单兵是最基本的军事行动单元。在现代信息化战争条件下,单兵的通信和计算能力对信息的及时发送,接收和共享至关重要,决定着网络中心战延伸的范围和实现的程度。但是受到战场特殊环境、部队机动、士兵负重等方面的限制,单兵通信和计算系统必须小型轻便、操作简便、安全保密、功能强大。美、英、德、法、以色列等世界各主要军事强国都根据各自需求,竞相开发单兵穿戴式电台和计算机。下面对此做一简要介绍。
穿戴式电台
随着技术的发展,单兵通信能力将主要由穿戴式单兵电台提供,包括收发信机、电源、天线和输入输出装置四个基本组件。目前,几个主要军事强国正在各自选择组件、采取不同的解决方案构建穿戴式电台。
美军第二代“小而轻”电台
美军“陆地勇士”(LW)计划采用雷声公司生产的第二代“小而轻”(Microlight)电台M-2G。该电台频率范围420～450兆赫,重量不到500克,可以别在士兵的腰带上。它输出功率1瓦,由位于士兵臀部的2块锂离子电池供电,供电时间24小时。其波形包括窄带调频、正交频域多路复用器和增强型定位与报告系统等类型。其中,增强型定位报告系统波形能在5千米的范围内,为电台提供0.5兆比特,秒的点到点处理能力。
M-2G由“士兵控制单元”控制。该单元重450克,位于士兵胸部。用户能以光标的形式,控制头盔上的显示器、左右鼠标按键、在三个无线网络间切换的按键,以及声音/亮度/清除控制器。其中,部分功能可通过武器上的简单控制器控制,以便士兵能在手不离开武器的同时操作电台。LW的后续计划“未来部队勇士”一直在开发系统话音控制技术,该技术现已较为成熟,可逐步应用于LW。
LW的耳机、悬挂式麦克风与头盔集成于一体。该耳机功能全面,能提供边谈边听的能力,允许用户听取电台和周围的声音,同时能抑制噪声。
2006年2月,雷声和ITT公司联合开发出了第三代“小而轻”电台(M.3G)。该电台包含了ITT士兵电台波形,实质上是一种符合联合战术无线电系统标准、可与LW兼容的穿戴式电台。整个电台系统(包括武器上的控制器)由电缆连接,并有标准的USB和以太网接口。通用动力C4系统公司的代表称,基于带宽和安全考虑,没有采用无线连接方式。
英军H4855单兵任务电台
H4855单兵任务电台(PRR)是单兵电台领域的市场引领者,由Selex通信公司生产,是一种短程单工电台,频率范围2.4～2.483吉赫。PRR电台由一次性电池供电,如有必要,能轻而易举地实现集中供电,但仍将保持电池选项,以便电台脱离主电源时使用。头戴式送受话器是一副简单的带悬挂式麦克风的耳机。最初的PRR虽然能为单兵提供通信能力,但不是真正意义上的穿戴式电台,因为其大部分功能过于集中。除了一个允许连接另一部电台的开关组件和一个固定于武器上的无线“按一讲”开关外,所有其他控制器件都在电台盒上。
H4855的月生产量在3500部左右。目前已向20多个国家交付了150000部,其中英国购买最多;另有15000部电台正处于订购之中。为满足不断变化的市场需求,Selex公司开发了大量PRR变体。例如,该公司为英国“未来综合士兵”系统第二版开发的士兵任务电台。该电台各组件被植入躯干单元,配置有16个信道,频率900吉赫,能提供独立的话音、数据以及自动化中继能力。
法军小型单兵电台
法国士兵系统使用小型单兵电台,用于传输话音和数据。该电台基于法国国内数字电话中使用的数字增强无线电信(DECT)技术,有足够的带宽在单兵之间以及单兵与上级之间传输图像和视频流。电台被集成到战斗背心,每一部电台可作为网络基站的一个分站,而且任何电台都能配置为基站。
该电台使用助听器而非麦克风、耳机进行话音通信。助听器包括一个环绕士兵头部的带子,带子上配有传感器和压电致动器,用于收集和发送通话者发出的振动,或者通过头骨将电台接收机接收的信号传送至通话者(见左图)。这使得话音通信几乎不受周围噪声的干扰。
电台由锂离子电池供电,可持续供电24小时。法国Sagem公司正在开发一种车载燃料电池,可持续供电72小时。如果能开发出价格足够低的型号,燃料电池将取代锂离子电池。
德军Solar UHF电台
