生物传感和环境传感等。运动传感技术包含加速度传感器、陀螺仪、电磁传感器、大气传感器等，完成运动探测、导航、人机交互功用，进而抵达丈量、记载和剖析人体活动的效果。生物传感技术主要采用血压传感器、心电传感器、肌电传感器、体温传感器、脑电波传感器，完成人体生理机能参数测定、评价士兵作战状态，为援助保障提供数据支撑。环境传感技术主要采用温湿度传感器、气压传感器、紫外线传感器、麦克风、图像视频采集设备等，对战场环境实时感知。随着技术延展进步，可穿戴设备的智能化请求越来越高，需求取得的数据也会越来越多，这就需求更多传感器，同时对传感器的丈量精度和稳定性也提出了更高的请求。民用可穿戴设备的传感器丈量失误或许仅仅给运用者一个不正确的运动倡议，作为辅助功用来说影响并不大，但在军事范畴，呈现这样的错误可能会惹起灾难性的结果。因而，在军事应用中传感器的精度和稳定性必须得到足够的注重，使其能够在高度恶劣的战场环境中精确牢靠地感知运用者的状态和周边环境状况，为战场决策提供有效的辅佐。

一种可贴在身体名义的柔性传感器

可穿戴设备能够增强士兵的战场态势感知才干

数据交流通讯问题

随着可穿戴设备功用的日渐强大，复杂的设备可能由多个功用组件构成，各组件之间必须树立牢靠的数据交流通道。另外，可穿戴设备不会独立地存在，为了完成其潜能，必须采用某种方式接入更普遍的物联网生态系统当中，以便与其他设备进行交互。因而，设备内部组件之间、设备与设备之间如何进行快速稳定的数据交流，如何避免衔接线缆对士兵运动的干扰等亦是可穿戴设备军事应用需求面对的重要问题。针对这一问题，采用柔性资料将电子线路编织到衣物中和采用短距无线实时传输技术是目前比较主流的两种处置计划。智能编织物的计划能够较益处置设备内部数据交流通讯的问题，关于不同设备之间的交流通讯，采用短距无线实时传输技术的计划则愈加可行。该计划盘绕单兵构建了无线传输身体网络，能够完成可穿戴设备之间的无线实时传输功用，有效降低线缆衔接的复杂度，减小对士兵战术动作的影响。

数据保险问题

军用可穿戴设备的应用将会成为指挥网络中的关键节点，必须保障其数据保险。一方面需对其数据采用必要的加密手段，降低信息被盗取或冒用的风险。另一方面，由于可穿戴设备自身的便携属性，必须思索设备丢失后的保险保密问题。设备在运用时应具有身份认证环节，必要时可采用人体生理特征进行认证。当认定用户非法时，设备应被拒绝入网，能够自行锁定并销毁数据，避免设备泄密。

数据保险问题必须得到足够注重

随着科技的不时延展，以及制造工艺的日益进步，可穿戴设备在军事范畴的应用前景会愈加宽广。应用可穿戴设备的战士将由普通士兵转变成信息时期的“智兵”，其战场感知才干、机动才干、防护才干与生存才干都将得到庞大提升。同时，每名士兵就像一个个信息的“触角”，将战场信息及时反响给上级指挥员，为剖析和掌握战场态势、做出指挥决策等提供技术支撑。

可穿戴设备将成为单兵作战才干的“倍增器”，势必会在未来数字化战场中发挥更重要的作用。

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