单兵数字化装备建设
单兵数字化装备建设
201005018021 李林峰201005018029 王旭
摘要：单兵数字化装备，是单兵所配备的具有数字化功能的战斗兵器与保障装备，是士兵从事信息化战争，在数字化战场上使用的攻击、防护、观察、通信、定位高度集成化、“人机一体化”的多功能装备。它由一体化头盔、单兵通信装置、单兵武器和防护军服等系统组成。配备这种装备的士兵将成为未来数字化战场的节点，是世界各国争夺的前沿技术之一。
关键词：单兵、数字化装备、战场、“陆地勇士”
一、单兵数字化装备
单兵数字化装备，是单兵所配备的具有数字化功能的战斗兵器与保障装备，在军队信息化发展的大格局中，士兵作战单元同样需要信息化建设以提高在新的战场上的生存能力，将更加强大的攻击、防护、侦查、通信等更有效的信息化保障手段集成于单兵，提高单兵综合作战能力，使得士兵在更大程度上去影响战争成为可能，以适应士兵在信息化战场上所担当角色的变革。
单兵数字化装备是士兵从事信息化战争，在数字化战场上使用的攻击、防护、观察、通信、定位高度集成化、“人机一体化”的多功能装备。它由一体化头盔、单兵通信装置、单兵武器和防护军服等系统
组成。一体化头盔内装有一体化的红外夜视仪、高分辨率平板显示器和微电子系统。士兵戴上它，可以接收指挥所传送的各种信息，并能把侦察到的各种情况实时地报告给指挥所。单兵通信装置包括对讲机和具有全球定位功能的超微型计算机，用于无线电联络、方向定位和战斗识别。单兵武器包括激光枪、电子-电磁武器、高灵敏度反单兵雷达等，它们装有红外探测器、高效瞄准具，集观察、瞄准、射击于一体，能完成昼夜监视、跟踪、精确射击等任务。防护军服包括护身甲、背负装备、制式服装和微型空调器，不仅可以使士兵防核、生、化沾染和弹片侵袭，还可抵御严寒和酷暑，保持良好战斗状态。二、单兵数字化装备作用
这是为了适应信息化战争需要，提高２１世纪士兵的指挥控制能力、机动能力、防护能力、协同交战能力和环境适应能力而研制的一体化作战系统。包括一体化头盔分系统、计算机和无线电分系统、武器分系统、先进军服分系统、微气候空调分系统，以及有关软件等构件，配备这种装备的士兵将成为未来数字化战场的节点，是世界各国争夺的前沿技术之一。
目前，美国、俄罗斯、英国、以色列、澳大利亚等很多国家都制定了单兵数字化装备开发计划，其中美国处于世界领先地位。美国及其北约盟国于１９８９年１０月提出了“单兵综合防护系统 ＳＩＰＥ 计划”。随后，美军依据这一计划相继提出了“２１世纪部队陆地勇士”计划、“理想部队勇士”计划和“２０２５未来勇士”系统等研究项
目。随着科学技术的飞速发展，未来的数字化单兵系统将朝着重量更轻、杀伤威力更大、精度更高、整体防护能力更强、更便于部署的方向发展。
就在其他国家争相开发各自的数字化单兵系统时，美国的数字化单兵系统——“陆地勇士”已经扬威伊拉克、阿富汗战场。
2007年3月-8月，200套“陆地勇士”系统首装美驻伊机步旅、空中突击队和特种作战部队，随即被投入一系列重大行动，广受美军官兵好评。据美国国防部士兵计划执行办公室的综合评估，该系统能够提高单兵作战能力20倍。
由“陆地勇士”这样的数字化单兵系统武装起来的“未来战士”，战斗力大幅跃升。仔细分析这样的数字化单兵系统，其技术跃升主要体现在一体融合、集成火力和综合防护这三个方面。
一个时期以来，人们常常讨论：陆军“老大哥”是否真的在现代战争中功能弱化了？纵观从1991年的海湾战争到2003年的伊拉克战争，美国陆军似乎少有作为，甚至在科索沃战争中坐了78天的“冷板凳”。
