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地面勇士单兵系统

美军“大地勇士”单兵系统
“大地勇士”是美国陆军的一个项目,于2007年取消,但于2007年重新启动,该项目结合了商用现货技术(COTS)和当前发行的军用装备,旨在:将小武器与高科技设备结合起来;在步兵一级提供通信、指挥和控制;把单个步兵看作一个完整的单位,而不是一个更大部队的一部分。虽然技术长期以来一直是美军的主要关注点,但真正被美军步兵采用的技术却很少。
随着对城市战争和徒步步兵行动的日益关注,美国陆军认识到需要升级单个步兵。“大地勇士”计划借鉴了许多可穿戴的计算机概念,并最大限度地利用现有技术,在短期内纠正大多数步兵士兵的限制。 [1]
中文名
美军“大地勇士”单兵系统(“大地勇士”C4I单兵系统)
外文名
Land Warrior Integrated Soldier System
装    备
头盔、防弹服、单兵枪械、“三防”装备、计算机、电台等
重要性
单兵系统的核心

系统由来

播报
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20世纪80 年代末,美国陆军提出“士兵现代化计划”,其中关键项目是“士兵综合防护系统”。美国陆军投资1200万美元,从1990年开始技术预研,并于1992年9月至11月进行了“士兵综合防护系统”技术演示。这是人类有史以来第一次把士兵作为一个系统来看待。同时,美国还实施了一项“增强型士兵系统”计划,其目的是把“ 士兵综合防护系统”证实了的合适技术变成要装备部队的系统。1993年,美陆军将“增强型士兵系统”计划更名为“21世纪地面勇士”计划,它强调利用美国微电子技术的优势,把“士兵系统”作为一个节点纳入数字化的C4I网络之中。1996年美国陆军将“21世纪地面勇士”和“第二代士兵系统”合并成统一的研究工作,简称为“大地勇士”计划。 [1]
为确保制定的士兵现代化计划如期完成,美陆军专门建立了士兵系统司令部,进行统一的计划、开发、定购和对士兵系统的全寿命周期管理,改进士兵作战能力。总部设在马萨诸塞州的纳蒂克研究、发展与工程中心。系统承包者有休斯飞机公司、摩托罗拉公司、Gentex公司、Battelle公司、ArthurD.Little公司、霍尼威尔公司的一个联合研制小组等。
“大地勇士”系统原计划于1999年开始生产,预计1999财年620套,2000财年1430套,2001财年1890套,总计约需2.307亿美元。2000财年第四季度计划将首批“地面勇士”系统装备一个营,到2011年计划有34000名士兵装备“地面勇士”系统。

研发历史

播报
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最初的“大地勇士”计划(又名“地面勇士”)由通用电气公司(General Electric)于1989年左右在新泽西州的莫尔斯敦(Moorestown)进行,作为一个原型,该公司打算在未来阶段最终减少规模和重量。然后在20世纪90年代中期,大地勇士最初由休斯航空公司的一个部门处理,后来被雷神公司收购。(无线电部分将由摩托罗拉的综合信息系统部门提供。)“大地勇士”系统的早期演示版本使用在Unix平台上运行的Ada编程语言编写的软件。1999年1月,为了降低开发成本和加快项目进度,开发工作由总部位于硅谷的工程公司Exponent(NASDAQ:EXPO)组建的多公司团队负责。
随后对系统进行了深入的重新设计,嵌入式固件和应用软件都从头开始重写。许多COTS硬件组件是在Fry's Electronics(硅谷零售连锁店)购买的(字面意思是“现成的”)。2000年9月,美国陆军一个排空投到路易斯安那州波尔克堡(Fort Polk)的一次大型战斗演习中,成功地建造并演示了大约100个概念验证陆地勇士部队。这些最初的原型单元,被命名为陆地勇士v0.6,是围绕运行微软Windows的PC/104计算机平台构建的。该系统在有线PAN(个人局域网)上使用CAN总线协议。通信子系统采用Windows CE在StrongARM平台上运行,无线网络协议为IEEE 802.11。在波尔克堡演习期间,还演示了LWv0.6与传统军事无线电网络的初步互操作性,使用了与SINCGARS兼容的双向网关无线电。
波尔克堡演习的成功重振了该计划,并为下一阶段的LW开发拨出了进一步的资金。几个承包公司组成了一个“陆上勇士联盟”,目的是设计和建造第一个可现场使用的LW系统,指定为LW v1.0,后来是LW-IC(陆上勇士-初始能力)。保留了Windows和WinCE的基本平台,设计了一种基于USB和FireWire协议的混合PAN。采用了IEEE 802.11协议的改进版本,增加了对通信安全和信息安全、移动自组织网络(MANET)能力以及对多跳分组路由的支持等方面的各种增强。2003年,LW-IC系统的一个变种被开发出来,它结合了战斗系统(CIDS)的特点,这是一种敌我识别(IFF)形式,旨在减少发生友军火力事件的可能性。这一版本被称为LW-CIDS,在加利福尼亚州Moffett油田与其他几个装备CIDS的部队的互操作测试中得到成功验证。
随着陆地勇士计划的成熟,很明显,它的成功部署将在很大程度上取决于电池的关键因素。持续补给(或充电)轻水电池的需要被证明是一个重大的后勤挑战。这是决定放弃先前的计划,如在波尔克堡演习中,最初装备空降部队,转而专注于使用史崔克地面车辆系统的计划的驱动因素之一。后一种方法可以根据需要分配和/或充电更多的“大地勇士”电池。
土地勇士-史崔克可互操作系统(LW-SI)版本的开发合同于2003年授予由通用动力公司(General Dynamics)领导的行业团队,其中包括大多数现有的“大地勇士”联盟公司。与此同时,现有LW-IC系统的进一步开发也被叫停,其制造计划也被无限期搁置。“大地勇士”联盟被正式解散,正在进行新的重点LW-SI项目。
该系统的SI(Stryker Interoperable)版本于2004年11月完成了美国陆军测试。2006年9月,第9步兵团第4营使用LW-SI系统进行训练和评估。该系统成功完成了基于联合能力集成与开发系统(JCIDS)指导的评估,并收到了该部队的推荐信。然而,2007年2月,尽管第九步兵团的第四营被部署到伊拉克并广泛使用LW-SI系统,但由于资源有限,以及系统的整体重量问题,“大地勇士”于2007年2月被陆军取消,但于2007年7月重新启动。尽管最初的系统被取消,第四史崔克战斗旅(SBCT)作为2007年春季美军“增兵”的一部分被部署到伊拉克,并使用了他们在过去几年训练过的“大地勇士”。
“大地勇士”计划的系统和技术将被纳入未来部队战士计划,陆军已经开发了网络战士系统,取代“大地勇士”成为下一个士兵网络计划。

