單兵識別系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展?

劉雪穎

（中國西南電子技術(shù)研究所，成都610036）

單兵識別系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展?

劉雪穎

（中國西南電子技術(shù)研究所，成都610036）

闡述了發(fā)展單兵識別系統(tǒng)的必要性，對比分析了國外單兵識別系統(tǒng)的優(yōu)劣和目前主要的單兵識別手段，提出了采用毫米波體制的單兵識別系統(tǒng)的思路，以及設(shè)計(jì)該系統(tǒng)必須突破的關(guān)鍵技術(shù)，以期能對從事該系統(tǒng)研究的相關(guān)人員提供參考。

單兵識別；毫米波；數(shù)據(jù)融合

1 引言

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，世界上爆發(fā)了幾次較大規(guī)模的局部戰(zhàn)爭。在這幾次戰(zhàn)爭中，采用高科技武器裝備的一方憑借自身強(qiáng)大的軍事優(yōu)勢實(shí)施空中打擊，所向披靡，一度被人們認(rèn)為陸軍在今后的戰(zhàn)爭中將居于次要地位。但是客觀地分析一下具體情況就會發(fā)現(xiàn)，一旦遠(yuǎn)距離打擊結(jié)束，進(jìn)入短兵相接階段，或者戰(zhàn)爭進(jìn)入陣地戰(zhàn)和實(shí)施占領(lǐng)階段，最終還是要依靠陸軍去奪取最后的勝利。士兵的戰(zhàn)斗力始終是決定部隊(duì)綜合作戰(zhàn)能力強(qiáng)弱和能否贏得戰(zhàn)斗最后勝利的關(guān)鍵因素。隨著現(xiàn)代作戰(zhàn)武器的射擊精度、射程以及殺傷力的不斷提高，徒步士兵要面臨來自敵方或是己方其他士兵、空中和地面車輛等武器系統(tǒng)攻擊的危險(xiǎn)［1］。士兵為了保護(hù)自己或戰(zhàn)友，同時為了有效地攻擊敵人又不誤傷己方，必須要在進(jìn)攻前確知已發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的敵我屬性，特別是在夜間和近距離作戰(zhàn)時，敵我雙方也許密集地混戰(zhàn)在一起，士兵不可能通過簡單的姿態(tài)感知來識別敵我，能夠滿足士兵與多種作戰(zhàn)平臺協(xié)同作戰(zhàn)的單兵敵我識別系統(tǒng)的需求就迫切地?cái)[在了陸軍的面前。

本文對國內(nèi)外單兵識別系統(tǒng)進(jìn)行了分析歸納，提出了對單兵識別系統(tǒng)研究的一些思路。

2 單兵識別系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外單兵識別系統(tǒng)

美軍對單兵識別系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)90年代中期。經(jīng)過近10年的努力，美陸軍陸續(xù)裝備了單兵識別系統(tǒng)。美軍將單兵識別系統(tǒng)納入戰(zhàn)場C4I網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，不僅可減少誤傷，同時還能增強(qiáng)士兵態(tài)勢感知能力及摧毀敵方目標(biāo)的能力，從而大大提高了單兵的生存力和戰(zhàn)斗力［2］。美軍率先研制的單兵識別系統(tǒng)既代表了當(dāng)前敵我識別技術(shù)發(fā)展的一個新領(lǐng)域，同時也是當(dāng)前單兵系統(tǒng)技術(shù)的一個重要發(fā)展趨勢［3］。表1列舉了美軍的幾種單兵識別系統(tǒng)。

美國的“陸地勇士”已于2000年首批開始裝備，預(yù)計(jì)2011年裝備34 000名士兵；法國的“裝備與數(shù)據(jù)鏈綜合化步兵”，于2005年開始裝備法軍；英軍的“未來步兵士兵技術(shù)”，2005年開始裝備英軍；澳大利亞的“陸地125計(jì)劃”，2005年首批裝備澳軍［5－6］。

美軍的單兵系統(tǒng)能實(shí)時進(jìn)行敵我識別。以法國“裝備與數(shù)據(jù)鏈綜合化步兵”為代表的數(shù)字化單兵系統(tǒng)則是利用單兵配備的通信系統(tǒng)進(jìn)行語音、數(shù)據(jù)和視頻的傳輸。每臺無線電設(shè)備都具備定位能力并能通過無線電設(shè)備上傳自己的位置信息給上級，使上級對戰(zhàn)場態(tài)勢能精確了解和掌控［4］，通過上級幫助士兵識別敵我。這種方式可以提高戰(zhàn)場信息和作戰(zhàn)命令上傳下達(dá)的實(shí)效性，但是是間接的敵我識別，識別效率低，敵我識別實(shí)時快速的優(yōu)勢也蕩然無存。

