目前，世界各国已经和正在实施的数字化单兵系统计划中，美军的数字化单兵系统最具代表性，技术最先进。自2011年8月以来，随着商用信息技术的发展，美军数字化单兵系统不断汰换旧产品，改进创新新产品，呈现出异常活跃和加速发展的趋势。数字化单兵装备是军事装备的重要组成部分，重视和研究美军数字化单兵装备的发展，借鉴美军数字化单兵系统发展的经验和做法，对于加快我军单兵数字化装备的研制发展和推广应用，更好地履行我军的神圣使命，意义特别重大。
一、美军数字化单兵系统的发展历程
美国陆军于1994年启动了“陆地勇士”计划。2000年9月，“陆地勇士”系统的承包商为美国陆军第82空降师提供了70套示范系统。经不断完善，使之质量更轻、成本更低、技术更先进，形成“陆地勇士——初始能力型”，并在2004年初步装备部队使用。
2005年2月，美军对士兵系统项目进行了重组，把2001年启动并集成到陆军转型核心项目“未来战斗系统”的“未来部队勇士”合并到“陆地勇士”中，目的是通过增强的态势感知能力、精确有效的火力和网络化的通信能力，为士兵提供10倍于“陆地勇士”系统的杀伤力和生存力，最终形成“陆地勇士”系统第Ⅲ型，即陆地勇士——高级能力型。
2007年，由于受预算重组的影响，美国陆军取消了“陆地勇士”计划。但是，鉴于该系统在伊拉克战场上的出色表现，2008年又重新启动了新一代数字化单兵系统的研制规划，并把新研制系统的名称确定为“地面士兵系统”。2010年6月，美国陆军又一次将“地面士兵系统”更名为“奈特勇士”系统，并一直沿用至今。美军数字化单兵系统的发展历程如图1所示。
二、美军数字化单兵系统的组成
2011年8月以前，美军数字化单兵系统的组成没有大的变化，都包含五个分系统，即①计算机与电台分系统，包括计算机、无线电台和GPS接收机。②综合头盔分系统，包括轻型防护头盔、头盔传感器、头盔显示器以及供通话用的话筒和耳机。③应用软件分系统，包括静态图象压缩处理软件、作战地图显示处理软件、战场情况报告处理软件和战术技术资料数据库等应用软件。 ④单兵武器分系统，包括组合式枪械、摄像机、红外瞄准具、激光测距仪和罗盘等，作为改进计划还将增配敌我识别装置。⑤综合保障分系统，包括单兵乘载设备、人体防护服装、弹药、电源和生活用品等。美军数字化单兵系统的组成如图2所示。
虽然，美军数字化单兵系统的基本组成没有大的变化，但是“地面士兵系统”和“陆地勇士”系统相比，两者的主要不同之处在于，一是使用质量更轻的运行士兵无线电波形的JTRS HMS电台；二是沿用“陆地勇士”系统整体化设计方案，把计算机、导航定位、士兵控制单元和头盔适配器等4项设备进行了整合，但继续向更小、更轻以及更易于集成的方向发展；三是采用Li145锂电池技术，整体质量比“陆地勇士”大约要轻1.225kg。
三、美军数字化单兵系统存在的主要问题
虽然美军数字化单兵系统历经多次改造升级，但在战场环境的检验下，仍然暴露出不少问题，突出表现在以下几点。
（一）重量问题
“陆地勇士”系统仅服装就重达十几公斤，加上枪械、弹药、电台、计算机、饮水、头盔、防弹衣等物品，战斗负重近50公斤，这对士兵持续徒步作战极为不利。
（二）通信问题
虽然解决了战场上单兵之间的通信问题，但是速率较低，无法实现视频和图象传输，而且未能有效解决系统与后方指挥控制系统的通信问题；受强电磁干扰时，电台的作用距离和可靠性大为降低，甚至完全失效。
（三）集成度问题
系统的集成度很低，所有部件分布在身体的各个部位，虽然能够通过电子背心连接在一起，但是连接线缆数量太多，连接关系复杂，穿戴后影响士兵战术动作的完成。
（四）计算机问题
计算机采用的是主频较低的单核处理器，处理能力弱，不支持视频播放和三维地理信息系统应用；显示操控器屏幕小，不具备目前主流的多点触控操作功能，操作的便捷性和人机交互友好性不高； 操作系统为嵌入式LINUX系统，与Android、ios等新一代移动操作系统相比差距很大；缺少战术辅助计算、战场环境三维显示等作战应用功能。
（五）电源问题
美军数字化单兵系统使用的是便携式供电电池，电池体积大，供电时间短。美军标配电池的体积和重量相当于两个装满30发子弹的5.56毫米弹匣。每个士兵至少要携带两块这样的电池，一个在用，另一个备用。大而笨重的电池成为士兵的沉重负担。虽然每块电池正常情况下可工作6～8小时，而且“斯特赖克”步战车可为其充电，但对于持续时间较长的徒步行军和作战，电池没电仍是士兵的一大心病。尤其是在孤立无援的情况下持续作战，一旦电池没电，整个系统就成了一堆废物。