其实，不是陆军自身陆战功能在弱化，而是海军、空军这帮“小老弟”，在拥有制海权、制空权的情况下，对地作战功能在强化。但是，国内外政治形势对战争的可控性要求日益提高，确实导致陆军的使用越来越受到政治顾虑的掣肘。
因此，不再谋求“老大哥”地位，突出与海空力量联合、融合，才逐渐成为陆军转型的明确方向。而把陆、海、空、天、电、网等不同
维度的力量一体化，并延伸至陆战的单兵，正是其突破口。各国争相开发数字化单兵系统，也是基于这种大趋势。
以美军的“陆地勇士”系统为例，其配备的单兵信息系统，就是由班长和班组电台及配套的便携计算机结合在一起，形成具有通信、导航、定位、信息处理及火控计算等功能的综合系统。
班长电台的工作频率在30~88兆赫，通信距离约5公里。士兵电台的工作频率在1775~1850兆赫，通信距离约1.3公里。班长的信息系统既能接入战术互联网，对上收发统一的战场态势图、行动计划表、火力支援计划书等信息，还能对下进行班组内广播或点对点保密通话。这样，班组内的所有人员，实际上已经融入由战术互联网组织的联合作战体系，其作战能力随着联合的增强而倍增。
2007年9月，一个在巴格达外围执行清剿任务的小分队，遭遇大批武装分子伏击。这些士兵没有像先前那样向自己直接上级请求支援，而是立即向战地联合指挥官发出增援请求。从战地联合指挥官收到请求到在临近空域飞行的F-16战机接到命令实施凌空轰炸，整个流程用时不到5分钟。用时之短，显然不是传统作战方式所能比拟的。
原因其实很简单，装备数字化单兵系统的“单兵”，已不再是传统意义上的战场孤点，而是融合于整个作战体系中的一个节点。这样的节点，有各种各样的“眼睛”帮他看，有各种各样的“耳朵”帮他听，有各种各样的“电脑”帮他算，有各种各样的“能手”帮他干，当然能“神奇”地打败数倍于己的敌人。
陆军“老大哥”的地位之所以受到质疑，还有一个重要的原因，那
就是陆军武器弹药的制导化远远落后于海空军。
以美军第4机步师为例，步兵班一级行动，自持的武器是M-16或M-4步枪及7.62毫米、12.7毫米轻重机枪，外加40毫米枪榴弹发射器。能够给步兵班一级行动提供火力支援的，除了“阿帕奇”直升机挂载的反坦克导弹和连排级集中使用的“标枪”反坦克导弹，其他如107毫米迫击炮、155毫米自行榴弹炮和多管火箭炮等，均不具备制导功能。这样的火力，可谓“打得狠”有余，“打得准”不足。
于是，陆军的转型，除了依托信息系统实现与海空力量一体化之外，还特别强调在火力使用上要与海空对地火力相互补充、相互衔接。而要做到这一点，就要求陆战力量特别是步战力量，在对点状目标和有生力量近距攻击的同时，要对面状目标、时敏目标和掩体性目标进行近距指示定位，以集成陆、海、空不同维度的火力，确保打击效果。
各国争相开发的数字化单兵系统，也是基于此种思想，强调在提高自身火力精度、强度的同时，以抵近侦察、抵近测量的方式把各种火力集成到既定目标上。
美军的“陆地勇士”系统中的武器子系统，就是依托M-4和M-16枪族，通过组配热成像仪、数字摄像机、激光测距瞄准器、可装定弹药而成。其中，热成像仪和数字摄像机可以对近距目标实施红外成像拍照或录像，图像可在头盔显示器上显示或通过单兵信息系统上传至战术互联网。激光测距瞄准器，可对2500米距离内的目标进行测距定位。单兵信息系统还能根据对目标的测定，自动解算弹道、自动装定灵敏弹药、自动跟踪瞄准，进而选择动能杀伤或凌空爆破杀伤。这
