[doc] 单兵系统中的人机交互智能化

[doc] 单兵系统中的人机交互智能化 单兵系统中的人机交互智能化 2008年12月 第24卷第6期 武警工程学院 JOURNALOFENGG(3OLLI~EOFARMEDPOLICEFORCE Dee.2oo8 V01.24No.6 【研究生论文选登】 单兵系统中的人机交互智能化 朱文凯翟晓军2 (武警工程学院1研究生管理大队.2装备运输系,陕西西安710086) 【摘要】单兵系统是现代战争中数字化战场 上的关键因素,而智能化的单兵系统又是未来发展 的趋势.本文首先阐述了人机智能结合的必要条 件,并说明单兵系统中的人机交互作用,最后对人机 交互智能化在单兵系统中的应用,进行了探讨和研 究. 【关键词】人机工程学;单兵系统;智能化 单兵系统作为现代战争中的关键因素,是把单 兵作为整个作战系统的一个武器平台,从人,机一 环境整体考虑,统筹规划与 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的.单兵C4I系统, 即通常所说的单兵指挥,控制,通信,计算机和情报 系统,它使士兵,武器,防护装备有机结合形成一个 完备的,合理的体系和完善集成的人机系统.随着 人机系统研究工作的开展,出现了人机结合的概念. 研究人机智能结合的目的是既要发挥各自智能优势 又要互相弥补对方智能的不足,因而人机智能结合 系统是指人的创造性,预见性等高层智能同计算机 低层职能相结合的系统. 1人机智能结合的必要条件 人的智能有三种局限性:人的可靠性差,特别是 在疲劳时出错率大为增加;人担负的工作量过重时, 不但影响健康,而且高度紧张,还会引起判断和操作 错误或漏掉了主要信息;人的效率比计算机低得多, 主要表现在接受信息效率低,反应迟钝和计算速度 慢. 综上所述,人承担的工作量应当尽量小,最好是 最少,计算机承担的工作量应为最大.为了弥补人 的智能的局限性,使人能发挥高层智慧优势,人机智 能结合系统必须具备下述必要条件: (1)人机工作任务按最大最小原则分配.所谓 最大最小原则是指: i踞?=A一懈?iIi1 其中A,,分别为任务的总工作量,人负担 的工作量和计算机负担的工作量,i=1,2,…,n是决 策序号.和f}}和分别定义为: I1计算机执行任务时 l0其他 {1人执行任务时 n{0其他 这是一个人一机排队系统中动态任务分配原则.为 实现这一原则,可以将任务分为三类:可编程任务, 部分可编程任务和不可编程任务.经计算机分配器 鉴别后把任务分给计算机和人去完成.任务分配见 图1. 可犏程序信意1 人帆交互作用? 不可霉皇程序信息? 分配器 分任 L……j务类卜_……{身 :人的处理任务:分 器博i配 信息结构 图1人机系统中动态任务分配 (2)计算机有智能程度.计算机不但具有数据 和信息预处理,查询能力,而且具有过程 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,事故 分析,事后统计和知识处理能力,它能弥补人记忆能 力的不足,充分发挥计算机运算速度快,存贮量大的 优越性. (3)计算机的知识库具有很大的灵活性.人的 新经验,新知识和想法可以随时送人计算机的有关 库中,删除,更新和修改知识. (4)采用智能接口,使人机对话次数最少且交换 信息量最大. 收稿日期:2007—11—19 第一作者:朱文凯(1981.01一),男,山东烟台人,现为武警工程学院研 究生管理大队在读硕士研究生. 朱文凯,翟晓军:单兵系统中的人机交互智能化 只有具备了上述必要条件,才能使人同计算机 充分发挥各自的优越性. 2单兵系统中的人机交互作用 单兵系统是指单兵在战术环境中穿戴,使用和 消耗的所有装备品,是集单兵防护,单兵战斗武器和 单兵通信器材于,体,采用当代高技术从头到脚整 体装备设计(包括头盔,防弹服,单兵枪械,”三防”装 备,计算机,电台等)和模块化组合而发展成的一种 单兵作战系统.较之传统的单兵装备更具有防护 性,生存性,作战性和控制性.