这种电台供德国未来士兵系统使用,重量不到900克,频率范围345～355兆赫,可用频率点200多个,数据率19.2千比特/秒,能提供基于IP、自配置的数据无线网;鞭状天线位于电台袋上方,工作距离城区为700米、乡村开阔地带为1200多米;集成有GPS接收机,其天线是独立的;由2块锂离子电池供电,可持续供电24小时以上;士兵头盔集成了防噪声装置和悬挂式麦克风。该电台连接NaviPad个人数字助理,由NaviCom软件对其进行数据显示和系统控制。电台与NaviPad被集成进战斗背心。
以色列500型个人网络电台
以色列未来士兵系统使用塔迪兰通信公司生产的“500型个人网络电台”(PNR-500)。该电台含电池不到3 6 O克重,频率范围410～450兆赫,工作距离800米,数据率目前为9.6千比特,秒。塔迪兰公司使用蓝牙技术开发了Ra-dios-100无线头盔和手持式送受话机,后来又添加了一个无线“按-讲”开关。该电台使用一副简单的鞭状天线,但塔迪兰公司正在研究能集成至战斗背心的天线。电台顶部有一个应急插入装置,必要时允许其他用户接入。系统组件通过一条集成至战斗背心的电缆相连。以色列国防军的未来士兵系统可能将PNR与PDA-88加固型个人数字助理集成在一起,通过个人数字助理控制电台而无需电台控制器。
PNR-500使用时分多址技术,能提供独特的全双工会议能力,实现3个用户同时讲话,将来还能提供图像或流式视频。PNR-500能预置多达15个信道,每一个信道又能分为4个子信道,从而提供一个“一直可用的网络”。这允许将一个信道分配至不同的群体,使指挥官能访问所有这些群体。该电台由可充电锂离子电池供电,可持续供电12小时;当集成至士兵系统时,可由中央电源供电。塔迪兰公司正在试验包括燃料电池在内的新型电源。
穿戴式计算机
为单兵提供一体化计算系统的目的是形成一个控制中枢,单兵通过该中枢管理、操作和使用其他电子系统与信息。在穿戴式计算机方面,技术较为先进是美、德、法等国。
美军LW-Sl穿戴式计算系统
美军“陆地勇士一斯特赖克互通型”(Lw-SI)穿戴式计算系统使用了多种高性能组件,包括733兆赫的X-Scale处理器、128～256MB的同步动态随机存储器、可利用微型固态闪存的2.0GB硬驱。普通士兵使用超级视频图像阵列(SVGA)彩色平视头盔显示器,分辨率为800×600像素;指挥官除头盔显示器外,还将配备一个手持式平板显示器来制订计划并执行其他任务。计算系统的控制装置位于士兵胸前,通过按键操作。一些关键的功能如接通电台、切换通话小组等,都可以在武器用户界面上实现,使士兵无需手离武器便能控制许多重要的计算功能。
德军Navipad个人数字助理
德军未来步兵系统采用一种名为Navipad、具备导航和定向功能的个人数字助理实现士兵的计算能力。Navipad是一种全天候、防尘、加固型iPaq PDA,配置有触摸式显示屏,使用单独的固态存储卡而非硬盘来存储数据。该装置位于士兵左胸,通过电缆或蓝牙无线方式与其他系统(包括士兵系统的Solar超高频电台)连接。
法军LT100士兵数字助理
EDO MBM公司正在为法国“装备与通信一体化步兵”开发LT100士兵数字助理。该装置采用Linux操作系统,重量不到800克,功率低于2瓦,4节AA电池可供电3小时。LT100针对基层士兵和指挥官采用不同的显示器:前者使用可热交换、日光下可读的2.8英寸QVGA液晶屏,后者配置6.4英寸高亮度屏。这两种显示屏都与带200兆赫ARM芯片的处理器盒相连。此外,EDOMBM公司也在考虑直接在处理器盒上配置较小的屏幕,形成一种翻盖式个人数字助理。该装置位于士兵腰背部,使用很方便。
西方军事强国的单兵穿戴式电台和计算机体积小、重量轻、携带方便、操作简单,能与士兵系统其他部分集成于一体。但作为一项新兴技术,穿戴式电台和计算机仍面临着挑战。电台方面,由于传输速率不够高、功能较为单一,尚不能全面满足战场单兵实时传输大量视频信息的需求,而且需要提高加密性能、增加供电时间。计算机方面,主要是改进处理器的性能、提高计算机的处理能力,其次是增强计算设备抗沙尘、震荡、潮湿、高温等恶劣环境的能力。