种即时装定的灵敏弹药，几乎都能使普通射击手变成战场“狙击手”。同时，数字化单兵系统的网络化功能，还为标定目标方位、集成其他打击火力提供了精确的信息支持。
2008年3月的一天，使用“陆地勇士”系统的一个美军巡逻队，在阿富汗南部山区巡逻时发现一个塔利班营地。巡逻队随即将这一信息上传到了联合指挥所，联合指挥所根据情报立即指挥在附近飞行的“捕食者”无人机，仅用两枚激光制导炸弹就一举摧毁了这个营地。
有调查显示，2010年美国中央情报局在巴基斯坦发起的118次无人机对地攻击，多数都是由类似的地面战斗小组上传目标信息并协助指挥的。显然，装备了数字化单兵系统的“单兵”，已不再是传统意义上的陆军，而是联合作战力量的有机组成。
所以，美军的评估报告指出：“陆地勇士”系统的初步实战应用已经表明，步战人员在信息化战场中所拥有的巨大火力优势，已经使他们的军种属性日渐淡化，他们在应对各种战场威胁和完成各种作战任务时，更加坚定必须依靠联合力量，而不是本军种或本兵种的力量，更不是自身的有限力量。
美军认为，虽然现代化战争仍然是政治的继续，但政治的民主和民众对战争成本的关切，使得战争决策者必然越来越“计较”战争的生命代价。美军必须通过技术的领先，先行探索低伤亡或零伤亡的装备技术和作战方式。
为此，他们在开发数字化单兵系统时，提出既要通过信息优势、
机动优势、火力优势主动保护参战士兵，也要通过配备性能卓越的防护装具被动保护参战士兵。
“陆地勇士”系统的防护服子系统，其头盔除了具有探测、瞄准、显示等信息功能，还具备优良的防弹、防激光和防核生化功能。防护服除隔热、阻燃、保温，还防弹、防核生化、防红外探测。
其装具包柔软、适体、多用，计算机和电台固定架及电台天线，内嵌内置。其陶瓷板插件式防弹背心，能够在360度方向抵御多种轻武器的射弹攻击。信息系统具有敌我识别和监测周围敌情的功能，以减少己方误击或侧背受敌偷袭。整个系统采用模块化设计，以便及时更换或改进各部件。据美军评估，“陆地勇士”系统对单兵个体的综合防护性能，不低于单件防护装具的2~5倍。
三、其他各国单兵数字化装备建设
以色列、法国、德国、英国、西班牙、意大利、澳大利亚、印度和南非等国的在用或在研数字化单兵系统，基本上都以美国的“陆地勇士”系统为蓝本，但它们也各有特点。
英国的“未来一体化步兵”系统，更加注重信息集成。他们认为，通过改进传感器和信息集成所提高的单兵作战效能，要优于提高弹药杀伤力所提高的单兵作战效能，而且通过“系统中的系统”把班作为单兵系统的更高层来构建，能够使步兵班像一辆坦克或步兵战车那样具有集成火力优势。
德国的“未来士兵”系统，虽不如美国那样具有技术上的大跨度，但
十分讲究实用。它的头盔不仅具有防护功能，还集成有微型受话器，能把颅骨当成共鸣箱。通过频率过滤，能有效降低射击和爆炸噪音。
以色列的“阿诺格”系统，重点突出士兵的巷战能力。其手持式武器扫描器，能够识破敌人的伪装。弯转式射击装置，枪管可以左右折弯63度。枪管上的高分辨率摄像头，能把前方图像传给躲在墙壁后的射手，射手掌握拐弯射击要领后，可精确命中150米处的目标。
南非的“非洲勇士”系统，特别强调人的生物学特性。特制的眼镜框架，能够发出与晨曦光谱一样的白色强光，令昏昏欲睡的士兵觉醒而不影响视力。新设计的靴子，经过特殊工艺加工，能够分散脚掌的压力，使行进在沼泽地的士兵不会感到吃力。
