基本信息
- 項目名稱：
- 數(shù)字化士兵服
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項目中的數(shù)字化士兵服系統(tǒng)，將戰(zhàn)地場景實時傳輸、雙向通話、實時追蹤、定位、生理參數(shù)的監(jiān)測和身體防護功能有機地集成到士兵服中，并實現(xiàn)信號在士兵之間、士兵與指揮部之間的無線傳輸。同時本項目利用磁控濺射表面沉積技術，實現(xiàn)低溫條件下，在柔軟的無紡布表面構建電路。由此得到的柔性濺射電路，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的堅硬的電路板，滿足了服裝穿著的舒適性要求。
- 詳細介紹：
- （1）視頻、音頻無線傳輸子系統(tǒng) 以S3C2440A開發(fā)板作為主控制板，以ARM9嵌入式芯片為內核，在嵌入式linux的系統(tǒng)平臺下，通過攝像頭采集圖像信息，然后對所得數(shù)據(jù)依照H.264/AVC先進的編碼技術進行壓縮編碼。視頻信號最終傳輸?shù)絇C機接收端接收信號，微波解調擴散，通過H.264解碼器解壓視頻。鎖相環(huán)和壓控振蕩器（VCO）產(chǎn)生發(fā)射的射頻載波信號，經(jīng)過緩沖放大，激勵放大、功放，產(chǎn)生額定的射頻功率，經(jīng)過天線低通濾波器，抑制諧波成分，然后通過天線發(fā)射出去。用二次變頻超外差方式，從接收天線輸入的信號經(jīng)過收發(fā)轉換電路和帶通濾波器后進行射頻放大。 （2）GPS定位、追蹤系統(tǒng)設計 將GSM/GPRS和GPS功能模塊在士兵服上的高效集成，實現(xiàn)對士兵的實時追蹤。帶有兩個串口的微控制器一方面獲取來自GPS的位置數(shù)據(jù)，另一方面將這些數(shù)據(jù)經(jīng)過適當處理后轉換為GPRS可以傳送的數(shù)據(jù)，再通過網(wǎng)絡傳輸給控制中心，指揮中心即可通過網(wǎng)絡訪問相應的追蹤數(shù)據(jù)。并通過GPRS功能模塊將位置信息傳輸?shù)絀nternet網(wǎng)絡，監(jiān)測終端從Internet網(wǎng)絡獲取位置信息，實現(xiàn)士兵的追蹤。GPS、GPRS、Internet三者的有機結合，實現(xiàn)了士兵服的定位追蹤功能。 （3）生理監(jiān)測系統(tǒng)設計 以基于zigbee技術的無線射頻芯片CC2430為中央控制器，集成于該芯片內部的MCU不僅負責采集溫濕度傳感器SHT11的溫度、溫度信息和心率采集電路的心率信息，而且還負責控制芯片內部的射頻電路，將采集到的溫濕度和心率信息通過zigbee發(fā)送模塊無線發(fā)送出去。終端接收到節(jié)點發(fā)來的信息，通過串口傳給上位機顯示，從而監(jiān)測終端可以實時的監(jiān)測士兵的生理信息。 （4）身體防護系統(tǒng)設計 本模塊設計的作用是讓士兵在作戰(zhàn)的時候，讓他從身體最直接的外觀去保護自己，保證身體的各個機能正常的運轉工作，是取得戰(zhàn)爭勝利的基礎。本項目通過紅外成像原理設計軍用夜視鏡，使士兵在夜晚可以發(fā)現(xiàn)敵情。采用特殊的材料為士兵服量身定制具有舒適性、防護性和靈動性能的軍用護膝護肘，保護士兵的膝關節(jié)和肘關節(jié)。設計過濾式軍用防毒面罩，內部填充以活性炭為主要成分的防毒炭，保障士兵的呼吸安全。 （5）磁控濺射法制備柔性電路 而紡織材料固有的強力及柔韌性為電子產(chǎn)品的可穿技術提供了一個優(yōu)良的平臺，使得我們可以將計算、傳感和通信等功能嵌入其中形成一個耐用、可靠的電子紡織品整體。本項目采用直流磁控濺射在無紡布基底上濺射沉積金屬銅來制備軟性電路。