四、美军数字化单兵系统的重大升级
针对上述问题，2011年7月，美国国防部再次提出了冻结“奈特勇士”计划的意向。为了不使这个计划荒废，美国陆军决定采取重大升级措施，对“奈特勇士”系统进行升级改造。
（一）由基于单兵计算机到基于智能手机
2011年8月底，美国陆军对单兵系统项目的进程和试验结果进行了审查，决定充分利用商用技术,将头盔显示器、处理器、导航系统、摄像机和士兵接口集成为类似于智能手机的终端用户设备，使美军数字化单兵系统从原来的基于小型单兵计算机的系统衍生为基于智能手机的系统。
随后，美国陆军最终选定摩托罗拉公司生产的Atrix智能手机和三星公司生产的Galaxy智能平板手机进行试验，并对触屏进行重新设计，使其适合在潮湿和充满沙尘的战场环境下使用，能够接受防火手套的操作，在日光下可读性也很好。经过这一革命性的改进，系统线缆数量大幅减少，集成度得到了巨大提高，重量减轻了70%，电池供电时间提高了3倍，成本降低了50%以上，美军数字化单兵系统的最新组成如图3所示。
（二）由LINUX操作系统到Android操作系统
美军数字化单兵系统的手持式信息终端集通信、指挥控制和导航定位等功能于一体，是传统PDA类手持计算终端和新一代智能手机类通信终端的功能融合，对操作系统提出了较高要求。此前，美军数字化单兵系统以使用LINUX操作系统为主。由于它在“CPU+GPU（中央处理单元、图形处理单元）”处理器适配、三维应用、人机交互和电源管理等方面的先天不足，使得其不能很好地支持移动终端的应用。而Android操作系统在这些方面却有得天独厚的优势，该系统适配各种硬件设备，具备三维图形处理能力，提供多样的人机交互方式，具有便利的开发环境，有成熟的电源管理功能。
（三）由单一不便到丰富强大的作战应用
“奈特勇士”系统升级之前，存在计算机配置低、应用程序运行速度慢、战术辅助计算等应用软件少、操作便捷性和人机交互友好性不高等缺点，被美军士兵评价为“只是一个23磅重的GPS”。此次升级为美军数字化单兵系统作战应用能力的提升打开了巨大的空间。
升级后的系统能够形象、实时和全方位地展示三维立体战场态势，实现三维战场环境显示处理；地图显示控制支持多点触控，能够非常快捷地实现地图漫游、放大、缩小、旋转、倾斜、局部放大等操作；大量应用软件直接安装后就能使用；各层软件之间的相互依赖性小，便于独立开发和调试，极大地提高了数字化单兵系统的作战效能。
美国防务系统网站2016年10月20日报道的“奈特勇士”单兵系统升级，也主要集中在手持式信息终端方面，升级的主要内容包括：一是，提高了野战情况下的网络互联功能。实现连排级系统互联，系统相互之间完全可见，全体参战人员共享战场态势，实时进行文字、语音、图像和视频等通信；与斯特赖克等战车进行互联进而实现战场信息的后送，便于各级指挥员和作战人员实时掌握战场情况，进行作战指挥，实现作战协同，避免战斗误伤；二是提高了战场态势感知能力。此次升级对数字地图进行了更新，增加了图形显示功能，用于标记友军部队、周围地形、敌人部队、目标以及具有高危险物体等的位置，对所有参战人员的位置进行标示，除了能使作战人员相互之间可以跟踪对方的运动轨迹，还可以跟踪敌人的运动轨迹，从而能够更迅速地发现、识别、瞄准并消灭敌人；三是提高了系统的安全性。“奈特勇士”单兵系统手持式信息终端内置的步兵无线PRC-154电台，使用了美国国家安全局的加密算法，确保了作战信息在整个部队内部的安全传输。
目前，受财政状况影响，美国陆军被迫对多个项目进行了重组，并取消了大量装备发展项目，但是，美国近期颁布的多项装备发展计划都把“奈特勇士”单兵系统列为优先装备和发展的项目，该系统的重要意义由此可见一斑。按照惯例，下一步，美国陆军将在白沙靶场对“奈特勇士”系统近期的升级展开试验，目的是继续对其进行改进并实现大量部署。试验的最终结果虽然不得而知，但从过去几年的发展情况来看，美国陆军数字化单兵系统基于智能手机的发展方向已经确定，美国陆军借鉴民用电子技术，将智能手机搬上战场的经验和做法值得借鉴。
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