士兵作为单兵系统的 载体,其与计算机的智能结合是通过人机交互作用 实现的,人机交互方式应该做到: (1)计算机对士兵的友好支持,例如能够提供全 面的,透彻的,灵活的直观信息,用”自然语言”和图 形进行对话. (2)士兵不断给计算机新知识,在满足智能结合 的必要条件下,士兵的预见性和创造性可通过逻辑 决策层,把分析,推理和判断的结果,即士兵的经验 和知识传授给计算机,以提高和丰富计算机的智能. (3)士兵,计算机共同决策,包括在有些算法和 模型已知时,靠士兵,计算机对话确定某些参数,选 择某些参数,选择某些多目标决策的满意解等. (4)为了实现士兵,计算机的智能结合系统,软 件设计应满足如下要求:?计算机具有高档智能,如 知识库和推理机构.?计算机中存贮的数据和知识 应具有独立性和灵活性,便于士兵依据作战任务的 需求删除,增补和修改.?库存内容是动态的,时变 的,可根据不同战法随机存取任何知识和数据.? 软件结构具有灵活性,可任意更改知识结构,以适应 新的战场情况.?知识和数据的存贮应保证安全可 靠,在与敌方进行电子对抗时不受干扰和破坏. 3单兵系统中的人机交互智能化应用 在单兵系统中要想使人机交互能自然进行,关 键要提高计算机的智能,使其能实现对士兵的交互 意图的理解,完成士兵要求它完成的工作. 3.1对输入的理解和整合 众多的输入设备,输入方式的出现向计算机的 “接受能力”提出了挑战.计算机要对各种输入设备 提供的不同格式,不同意义的数据进行处理,通过采 用图像处理技术对士兵的位置,手势等进行跟踪和 识别,采用语音识别,自然语言理解技术对士兵命令 的解释等.这些技术要求系统根据战场环境将各个 输入设备的输入整合起来,以便准确地了解士兵的 交互意图,做出正确的反应. 例如在英国”未来一体化士兵技术”(FIsr)计 划中,系统设计上最为奇妙的是”电子个人武器” (ErW),这种电子控制模块化武器带有语音传感器 和液晶显示器,传感器用于监视武器装弹和枪管温 度,液晶显示器用于提示过热和低电警告,并提醒步 兵武器里面还剩下多少弹药,可调射速.士兵对着 语音传感器说的话可进入计算机菜单,菜单中有打 开保险,开火等程序,代替了以往士兵扣动扳机,可 避免误伤.即使在背景噪音复杂的战场上,该武器 也能准确辨认出主人的声音,可轻松实现智能化的 “声控射击”.还有美国”陆地勇士”(LW)的综合头 盔子系统(IHAS)也是一个高度合成的”多功能智能 载体”,内部装配的多种信息设备使头盔成为该系统 的信息采集和传输中枢:挂在头盔的前沿上的彩色 平视显示器将会在一张电子地图上指明全球定位系 统(GPS)所给的准确位置,与指挥中心保持联系,并 与战友互通信息,实现联合作战;激光探测器可以探 测到360.战场范围内的威胁,可将战斗场面以静态 画面的方式传输给指挥所,使指挥员身临其境,准确 把握战斗进程,其感应装置如发现被敌方激光锁定, 会自动向士兵发出警报;听筒可滤掉战场上爆炸冲 击波噪声,从而收听到400米以内敌人的对话,并判 断声源方位;当夜幕降临时,其视频强化图像增强仪 将显示红外影像,并与武器组合实现瞄准射击,使夜 间的军事行动得以顺利进行. 3.2任务处理的智能化 今后数字化战场的任务处理,不再是简单的”打 开,存储”之类仅通过几次鼠标点击就能完成的简单 工作,而是更复杂,难度更大,智能化更高,需要经过 一 系列操作,运算才能完成的工作.这其中必将要 求计算机更加智能化,以最大程度减少人的记忆,操 作等. 美国为”陆地勇士”开发的”目标单兵武器系统” (oicw)通过其火控系统实现了对目标的智能化处 理.在使用榴弹发射器射击时,士兵首先利用激光 测距仪/数字罗盘(LIC)并结合全球定位系统, 了解到观测物的方位,高度和距离,瞄准目标.然后 采用弹道计算器确定弹道 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,并通过扳机护圈上 的操作键选择战斗模式并对目标参数进行修正.此 时扣动扳机,弹头便会射出,弹头在发射管运动过程 9】 武警工程学院20o8年第6期 中,弹道计算器会根据士兵所选择的战斗模式和目 标的距离,利用发射管外面套装的一组线圈,对弹头 引信进行战斗模式编程.