基本信息
- 项目名称：
- 数字化士兵服
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目中的数字化士兵服系统，将战地场景实时传输、双向通话、实时追踪、定位、生理参数的监测和身体防护功能有机地集成到士兵服中，并实现信号在士兵之间、士兵与指挥部之间的无线传输。同时本项目利用磁控溅射表面沉积技术，实现低温条件下，在柔软的无纺布表面构建电路。由此得到的柔性溅射电路，代替传统的坚硬的电路板，满足了服装穿着的舒适性要求。
- 详细介绍：
- （1）视频、音频无线传输子系统 以S3C2440A开发板作为主控制板，以ARM9嵌入式芯片为内核，在嵌入式linux的系统平台下，通过摄像头采集图像信息，然后对所得数据依照H.264/AVC先进的编码技术进行压缩编码。视频信号最终传输到PC机接收端接收信号，微波解调扩散，通过H.264解码器解压视频。锁相环和压控振荡器（VCO）产生发射的射频载波信号，经过缓冲放大，激励放大、功放，产生额定的射频功率，经过天线低通滤波器，抑制谐波成分，然后通过天线发射出去。用二次变频超外差方式，从接收天线输入的信号经过收发转换电路和带通滤波器后进行射频放大。 （2）GPS定位、追踪系统设计 将GSM/GPRS和GPS功能模块在士兵服上的高效集成，实现对士兵的实时追踪。带有两个串口的微控制器一方面获取来自GPS的位置数据，另一方面将这些数据经过适当处理后转换为GPRS可以传送的数据，再通过网络传输给控制中心，指挥中心即可通过网络访问相应的追踪数据。并通过GPRS功能模块将位置信息传输到Internet网络，监测终端从Internet网络获取位置信息，实现士兵的追踪。GPS、GPRS、Internet三者的有机结合，实现了士兵服的定位追踪功能。 （3）生理监测系统设计 以基于zigbee技术的无线射频芯片CC2430为中央控制器，集成于该芯片内部的MCU不仅负责采集温湿度传感器SHT11的温度、温度信息和心率采集电路的心率信息，而且还负责控制芯片内部的射频电路，将采集到的温湿度和心率信息通过zigbee发送模块无线发送出去。终端接收到节点发来的信息，通过串口传给上位机显示，从而监测终端可以实时的监测士兵的生理信息。 （4）身体防护系统设计 本模块设计的作用是让士兵在作战的时候，让他从身体最直接的外观去保护自己，保证身体的各个机能正常的运转工作，是取得战争胜利的基础。本项目通过红外成像原理设计军用夜视镜，使士兵在夜晚可以发现敌情。采用特殊的材料为士兵服量身定制具有舒适性、防护性和灵动性能的军用护膝护肘，保护士兵的膝关节和肘关节。设计过滤式军用防毒面罩，内部填充以活性炭为主要成分的防毒炭，保障士兵的呼吸安全。 （5）磁控溅射法制备柔性电路 而纺织材料固有的强力及柔韧性为电子产品的可穿技术提供了一个优良的平台，使得我们可以将计算、传感和通信等功能嵌入其中形成一个耐用、可靠的电子纺织品整体。本项目采用直流磁控溅射在无纺布基底上溅射沉积金属铜来制备软性电路。在低温条件下，应用聚合物纤维为基材，在其表面沉积了具有导电功能的纳米结构镀层，利用磁控溅射技术可以实现在低温条件下在聚合物纤维表面沉积电子功能结构界面，实现了聚合物纤维的表面功能化。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品针对目前智能军服研发中存在的数字化程度低、集成复杂、功能简单、数据传送与反馈不及时等关键问题，提出通过数字集成、传感网络应用和物理加工等手段，实现数字士兵服的双向传输、高精度定位、智能监控与快速反馈等功能。 1. 作品设计目的： （1）数字化集成信号接收与反馈系统，降低信噪比； （2）使用磁控溅射技术制备柔性电路，实现数字军服集成的柔性化； （3）借助物联网技术实现精确定位与实时数据分析； 2. 作品制作背景与思路 近年来，“信息化”已经成为各国军事研发部门争夺的“制高点”，而军队智能服装因其应用的直接性，更成为各国科学家研究的重点。目前，欧美国家正大力研制一种数字化军服，实现从供给、防护到观察、通信、定位，实时地侦察和传递信息，具有人机一体化、多功能等特点。但上述研究在集成控制、信号反馈等技术领域尚存未攻克的技术难点。本作品正是基于上述研究现状，提出通过柔性电路设计、信号双向传输等手段，实现数字士兵服多个功能的集成与应用。 3. 作品的主要创新点： （1）将战地场景实时传输、快速追踪、准确定位、生理监测和身体防护与信号反馈等功能有机地集成到士兵服上面。 （2）利用物理加工——磁控溅射表面沉积技术，实现低温条件下在在柔软的无纺布表面构建电路。 （3）柔软的无纺布电子电路代替传统的坚硬的电路板，使得各种功能的电子元器件能够在士兵服上面舒适地集成，与服装完美融合。