不过，各国的数字化单兵系统在向便携化、实用化方向发展的过程中，也都面临着诸多技术难题。如减重问题。目前的数字化单兵系统，普遍笨重。美国的“陆地勇士”系统，仅服装就重达十几公斤，若加上枪械、弹药、电台、计算机、饮水、头盔、防弹衣等物品，战斗负重近50公斤，这对士兵持续徒步作战极为不利。
还有可靠性问题。数字电台受到强电磁干扰，其作用距离和可靠性大为降低，甚至会完全失效。尽管美国的“陆地勇士”系统号称抗干扰能力最强，但实战中也多次发生断网事故，甚至因断网而被支援火力误击。
另有电源问题。目前为数字化单兵系统供电的是便携式电池。这种电池体积大、时间短。美国的标配电池，其体积和重量相当于两个装满30发子弹的5.56毫米弹匣。每个士兵至少要携带两块这样的电
池，一个在用，另一个备用。大而笨重的电池让士兵极为讨厌。虽然每块电池正常情况下可工作6~8小时，且“斯特赖克”步战车可为其充电，但对于持续时间较长的徒步行军和作战，电池没电仍是士兵的一大心病。尤其是在孤立无援的情况下持续作战，一旦电池没电，整个系统就成了一堆废物。
另外，如何处理士兵与系统之间的关系也很现实。在美国陆军进行的几次高级作战试验中，有的士兵宁愿等待上级的指示也不相信显示屏的信息。有的士兵则过分依赖单兵系统，基本的技战术反被忽视。所以，美国国防部士兵计划执行办公室在其跟踪调查报告中强调：“技能和战术是任何系统所不能取代的。如果系统升级而技战术不能随之跟进，那么系统不是‘倍增器’，反成‘倍减器’。”此言确需中国等后发国家引以为戒。
四、未来单兵数字化装备
（一）作战单兵武器的发展方向
预计在未来发展中，地面作战士兵武器的部件可能采用更新的技术，功能将更加完善，体积和重量将进一步减小。
1．步榴合一武器系统将极大地提高单兵的战斗力
融入数字化战场的数字比士兵，配用的武器将不再是单一独立的武器，而是采用无线连接装置与士兵系统相协凋的步榴合一武器系统。该武器系统综合了各种高新技术，集发射动能弹和空炸榴弹为一体，
配有测瞄合一、昼夜使用的一体化瞄准具，能为士兵提供足够的对点面目标的杀伤力和压制能力，作战效能将比现役突击步枪／枪挂式榴弹发射器有质的提高。
2．火控系统将大幅度提高单兵武器的命中率
如美国在研制步榴合一武器系统（即“理想单兵战斗武器”）时，采用了以往在单兵战斗武器上不曾采用的复杂的火控系统。火控系统将配有内置式激光测距仪、罗盘和传感器系统。采用模块化设计，具有瞄准点修正能力、昼夜作战能力，以及火控系统与弹药的微型引信之间的数字传送能力，使士兵对点面目标具备了前所未有的精确打击能力。
3.夜视技术将进一步提高单兵的夜战能力。
预计到2020年，将主要采用非致冷焦平面阵列热成像瞄准镜。这种瞄准镜将是模块式的，能与火控系统结为一体，也能与其它功能模块结合，将使单兵战斗武器具备全天候的精确射击能力。
4、向综合化、模块化、通用化和智能化发展。
地面作战士兵装备的综合化是指多种武器装备的功能被综合在一种武器装备中。未来单兵战斗武器所担负的任务繁多，既要对付生动目标，还要防空、反装甲和攻坚。单兵战斗武器的综合化既能够减少武器的数量，又能够提高武器的作战效能。
模块化是地面作战士兵装备的重要发展方向。采用模块化设计，形成灵活机动的组合，能够解决作战任务多元化与武器装备技术多元化之间的矛盾，这在地面作战士兵装备上体现得很明显。模块化不仅可以使地面作战士兵装备系统功能多元化，而且还可以降低制造成本、便于维修，提高武器装备的费效比。
武器的通用化是地面作战士兵装备在某一阶段上只发展一个基本型，在此基础上派生发展满足不同作战需要的发展型，以达到通用目的。