有四种起爆模式:空炸模 式,榴弹将在被瞄准的目标上方1米处爆炸,以攻击 遮蔽物后面或堑壕内的目标或集群有生目标;触发 模式(71信模式),榴弹将在命中目标瞬间起爆,以攻 击装甲车辆等目标;触发延期模式,榴弹将在射穿门 或障碍物后起爆,可有效杀伤汽车里,门,窗户及其 他低防护障碍物后的敌人;延期模式,榴弹将在测定 点后方1.5米处起爆.该系统的激光测距仪在测 定,计算弹道时由于各点气温,气压,风速不断变化, 因而不可避免地会存在一些误差(?5米),为了进 一 步提高射击精度,还可考虑给火控系统安装附加 传感器(用以探测空气密度,温度,压力,风速). 3.3输出形式的自动化和优化 迅速,准确,美观,生动的系统反馈是一个自然 交互界面不可缺少的方面.系统应能根据士兵的特 点(如年龄,动作习惯,健康状况等),所要输出内容 的类型,当时战场的环境,系统本身的配置等选择适 当的媒体和表现形式,自动生成相应的输出,以满足 不同作战任务士兵的需求. 这方面在单兵作战服系统中可充分体现.作战 服按从外到内的顺序分为三部分.?”变色化”的防 护型外层军服.先进的军服系统采用新型纺织面料 —— 高强度莱卡纤维织物添加一种功能陶瓷 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 , 由此做成的新型军服具有重量轻,弹性高,韧性强和 密封性好的特点,从而基本上达到了将防弹,防核, 防化学战剂,防水,防热,防寒,防红外监视,防激光 和防风雨等功能集于一体的要求.同时该型军服采 用多种先进的纳米技术,在特种纤维中植入微型纳 米粒子,从而使军服能够根据周围环境改变颜色和 式样,与周围环境融为一体,成为真正的”隐身衣”. 士兵穿上这种纳米”隐身衣”,生存能力和战斗力将 大大提高.?”高速化”的传输型中层军服.与外层 军服的信息含量相比,中间层稍显简单,但必不可 少,因为它恰恰是整个系统的”信息高速公路”,系统 各部分采集,处理多种信息的传输都离不开这一层. 军服口袋装有全球卫星定位系统信号接收器,士兵 可以相互之间或与指挥部保持联络,随时 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 敌情 或自己的方位.同时,单兵系统智能化的有效运行 也离不开电力的支持,中间层又充当了整个装具的 “电流通道”,为整个装具的各组成部分输送源源不 断的动力.?”空调化”的监测型内层军服.内层在 嵌入生化感应仪和超声感应仪等多种超微传感器之 后,就成了一个智能生物监视系统,随时监视士兵的 身体状况.该系统既可监视士兵的心率,血压,体温 等多项重要指标,又可在士兵受伤后即时辨识流血 部位,并促使该部位周边的军服膨胀收缩,起到止血 带的作用.同时,该系统的”士兵伤情数据”也会自 动向战地医生的个人电脑系统发送,军医可远程操 控军服进行简单治疗.另外,由调温热反应纤维制 成的内衣对温度十分敏感,其功能的设计能够使内 层军服实现”空调化”:当天气寒冷时,其纤维膨胀, 保暖能力增强;天气炎热时,纤维收缩,透气能力增 强,从而实现服装的冬暖夏凉,四季适用,大大提高 了士兵在各种气候环境下的作战适应能力. 在未来几十年内,单兵系统智能化的人机设计 中会越来越多地考虑人的因素,体现以人为本的设 计理念.”智能化单兵系统”将是采用微电子技术, 纳米技术,生物技术等多种现代高新技术手段打造 的单兵作战系统,在提高了信息化,智能化的同时, 防护性更强,舒适性更好,战斗力更高;同时利用微 电子技术,将该系统作为一个节点纳入到数字化的 caISR网络之中,从而提高部队的合成作战能力. 在打赢未来信息化战争的过程中,”智能化单兵系 统”将掀起单兵作战装具的一场革命,发挥十分重要 的作用. 参考文献: [1]吴玲达,老松杨,王晖,等.多媒体人机交互技术[M].长沙:国 防科技大学出版社,1999. [2]钱海皓.武器装备学[M].北京:军事科学出版社,1998. [3]卫红春.信息系统分析与设计[M].西安:西安电子科技大学出 版社,2003. [4]贺庆园,王书静,等.竞相出奇:各国未来士兵武器[J].轻武器, 2oo4(05). [5]丁玉兰.人机工程学[M].北京:北京理工大学出版社,2005. (责任编校:王宝林)