在低溫條件下，應用聚合物纖維為基材，在其表面沉積了具有導電功能的納米結構鍍層，利用磁控濺射技術可以實現(xiàn)在低溫條件下在聚合物纖維表面沉積電子功能結構界面，實現(xiàn)了聚合物纖維的表面功能化。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 本作品針對目前智能軍服研發(fā)中存在的數(shù)字化程度低、集成復雜、功能簡單、數(shù)據(jù)傳送與反饋不及時等關鍵問題，提出通過數(shù)字集成、傳感網(wǎng)絡應用和物理加工等手段，實現(xiàn)數(shù)字士兵服的雙向傳輸、高精度定位、智能監(jiān)控與快速反饋等功能。 1. 作品設計目的： （1）數(shù)字化集成信號接收與反饋系統(tǒng)，降低信噪比； （2）使用磁控濺射技術制備柔性電路，實現(xiàn)數(shù)字軍服集成的柔性化； （3）借助物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)精確定位與實時數(shù)據(jù)分析； 2. 作品制作背景與思路 近年來，“信息化”已經(jīng)成為各國軍事研發(fā)部門爭奪的“制高點”，而軍隊智能服裝因其應用的直接性，更成為各國科學家研究的重點。目前，歐美國家正大力研制一種數(shù)字化軍服，實現(xiàn)從供給、防護到觀察、通信、定位，實時地偵察和傳遞信息，具有人機一體化、多功能等特點。但上述研究在集成控制、信號反饋等技術領域尚存未攻克的技術難點。本作品正是基于上述研究現(xiàn)狀，提出通過柔性電路設計、信號雙向傳輸?shù)仁侄?，實現(xiàn)數(shù)字士兵服多個功能的集成與應用。 3. 作品的主要創(chuàng)新點： （1）將戰(zhàn)地場景實時傳輸、快速追蹤、準確定位、生理監(jiān)測和身體防護與信號反饋等功能有機地集成到士兵服上面。 （2）利用物理加工——磁控濺射表面沉積技術，實現(xiàn)低溫條件下在在柔軟的無紡布表面構建電路。 （3）柔軟的無紡布電子電路代替?zhèn)鹘y(tǒng)的堅硬的電路板，使得各種功能的電子元器件能夠在士兵服上面舒適地集成，與服裝完美融合。
科學性、先進性
- 通過本作品的設計，可將戰(zhàn)地場景實時傳輸、雙向通話、實時追蹤、定位、生理參數(shù)的監(jiān)測和身體防護功能有機地集成到士兵服中，并實現(xiàn)信號在士兵之間、士兵與指揮部之間的無線傳輸。同時本項目利用磁控濺射表面沉積技術，實現(xiàn)低溫條件下，在柔軟的無紡布表面構建電路。由此得到的柔性濺射電路，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的堅硬的電路板，滿足了服裝穿著的舒適性要求。使得各種功能的電子元器件能夠在士兵服上面舒適地集成，與服裝完美融合。本作品主要克服了目前智能軍服研發(fā)中存在的信號反饋延遲、定位與傳送不準確，已經(jīng)加工中存在的柔性電路加工困難等問題。
獲獎情況及鑒定結果
- 2011年5月，在無錫市中恒科技有限公司進行作品展示，進行技術交流與合作
作品所處階段
- 作品的中試階段
技術轉讓方式
- 本課題以技術轉讓，或合作開發(fā)的形式進行應用推廣，并簽署合作協(xié)議。
作品可展示的形式