2.2 單兵主要識別手段

目前單兵敵我識別的主要手段有激光識別、毫米波識別、無線電識別等多種有效途徑。表2將其中幾種識別手段進(jìn)行了分析比較。

3 毫米波體制的單兵識別系統(tǒng)

目前采用的各種單兵識別手段各有優(yōu)劣。在筆者看來，采用毫米波體制，利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)和導(dǎo)航衛(wèi)星定位技術(shù)是未來單兵識別系統(tǒng)發(fā)展的一個方向。

根據(jù)戰(zhàn)場敵我識別系統(tǒng)的特殊性和復(fù)雜性以及目前單兵敵我識別系統(tǒng)和毫米波技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，可以從以下幾個方面進(jìn)行綜合考慮。

3.1 兼容性

單兵識別系統(tǒng)歸屬于陸戰(zhàn)場敵我識別，包括單兵間、單兵與戰(zhàn)車間，以及單兵與武裝直升機(jī)之間的3種單兵戰(zhàn)場識別。

單兵識別系統(tǒng)需要和戰(zhàn)場上其它武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)，同時還需滿足隱蔽、保密、不被敵方偵收的要求［1］。為了保護(hù)徒步士兵免受友軍的誤傷，單兵識別系統(tǒng)必須能夠保護(hù)自己免受己方和友方作戰(zhàn)飛機(jī)（尤其是武裝直升機(jī)）和戰(zhàn)車武器的殺傷性火力攻擊，同時，還必須能夠保護(hù)友軍的車輛免受己方徒步士兵攜帶的反坦克導(dǎo)彈、武器的攻擊。這就要求各個武器平臺必須有統(tǒng)一的敵我識別系統(tǒng)。

目前，陸戰(zhàn)場采用的是毫米波戰(zhàn)場敵我識別系統(tǒng)，對毫米波識別器進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，使其能滿足單兵的使用要求，整個戰(zhàn)場的識別體系就會更加完整和完善，提高整個部隊(duì)的戰(zhàn)斗力。

3.2 覆蓋范圍及分辨力

對于直接射擊的武器平臺，詢問距離覆蓋最大有效武器系統(tǒng)威力范圍；對于間接射擊武器控制員，詢問距離至少應(yīng)與主要目標(biāo)探測傳感器能力相匹配。采用毫米波體制的協(xié)同識別系統(tǒng)，詢問機(jī)在各種戰(zhàn)場環(huán)境條件（如煙、塵土、樹葉和人工煙霧、霧、雨雪等）具有足夠的靈敏度來有效識別探測到的潛在目標(biāo)。應(yīng)答機(jī)能提供方位和俯仰方面必要的信號覆蓋范圍，以接收從友方平臺發(fā)出的詢問，并作出應(yīng)答。毫米波戰(zhàn)場敵我識別系統(tǒng)在整個覆蓋范圍內(nèi)具有對目標(biāo)的高可靠識別，識別概率應(yīng)達(dá)到95%以上。

3.3 擴(kuò)展性

采用毫米波體制設(shè)計(jì)的該系統(tǒng)具備衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)和數(shù)傳功能，士兵可定時廣播自身的位置、狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)?？梢跃C合運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，把地理位置分散的單兵識別終端連接到一起，所有獲得的信息經(jīng)過綜合處理后，形成一個完整的目標(biāo)位置及屬性信息和環(huán)境信息情報(bào)圖，在終端用戶或指揮中心的屏幕上，用特定圖標(biāo)來顯示友軍部隊(duì)、敵軍目標(biāo)以及其它相關(guān)信息，成為敵我識別體系架構(gòu)的一個組成部分?？稍鰪?qiáng)單兵態(tài)勢感知（SA）能力，大大提高單兵的綜合戰(zhàn)斗能力。

3.4 反偵察，抗干擾

系統(tǒng)采用寬帶擴(kuò)頻、高速跳頻、隨機(jī)跳時、多種編碼形式及復(fù)雜的信號格式設(shè)計(jì)，以及高強(qiáng)度的信道加密和信源加密技術(shù)。系統(tǒng)采用毫米波技術(shù)、詢問旁瓣抑制技術(shù)，提高了系統(tǒng)的方位和距離分辨率，使系統(tǒng)具有低截獲概率、低探測概率和抗欺騙能力。當(dāng)遇到來自系統(tǒng)內(nèi)部或外部干擾源干擾時，能夠在無明顯降低性能的條件下工作，同時不影響在同一頻段內(nèi)工作的其它系統(tǒng)的性能。

4 毫米波單兵識別系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

美軍和英軍都曾打算將毫米波體制用于單兵識別系統(tǒng)，但是由于當(dāng)時毫米波技術(shù)的發(fā)展水平所限，設(shè)備的體積重量和功耗都無法滿足單兵系統(tǒng)的要求。隨著毫米波技術(shù)和集成電路工藝的發(fā)展，使得設(shè)計(jì)毫米波體制的單兵敵我識別系統(tǒng)成為可能。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須重點(diǎn)關(guān)注幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

