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美新技术让头盔变身为阻击定位系统
时间:2013-04-24 15:59 来源:美国资讯网
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    想象一下,一个排的士兵在危险的城市中作战。他们带着能以立体方式显示敌人方位的个人数字设备,这些设备可以准确地识别敌人所带的武器的类型和口径。
    美国范德比尔特大学 软件集成系统研究所(ISIS)的工程师宣布,他们开发出了一种新系统,能让士兵的头盔变身为无线传感器网络中的“智能节点”。
    ISIS是在美国国防高级研究计划局(DARPA)的支持下开发出这种新技术的,到目前为止,范德比尔特大学已经获得了系统中两个关键技术的专利。
    和近年来研发出的许多其他定位系统一样,ISIS信息系统的原理,也是以分析步枪开火时发出的高功率声波为基础的。这些声响信号都具有鲜明的特点,使定位 系统能够去除噪音,寻找声音的来源。不过,现有的定位系统大多依靠集中的或独立的传感阵列。这就限制了其准确性,使其只能局限于以枪支的瞄准线去识别射 手。
    相比之下,ISIS的信息系统将每个节点的信息综合起来,立体地测量枪手的位置,并不断地查验它的方位,还使用了可过滤回声的专利技术,这项技术可摆脱其 他探测系统。这项研究的负责人,ISIS的高级研究科学家(senior research scientist)阿科什 莱代齐说道。
    “当美国国防高级研究计划局给我们下达任务:研发一种依靠几个节点的射手定位系统时 ,我们的能力非常有限,他们并不认为我们能解决这些技术问题。” 莱代齐也承认:“一开始,我也认为我们不能完成它,但是我们大体描绘了如何使它工作。
    美国退休陆军中校阿尔贝 夏雷塔,是DARPA的现代城市作战技术评估专家,对ISIS信息系统印象深刻:“它的优势是,并不局限于定位直线方位的枪手,它可以在同一时间确定多个射手的位置,并能识别其枪支的口径和类型。
    夏雷塔补充说:“领导者可以利用此系统提供的信息来应对敌人常规的袭击,并可避免友军和非战斗者的伤亡。将ISIS系统转化成军事作战系统是很容易的。”
    当一个高功率步枪开火的时候,它产生两种不同的声波。一种是“炮口冲击波”,从枪口向外扩大的球面波;另一种是当子弹以超音速飞行发出的圆锥激波。射击定 位系统中的每个节点,包含4个高灵敏度微传声器。 当某个节点至少有3个微传声器检测到炮口冲击波,这个节点的微信息处理器就会自动计算,判断声音的来源。如果这一节点还测出了子弹到达的时间和子弹冲击波 的角度,就很容易计算出射手的位置。
   “头盔上的微扬声器排列紧密,因此精度不高,” 莱代齐说。 “然而,这些节点持续不断交换接收到的声波信号的时间和角度,以及自己所在的位置和方位。当两个或更多节点检测到射击的信息,它就可以提供精度高于1度的 准确定位,范围从几米一直到300米。检测到信息的节点越多,定位就越准确。
    ISIS信息系统可以将它的发现结果传送到士兵携带的个人数字设备上。PDA可下载带有该地区射击地点的地图或俯拍照片。
    2006年,美国国家标准与技术研究院(the National Institute of Standards and Technology)的一个小组在美陆军阿伯丁试验中心独立测试了该系统的准确性。他们组建了一个10节点的传感器网络,并在距它50~300米的距离 内设立射击点。测试小组使用了六种不同的武器。该系统有时会误报,就是当射击通过所有节点的一侧方位的时候。
    实地测试表明,即使高功率狙击步枪和小型冲锋枪比如AK-47一起开火,它也能分辨出前者的位置。他们也验证了,系统可识别射击是由建筑物中的哪个窗口发出的――该技术是受过训练的狙击手的首选。 
    这些测试是用固定着的传感器进行的。研究者需要解决的问题之一,是在移动网络中保持移动节点的准确有效性,GPS定位和卫星覆盖不足以在复杂的城市环境中 使用。 该研究团队最近解决了这一问题,通过增加一个廉价的射频芯片,采用高精度无线电干涉使他们能够跟踪相对位置的节点。 
    这些智能节点组成的无线传感器网络,是五角大楼的“智能微尘”计划的一部分,可以大幅缩小用于军事的传感器尺寸,并降低成本。 目前的商业射击定位系统还非常昂贵,价格在10000到 50000美元之间。 相比之下,整个ISIS的系统重量只有略多于4节AA电池,电源和成本约为1000美元。

( 编辑:admin)
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