科学性、先进性
- 通过本作品的设计，可将战地场景实时传输、双向通话、实时追踪、定位、生理参数的监测和身体防护功能有机地集成到士兵服中，并实现信号在士兵之间、士兵与指挥部之间的无线传输。同时本项目利用磁控溅射表面沉积技术，实现低温条件下，在柔软的无纺布表面构建电路。由此得到的柔性溅射电路，代替传统的坚硬的电路板，满足了服装穿着的舒适性要求。使得各种功能的电子元器件能够在士兵服上面舒适地集成，与服装完美融合。本作品主要克服了目前智能军服研发中存在的信号反馈延迟、定位与传送不准确，已经加工中存在的柔性电路加工困难等问题。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年5月，在无锡市中恒科技有限公司进行作品展示，进行技术交流与合作
作品所处阶段
- 作品的中试阶段
技术转让方式
- 本课题以技术转让，或合作开发的形式进行应用推广，并签署合作协议。
作品可展示的形式
- 实物， 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势： 基础雄厚，有一定的技术平台、所在魏取福教授实验室长期从事智能纺织品和光电纺织材料的研究，在国内外有一定影响力，且在柔性电路的加工等技术领域拥有该领域多数专利。 适应范围： 国内外高新技术纺织企业，以及智能服装研发机构 作品的技术特点： 将战地场景实时传输、双向通话、实时追踪、定位、生理参数的监测和身体防护功能有机地集成到士兵服中，并实现信号在士兵之间、士兵与指挥部之间的无线传输。同时本项目利用磁控溅射表面沉积技术，实现低温条件下，在柔软的无纺布表面构建电路。 项目的推广前景： 该项目中可广泛应用于军事用服装的开发，同时可广泛应用于民用智能服装等领域。 目前作品所涉及技术已与无锡中恒科技有限公司、无锡日恒电子有限公司等企业达成了合作协议。 经济效益预测： 据美国国防部公开信息等资料表示，今后10年中智能军事用服装及其相关技术拥有350亿美元的市场潜力。本项目及其后续研究将拥有较好的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 信息技术的飞速发展及其在军事领域的广泛应用，彻底改写了人类有史以来的战争记录，使战争领域发生了一场革命，传统的军服也在新技术的催化下产生了“质”的飞跃。为打赢信息战，信息化武器的开发成为各国军方竞相研究的焦点，各国都在努力推进士兵装备的信息化。最近，信息化的智能军服的研制被美军提上议事日程。据美军战士系统中心官员透露，新一代智能化军服即将正式投入使用，这种智能军服除充当通信设备外，还可发挥多种功能，能监视着装士兵的身体状况，还可以进行激光瞄准等。这种数字化的士兵服，从供给、防护到观察、通信、定位，能实时地侦察和传递信息，具有人机一体化、多功能等特点。 英国国防部的科学家6年来一直在研制“新生代武士”单兵作战系统，2010年英国的该作战系统开始进入调试阶段。该单兵作战系统带有完整的头盔子系统，它利用先进的材料来提供弹道保护，并装备有计算机和感应式显示器，通过头盔上的显示器，士兵可以看到计算机产生的图形数据、战场地图、敌军情报信息、军队位置等。同时语音技术的应用，士兵对着计算机说的话能进入计算机菜单，代替士兵勾动武器的扳机，使得士兵可以立即开火。 法国陆军“未来士兵”系统有两大部分，AIF（单兵未来）武器和FELIN（步兵设备与通信综合的）服装和设备系统。该系统将武器与服装上的人机接口连接，头盔带有瞄准功能，在头盔上可显示观测图像和瞄准线。三层设计的作战服可给出可见的、红外的、NBC、射击、气候和子弹防护等功能。该设计开始于2005年，2010年开始投入使用进入调试阶段。 澳大利亚的“地面125计划”单兵作战系统，可随时了解战场上的各种信息；身穿特制背心，背心里装有一套制冷系统，以抵御夏日的酷热；胸前配有一台微型计算机，可与通信卫星联系，并能显示本身所处的位置，误差不超过几米。 此外，还有加拿大佩戴计算机的“知识性”作战服系统，俄罗斯的带有瞄准、个人防护、生命保障功能的“巴尔米查”士兵服系统•••越来越多的国家开始对单兵作战服系统的研制和开发工作。并都有一个显著地特点就是越来越多地将信息与通信技术用于其中。极大提高了战斗力的同时，也越来越注重对士兵生命的保护，未来战场上的较量将变成一场高科技的较量。服装界业内人士预言“智能军服将引导未来服装产业革命”。