地面作战士兵装备的智能化包括两个方面：一是把人工智能技术应用于武器本身，使武器具有某些智能行为。例如，发射后不用管的红外自动控制的防空导弹和反坦克导弹技术在单兵战斗武器弹药上的应用。二是把人工智能技术应用于武器装备，使用在辅助决策方面。对于地面作战士兵装备来说，第二方面的应用主要是发展观、测、瞄合一的瞄准系统。当今，枪械的优劣主要看瞄准器材是否先进。下世纪的瞄准镜，应该是一台电脑控制的，能够自动测距、自动测速、自动调整放大倍率和修正偏差的全天候使用的观、测、瞄合一的瞄准器材，各种数据通过电脑的瞬间计算，其瞄准要素直接显示到分划板上。（二）中国未来单兵——龙族战士
未来战士作战系统”是各国争相研制的21世纪新型单兵作战装备。“未来战士”在21世纪初开始被各国提上武器研制日程，他是各国单兵武器系统争先发展的终极方向。它属于信息化战争条件下，通
过数字化的科技手段使士兵和武器装备之间构成有机整体，从而全面提高单兵战斗力的武器系统。21世纪初期美国拥有较为幼稚“陆地勇士”系统，法国也拥有不尽如人意的Felin系统外，日本于21世纪初几年已研发出一种被称为“高达”的单兵装备系统同样是“未来战士”作战系统的初始化阶段，而我国也正在打造高科技的单兵武器系统。
中国正在研制的“未来战士作战系统”经过了十余年的研发过程成功之后全面试验最后被命名为中国陆军“龙族战士”单兵作战系统。
中国陆军“龙族战士”单兵作战系统。具体包括了单兵综合作战系统和防护系统单兵综合作战系统又分很多子系统,包括,武器子系统,综合头盔子系统, 计算机/无线电子系统,软件子系统。
１、武器子系统
模块化武器子系统设计和制造基于03和95式突击步枪。包括主要的光学部件，如弹道计算器、光电瞄准器、摄像机和激光测距仪,数据终端处理中心,提供距离和方向信息给士兵。士兵从北斗定位卫星系统联结自己位置，当需要间接火力和战斗识别呼叫时，士兵有精确的目标位置。这一个系统将会允许步兵在所有天气的类型下和在夜间操作。连同其他的组件，一个士兵能使自己不暴露在敌人的火力下,从容的作战。
2综合头盔子系统
综合头盔集合子系统使用先进材料，具有较轻的重量同时提供胜
于美军头盔的壳体弹道防护。完整的综合头盔集合子系统比现有的头盔更轻和更舒服。头盔安装了计算机和传感器显示装置，是对其它子系统到数字化战场的士兵界面。通过“头盔安装显示器”，士兵能观看上级发出的图解数据、地图、情报资料、部队位置，还包括安装在武器上热成像武器瞄准器和摄像机的成像。这个新的能力允许士兵在一个隅角的周围检视、捕获一个目标，然后不暴露他自己并且射击武器，仅对敌人露出他的双臂和手。使用他的武器热成像瞄准器扫描一个区域，士兵将会能够看见区域的特性，包括地形和敌人位置.安装在武器子系统上的夜视传感器显示装置的一个图像增强器，通向他的计算机信息处理机，并将处理后的信息显示在“头盔安装显示器”上面，这将会允许士兵面对在黑暗掩盖下的目标进行机动和交战。士兵使用头盔安装显示器，将会允许发送信息和请求火力支援，全部经过只是轻轻点下鼠标键盘。
３、计算机/无线电子系统
计算机/ 无线电子系统是士兵的通信,战场信息获取,接收命令的中心系统，有了他,指挥部可以给远在上千里的单兵发布战场信息,作战命令以及实施事实通话,附装在士兵背包支架上,背包上面部分是无线电通讯信号接收装置，下面部分包括计算机信息处理中心和北斗卫星定位模块。这样一个微型的计算机信息处理中心和导航定位装置就完全副在一个士兵身上连接到背包并且附着于士兵胸部的手指触摸操作装置，作用如同一个计算机鼠标，允许佩戴者在接到上级命令和
