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时间:2018-09-12
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1、关于【前线士兵综合信息指挥眼镜】的理论猜想及可行性论证孙冰(信息工程学院电气自动化专业)摘要:前线士兵综合信息指挥眼镜(Thesoldiersatthefrontintegratedcommandglasses)以下简称SG,是一种尚未在实战中获得应用的单兵装具。理论上可以大幅提高士兵的战场态势感知能力,作战效率,信息化指挥水平。本文将就SG的原理,关键技术,应用等进行介绍,对SG系统进行大胆的理论猜想,并就其工程样品的制造及其衍生出的创新战法进行可行性论证。关键词:信息化眼镜眼动技术数据链作战系统随着现代电子技术的发展,我解放军军队现代化建设大步向前,信息化智能化是未来
2、战场的必然趋势。结合伊拉克战争及利比亚内战等一系列战役的经验,现代战争多以中小规模(相对于全面战争,即从政治,经济,工业等方面投入全部的国力。但包括单方面的全面战争,即交战两国国力相差悬殊。)和复杂战场环境(如城市巷战,丛林战)下为主。这就对士兵的战场态势感知能力,信息获取能力及信息化的统一指挥提出了新的要求。由此,笔者提出【前线士兵综合信息指挥眼镜】的设想。1.SG技术指标及其效果图具备普通眼镜的护目能力,同时具有微光成像,红外成像能力,配备微型电脑,音频通讯,视频传输,卫星定位,和卫星无人机整合的数据链。通过眼球的动作完成眼镜的部分操作。1.SG的原理SG的技术难点之
3、一,是将眼镜片同时当做显示屏幕,在镜片上成像,用以显示战场图像,方向,指挥信息等等。这样做的优点是信息传送更加准确,而能同时观察战场态势。其中涉及到一些光学问题:东西距离你的眼睛很近时,你无法聚焦,这种现象称之为眼睛的极点。另外就算东西离你眼睛有段距离,你眼睛能聚焦看清,但这时候更远距离的东西你就会看不清。例如你看玻璃窗上的图案,当你看清图案时,远处的东西你是看不清的。当你看清远处东西时,玻璃上的图案自然是看不清的。而该眼镜要求视场图像和显示屏图像进行叠加,达到动态感知和图像增强的效果。因此,SG眼镜最精妙的地方在于:你眼睛看着远处时,能同时看清眼镜上的图像。效果如图:其
4、原理就是把眼镜上的图像,成像到无穷远处。例如把图像放到凸透镜(放大镜)的焦点上,你从另外一端看,它就是在无穷远处。这个是中学物理,焦点上发出来的光通过凸透镜以后变成平行光。平行光的焦点在无穷远处。原理如图:另一种方法就是利用一个一面全反射,另一面全透射的镜片,用投影仪直接在视网膜上成像,原理如图:3.关键技术1).由于我们期望通过眼球的动作来完成眼镜的部分操作,如拍照,红外探测,对观察物体的聚焦等,这就需要眼动技术。眼球运动的三种基本方式为注视、眼跳和追随运动。⑴注视:是指将眼睛的中央窝对准某一物体的时间超过100毫秒,在此期间被注视的物体成像在中央窝上获得比较充分的加工
5、而形成清晰的像。⑵眼跳:是注视点或者注视方向突然发生改变,这个过程中可以获得时空信息,但是几乎不能形成比较清晰的像。⑶追随运动:当被观察物体与眼睛存在相对运动时,为了保证眼睛总是注视这个物体,眼球会追随物体移动。以上三种眼动方式经常交错在一起,目的均在于选择信息,将要注意的刺激物置于像与中央窝区域,以形清晰的像。眼动研究技术按照所借助的媒介分为以硬件和软件为基础两种。我们知道,人眼睛的注视点由头和眼睛的方位共同决定。所以,以硬件为基础的视线跟踪技术的基本原理是利用图像处理技术,使用能锁定眼睛的眼摄像机,通过摄入从人眼角膜和瞳孔反射的红外线连续地记录视线变化,从而达到记录分
6、析视线跟踪过程的目的。以软件为基础的视线跟踪技术是先利用摄像机获取人眼或脸部图像,然后用软件实现图像中人脸和人眼的定位与跟踪,从而估算用户在屏幕上的注视位置。2).微型控制核心,通讯及数据传输模块,红外传感器,微光传感器的系统集成。3.应用增强战场态势的感知能力,效果如图:进而组成高度信息化的作战系统:1.可行性论证综合以上论述,前线士兵综合信息指挥眼镜原理上科学可靠,相关技术如动眼技术,数据链通信,视网膜成像等技术稳定成熟。以此为基础的作战系统,战术体系,科学合理。具有很高程度的可行性。2.结语随着科技的进步,我相信很快我的设想就会变为现实,这也是我为之努力的目标。该设
7、想在普通眼镜的基础上做出了很大的创新,并在它的实际应用中系统化的集成,我相信,集成也是一种创新。SG在军用和民用领域将会有非常光明的前景。鸣谢内蒙古科技大学图书馆收稿日期2014-1-2创造学结课论文电气工程及其自动化专业孙冰TEL:
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