- 實物， 現(xiàn)場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 技術特點和優(yōu)勢： 基礎雄厚，有一定的技術平臺、所在魏取福教授實驗室長期從事智能紡織品和光電紡織材料的研究，在國內外有一定影響力，且在柔性電路的加工等技術領域擁有該領域多數(shù)專利。 適應范圍： 國內外高新技術紡織企業(yè)，以及智能服裝研發(fā)機構 作品的技術特點： 將戰(zhàn)地場景實時傳輸、雙向通話、實時追蹤、定位、生理參數(shù)的監(jiān)測和身體防護功能有機地集成到士兵服中，并實現(xiàn)信號在士兵之間、士兵與指揮部之間的無線傳輸。同時本項目利用磁控濺射表面沉積技術，實現(xiàn)低溫條件下，在柔軟的無紡布表面構建電路。 項目的推廣前景： 該項目中可廣泛應用于軍事用服裝的開發(fā)，同時可廣泛應用于民用智能服裝等領域。 目前作品所涉及技術已與無錫中恒科技有限公司、無錫日恒電子有限公司等企業(yè)達成了合作協(xié)議。 經(jīng)濟效益預測： 據(jù)美國國防部公開信息等資料表示，今后10年中智能軍事用服裝及其相關技術擁有350億美元的市場潛力。本項目及其后續(xù)研究將擁有較好的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 信息技術的飛速發(fā)展及其在軍事領域的廣泛應用，徹底改寫了人類有史以來的戰(zhàn)爭記錄，使戰(zhàn)爭領域發(fā)生了一場革命，傳統(tǒng)的軍服也在新技術的催化下產(chǎn)生了“質”的飛躍。為打贏信息戰(zhàn)，信息化武器的開發(fā)成為各國軍方競相研究的焦點，各國都在努力推進士兵裝備的信息化。最近，信息化的智能軍服的研制被美軍提上議事日程。據(jù)美軍戰(zhàn)士系統(tǒng)中心官員透露，新一代智能化軍服即將正式投入使用，這種智能軍服除充當通信設備外，還可發(fā)揮多種功能，能監(jiān)視著裝士兵的身體狀況，還可以進行激光瞄準等。這種數(shù)字化的士兵服，從供給、防護到觀察、通信、定位，能實時地偵察和傳遞信息，具有人機一體化、多功能等特點。 英國國防部的科學家6年來一直在研制“新生代武士”單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)，2010年英國的該作戰(zhàn)系統(tǒng)開始進入調試階段。該單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)帶有完整的頭盔子系統(tǒng)，它利用先進的材料來提供彈道保護，并裝備有計算機和感應式顯示器，通過頭盔上的顯示器，士兵可以看到計算機產(chǎn)生的圖形數(shù)據(jù)、戰(zhàn)場地圖、敵軍情報信息、軍隊位置等。同時語音技術的應用，士兵對著計算機說的話能進入計算機菜單，代替士兵勾動武器的扳機，使得士兵可以立即開火。 法國陸軍“未來士兵”系統(tǒng)有兩大部分，AIF（單兵未來）武器和FELIN（步兵設備與通信綜合的）服裝和設備系統(tǒng)。該系統(tǒng)將武器與服裝上的人機接口連接，頭盔帶有瞄準功能，在頭盔上可顯示觀測圖像和瞄準線。三層設計的作戰(zhàn)服可給出可見的、紅外的、NBC、射擊、氣候和子彈防護等功能。該設計開始于2005年，2010年開始投入使用進入調試階段。 澳大利亞的“地面125計劃”單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)，可隨時了解戰(zhàn)場上的各種信息；身穿特制背心，背心里裝有一套制冷系統(tǒng)，以抵御夏日的酷熱；胸前配有一臺微型計算機，可與通信衛(wèi)星聯(lián)系，并能顯示本身所處的位置，誤差不超過幾米。 此外，還有加拿大佩戴計算機的“知識性”作戰(zhàn)服系統(tǒng)，俄羅斯的帶有瞄準、個人防護、生命保障功能的“巴爾米查”士兵服系統(tǒng)???越來越多的國家開始對單兵作戰(zhàn)服系統(tǒng)的研制和開發(fā)工作。并都有一個顯著地特點就是越來越多地將信息與通信技術用于其中。極大提高了戰(zhàn)斗力的同時，也越來越注重對士兵生命的保護，未來戰(zhàn)場上的較量將變成一場高科技的較量。服裝界業(yè)內人士預言“智能軍服將引導未來服裝產(chǎn)業(yè)革命”。