4.1 小型化綜合化設(shè)計(jì)

單兵識別系統(tǒng)是數(shù)字化單兵系統(tǒng)的一個基本單元，如果將其設(shè)計(jì)為獨(dú)立的系統(tǒng)，勢必增加設(shè)備的體積、重量和功耗，加重士兵的負(fù)擔(dān)，同時不利于系統(tǒng)內(nèi)信息的共享和協(xié)同作戰(zhàn)。因此單兵識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)將未來戰(zhàn)場上的單兵系統(tǒng)看作是可以獨(dú)立執(zhí)行任務(wù)的獨(dú)特作戰(zhàn)平臺，更多地考慮系統(tǒng)中各功能部件如何相互關(guān)聯(lián)地被綜合成一個整體，使系統(tǒng)的總體效能倍增，又不增加士兵的負(fù)擔(dān)。

在研制與開發(fā)單兵識別系統(tǒng)時，必須把它作為單兵綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)的一部分來考慮，應(yīng)遵循如下設(shè)計(jì)原則：

（1）綜合性系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)各部分的功能視為一個整體考慮，這樣既可提高單兵識別系統(tǒng)的技術(shù)裝備水平，增強(qiáng)其綜合戰(zhàn)斗力，又可降低成本；

（2）單兵設(shè)備采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化及系列化設(shè)計(jì)，這樣有利于根據(jù)不同單兵的不同作戰(zhàn)任務(wù)，靈活地裝備不同的設(shè)備，使單兵識別系統(tǒng)具有良好的通用性和擴(kuò)展性；

（3）必須把減小系統(tǒng)功耗和體積作為一個關(guān)鍵技術(shù)來突破。

4.2 導(dǎo)航定位技術(shù)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭多兵種協(xié)同作戰(zhàn)的情況越來越多，為了使各單位之間能配合作戰(zhàn)，就需要它們了解周圍的敵我態(tài)勢。有了導(dǎo)航定位系統(tǒng)才能為各作戰(zhàn)單位提供實(shí)時定位信息，才能通過廣播或報(bào)告的的方式，讓指揮員掌握己方各單位在戰(zhàn)場的分布與動向，也才能讓各作戰(zhàn)單位了解周圍友方單位與自己的位置關(guān)系。

衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是一種以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，系統(tǒng)可以發(fā)送高精度、全天時、全天候的導(dǎo)航、定位和授時信息，是一種可供海陸空全方位使用的信息資源。該系統(tǒng)的應(yīng)用較好地滿足了軍事和民用需求，但是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的缺點(diǎn)是易被干擾，發(fā)展新型導(dǎo)航定位系統(tǒng)或者解決衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)易被干擾的缺點(diǎn)，是亟待研究的課題。

4.3 數(shù)據(jù)融合［6－8］

數(shù)據(jù)融合是利用計(jì)算機(jī)對各種信息源進(jìn)行處理、控制和決策的一體化過程，它是計(jì)算機(jī)、通信和微電子等技術(shù)迅速發(fā)展的結(jié)果。從軍事角度看，所謂多傳感器數(shù)據(jù)融合，是通過對空間分布的多源信息，以及各種傳感器的時空采樣，對所關(guān)心的目標(biāo)進(jìn)行檢測、關(guān)聯(lián)、跟蹤、估計(jì)和綜合等多功能處理，以更高的精度、概率或置信度得到所需要的目標(biāo)的態(tài)勢和身份估計(jì)以及完整、及時的態(tài)勢和威脅評估，為指揮員提供決策信息［5］。

單兵識別系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)有眾多優(yōu)點(diǎn)：（1）可擴(kuò)展識別系統(tǒng)的空域、頻域、時域的覆蓋范圍；

（2）可增大識別系統(tǒng)的信息利用率，提高整個系統(tǒng)的靈敏度；

（3）利用來自多傳感器相互補(bǔ)充的數(shù)據(jù)，使獲得的目標(biāo)參數(shù)有較高的精度與分辨率，從而改善識別系統(tǒng)對目標(biāo)的探測和識別的性能；

（4）可獲得識別系統(tǒng)的可靠性、抗干擾性能和生存能力；

（5）獲得識別敵、我／友、中立、民用和態(tài)勢信息感知能力，可真正實(shí)現(xiàn)識別敵、我、中立方三方，解決在傳統(tǒng)敵我識別方式中由于目標(biāo)態(tài)勢信息缺失而引起的識別困難。