系统组成

播报
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“大地勇士”有三个优先目标:
·提高单个士兵的杀伤力;
·提高士兵的生存能力;
·向士兵提供全面的指挥、通信和控制。
“大地勇士”有七个主要子系统:
·武器;
·集成头盔组件;
·防护服和设备;
·计算机;
·导航;
·通信;
·软件系统。
陆地勇士系统的后期特征包括:
·提供徒步士兵作战识别,用于途中态势感知和能量补给,以减少“友军开火”事件;
·指挥官的数字助理领导计划工具;
·重量和功率降低;
·作战任务的可扩展性和可裁剪性;
武器
最初的系统是围绕M16步枪或M4卡宾枪构建的,两者都带有模块化的轨道支架,可以根据每个任务的需要进行定制。它包括武器本身,加上组件,如日光视频瞄准器,热武器瞄准器和多功能激光。MFL提供了射程和方向信息,以及红外、可见光和英里激光,而摄像机提供了视频馈送和热成像能力,此外,还允许士兵在角落或隐蔽处射击,而不会真正暴露在敌人的火力下。这对于确认杀人而不暴露自己的位置是非常有效的。
头盔
头盔子系统(HSS)结合了一个轻量级的先进头盔、计算机和OLED显示器,这些显示器提供从数字地图和部队位置到武器摄像机的各种信息。这让士兵看到(和开火)的每个角落。头盔还包括一个麦克风和一个耳机。
防护服和设备
目前在美国陆军服役的拦截器防弹系统和模块化轻型负重设备(MOLLE)负重系统部分是“大地勇士”计划的结果。
计算机
计算机子系统(CSS)为系统提供了处理能力和存储容量。CSS基于ARM核心处理器。在项目取消之前(当项目资金转移到卡特里娜飓风救援时),使用的计算机是Techsol的以太网音频接口板,[8]由三星半导体的s3c2410a处理器供电,具有高达200兆赫的ARM-920T内核。该电路板包括一个使用Cirrus Logic的cs8900a的低功耗以太网接口,一个使用三星芯片内部IIS音频接口的音频接口,该接口连接到AKM集成音频编解码器和放大器,一个来自摩托罗拉的GPS接收器,并使用GPIOs为用于音量上/下和频道上/下的按钮。使用宽电压范围的输入电源,整个可穿戴电脑板的尺寸是名片的2/3。
未来的版本是由英特尔的XScale处理器驱动的。CSS连接到每个lru以及电池。
导航
导航子系统(NSS)提供定位信息,它集成了GPS接收机和航位推算模块(DRM),在GPS信号不可用时保持精确定位。
无线电
通信网络无线电子系统(CNRS)为陆地勇士提供通信能力。CNR基于EPLRS。
软件
“大地勇士”的软件系统是由Linux操作系统的一个变体驱动的,并且有一个模块化的、开放的架构供进一步改进。最近在本宁堡进行的测试可靠性极高。陆地勇士软件包包含六个主要的武器瞄准和数据软件包。
其它士兵系统
在国际上,有几个类似的发展项目,包括IdZ(德国)、FIST(英国)、Félin(法国)、Land 125(澳大利亚)、MARKUS(瑞典)、Soldato Futuro(意大利)、IMESS(瑞士)、Projekt TYTAN(波兰)、FINSAS(印度)和ACMS(新加坡)、Ratnik(俄罗斯)、SARV(伊朗)。