战地信息下,变换屏幕、调节无线电、变换频率和传送数字信息。北斗卫星定位模块可以明确表明士兵的详细位置,能够快速得到援兵支持。
计算机/无线电子系统的指挥模式设计为两种格局：
指挥员（班长）的计算机信息处理中心拥有双重功能,发送接收,还有一个位于前臂外侧扁平的平板显示器键盘，上级(营连)中心发来的命令信息传到班长的计算机里,由班长键盘发送下每个班组士兵计算机里,即使班兵相距很远,也会在第一时间收到命令或信息.相反,班组成员只有班长才能给上级发布请示或情报,其他士兵的系统只能接收,无法传输.这也是我国"龙族战士"需要改进的一个地方。
4．软件子系统
龙族战士软件子系统结合了美国陆地勇士的一些功能,加入我过自行研发的新型软件,可以引导士兵收集和显示视频图像,快速制作战术地图,编写战场数据信息
龙族战士将会在数字化战场上可共同操作。设计人员设置系统，能被更新和技术改进，模块体系结构允许直接插入/替换用于技术升级。对于士兵任务需求和参数选择，软件子系统允许士兵自己编制系统的菜单和功能操作。
5．防护子系统
防护系统拥有的防弹、防炮弹破片杀伤、防核、防生化、保温、抗震等诸多功能。整套中国陆军“龙族战士”单兵作战系统的单兵作战装备
的总重量仅仅只拥有15公斤，这得易于新材料的应用。最重的无非是单兵战场防护系统了，仅仅此一项就占总重的47%。大量使用新型防弹防破片火力杀伤的材料也同时增加了“龙族战士”单兵作战系统的成本达到了惊人的20万人民币。但是此时的中国综合国力强大，军费的提高已不在只是21世纪初期的小打小闹。同时大规模生产之后的“龙族战士”单兵作战系统单价会相应的降下来，达到仅仅只有5000人民币的较低价格。
通过中国军方大型计算机的战术模拟测试结果表明一个完全由中国陆军“龙族战士”单兵作战系统装备的PLA陆军普通班编制可以拥一个美军第四机械化师普通连的作战能力。
（三）未来数字化单兵总结
未来数字化单兵将是一个超强功能的信息化作战平台。它不仅舒适、耐用，尤其是具有很好的抗打击、信息沟通和定位能力。其通信系统能与大约30种特种部队的通信平台兼容，这些平台包括飞机对讲系统、快艇对讲系统、地面机动装甲车辆对讲系统等。据外刊报道，美国计划研制适应各种战场环境作战的电子服装，将使未来士兵的装备由近55公斤减少一半以上，每套服装达数万美元，其多功能电子头盔与电子服装相结合，可实现各作战单元与作战指挥中心的信息共享。
数字化单兵和数字化部队最早由美军率先提出，意欲构建“21世纪数字化陆军”。后来，西方主要军事强国也开始加速数字化单兵武器
系统的研发。新型数字化单兵武器系统，集数字化、智能化、网络化于一体，使战场的信息传递和处理达到一种“实时化”的程度，从而提高作战分队和单兵对战场情况的反应速度，加快部队的作战行动节奏，极大地提高部队整体作战能力。
目前，从各主要军事强国数字化单兵武器装备系统研发情况看，主要在单兵武器平台上“嵌入”了数字化核心部件，包括指挥控制、通信设备和定位设备等。正如西方军事理论家克劳塞维茨所言：为了实现不变的战争目标——迫使敌人屈从于我们的意志，军队要尽可能获取所有先进武器。对于单兵和作战武器而言，亦是如此。外军认为，先进的数字化单兵武器装备系统，必将成为未来各国竞相追逐的目标，因此信息化作战战斗力生成模式也必将产生一场新变革。
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