5 結(jié)束語

外軍單兵識別系統(tǒng)的出現(xiàn)與發(fā)展，就在于軍事需求的拉動和技術(shù)進(jìn)步的推動。從軍事需求上看，盡管遠(yuǎn)距離精確打擊能力大大提高，但仍需要人“腳踩地面去戰(zhàn)斗”，步兵仍然是一支重要力量?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭中，高強(qiáng)度戰(zhàn)爭的規(guī)模縮小，局部戰(zhàn)爭以及維和等“非戰(zhàn)爭軍事行動”增多，動用少量部隊(duì)和選用徒步士兵的情況增加，對單兵的要求更多、更高；未來士兵肩負(fù)著反恐、城市作戰(zhàn)等多種復(fù)雜的作戰(zhàn)任務(wù)，士兵應(yīng)該是信息化網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點(diǎn)、一個終端，發(fā)展單兵識別系統(tǒng)，滿足未來單兵作戰(zhàn)的需求，才可能把陸軍建設(shè)成真正的數(shù)字化、現(xiàn)代化的威武之師。

［1］梁德文，美軍單兵敵我識別系統(tǒng)［J］.現(xiàn)代軍事，2000（6）：44－45.

LIANG De-wen.US Army Dismounted Soldier Identification System［J］.Conmilit，2000（6）：44－45.（in Chinese）

［2］蔣慶全.數(shù)據(jù)融合與敵我識別綜述［J］.現(xiàn)代防御技術(shù)，2002，42（4）：55－60.

JIANG Qing-quan.Summary on data fusion and identification of friend-or-foe［J］.Modern Defense Technology，2002，42（4）：55－56.（in Chinese）

［3］李琨.美陸軍單兵敵我識別系統(tǒng)介紹［J］.電訊技術(shù)，2004，44（5）：116.

LI Kun.Introduction of US Army ICIS［J］.Telecommunication Engineering，2004，44（5）：116.（in Chinese）

［4］羅序梅.單兵電臺：信息戰(zhàn)條件下士兵的必備裝備［J］.現(xiàn)代兵器，2006（6）：25－27.

LUO Xu-mei.Solider Radio：Necessary Armament for Soldiers under the Conditions of Information Warfare［J］.Modern Weaponry，2006（6）：25－27.（in Chinese）

［5］劉煥松.未來士兵系統(tǒng)［J］.環(huán)球軍事，2005（7）：22－25.

LIU Huan-song.Future Soldier Syetem［J］.Global Military，2005（7）：22－25.（in Chinese）

［6］倪喜芬，王建營，胡文祥，等.各國競相發(fā)展的單兵系統(tǒng)［J］.國防科技，2003（6）：10－12.

NI Xi-fen，WANG Jian-ying，HU Wen-xiang，et al.Various Individual Soldier System Overview［J］.National Defense Science＆Technology，2003（6）：10－12.（in Chinese）

［7］朱文超，郭勇.單兵識別［J］.信息通信，2009（3）：57－59.

ZHU Wen-chao，GUO Yong.Individual Combat Identification［J］.Information＆Communication，2009（3）：57－59.（in Chinese）

［8］Belur Dasarathy.Information fussion，data mining and knowledge discover［J］.Information Fusion，2003，4（1）：1.

［9］Nebabin V G.Date fusion：a promising way of solving radar target recognition problems［J］.JED，1996，19（1）：78－80.

［10］Leonid I Perlovsky，Julian A Chernick.Multi sensor ATR and identification of friend or foe using MLASN［J］.Neural Networks，1995（8）：1185－1200.

［11］蔣慶全.數(shù)據(jù)融合在雷達(dá)目標(biāo)識別中的應(yīng)用［J］.空載雷達(dá)，2001（2）：15－26.

JIANG Qing-quan.The Application of Data Fusion in Radar Target Recognition［J］.Airborne Radar，2001（2）：15－26.（in Chinese）

Current Status and Developing Trend of Individual Combat Identification Technology

LIU Xue-ying
（Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China）

This paper discusses the necessity of developing individual combat identification（ID）technology，compares the advantages and disadvantages of the individual ID systems developed by foreign countries，as well as the current technologies used in the individual ID systems，presents an idea of developing an individual ID system with millimeter-wave（MMW）technology and the concerned key technologies that should be further studied. It is hoped that the viewpoint of this paper will be benefit for those engaged in the development of such system.

individual combat identification；millimeter-wave；data fusion

TP391；TN924

A

10.3969／j.issn.1001－893x.2010.06.030

劉雪穎（1976－），女，四川德陽人，工程師，主要研究方向?yàn)槎卫走_(dá)。

1001－893X（2010）06－0132－05

2010－03－10；

2010－05－19

LIU Xue-ying was born in Deyang，Sichuan Province，in 1976. She is now an engineer.Her research concerns secondary surveillance radar（SSR）.

Email：xurer6＠sina.com