戰場傷員智能感知體系構建研究

劉朝斌，楊志玲，沙琨，謝泰，呂玉峰，連平

未來戰爭的作戰節奏快，對抗程度強，打擊精度高，涉及地域廣，更容易出現大規模人員傷亡，對戰場衛勤保障，尤其是戰場傷員快速搜救提出了更高要求［1］。如何建立戰場傷員實時感知、精確定位、快速搜救的智能化保障體系，具備看得見、救得到、送得走的保障能力，顯得尤為重要［2-3］。但是，當前我國尚未形成系統完整的戰場傷員搜救體系［4］，戰場傷員感知的信息化水平偏低，主要通過搜救人員觀察、傷員電臺呼救等方式進行，存在無法全天候實時感知、無法精確定位、無法適應復雜戰場環境等問題，搜救效率偏低，難以滿足在未來戰爭中準確、及時搜救傷員的衛勤保障需求［5-8］。

戰場傷員智能感知是戰時一線快速、精準發現傷員的重要前提，是落實“白金10 min”“黃金1 h”戰傷救治原則的關鍵支撐，是開展戰場衛勤指揮和保障的關鍵信息源。本研究聚焦戰場傷員搜救的衛勤保障需求，依托自組網、無線電網、衛星網和移動虛擬專用網絡（virtual private network，VPN）等異構融合網絡，部署多種類、多用途智能感知終端設備，研發傷員感知應用系統，提出一種戰場傷員智能感知體系架構，具備及時發現、精確定位、實時獲取傷情信息的能力，解決現階段缺乏有效信息化手段及時感知傷員的問題，為提高戰場傷員搜救成功率提供關鍵支撐。

1 戰場傷員智能感知體系的架構設計

戰場傷員智能感知體系在設計上緊貼信息化、智能化和實戰化方向，遵循需求牽引、異構融合、創新實用、標準規范、安全可靠的原則，主要實現單兵體征、車輛狀態等信息的動態采集，單兵傷情、人裝位置等信息的聯網上報，以及傷員感知數據的匯聚、分析和共享，為戰場傷員搜救和衛勤指揮保障提供有力支撐。按照層架架構劃分，體系分為設備感知層、網絡傳輸層、基礎數據層和系統應用層。（1）設備感知層主要包括單兵穿戴式、單兵手持式、車載式等智能終端，用于各類傷員感知的數據采集、傳輸和分發。（2）網絡傳輸層主要組合使用自組網、無線電網、衛星網和移動VPN 等多種異構網絡通信技術，構建高效、可靠、安全的網絡傳輸鏈路，解決單一網絡通信技術難以適應復雜戰場環境的問題。（3）基礎數據層主要包括人裝基礎信息、單兵體征信息、單兵傷情信息、車輛狀態信息和地理位置信息等數據庫，作為戰場傷員感知數據的中樞，為戰場傷員智能感知提供數據資源池。（4）系統應用層主要包括嵌入式傷員感知系統和傷員感知控制系統，承載著傷員感知數據的采集、匯聚、處理、傳輸、分析及共享運用等各類功能應用。見圖1。

圖1 戰場傷員智能感知體系的總體架構

2 戰場傷員智能感知體系的關鍵構成及功能設計

戰場傷員智能感知體系主要由異構網系、智能感知終端和傷員感知應用系統構成。

2.1 異構網系的構建與設計

網系構建是戰場傷員感知數據能否可靠傳輸與共享的關鍵。自組網、無線電網、衛星網和移動VPN 等網絡之間互為異構，各具優勢，能作為未來戰場的備選網絡通信鏈路，但任何單一網絡均無法滿足復雜戰場環境的通聯需求，實際應用中需要組合使用多種異構網絡通信技術。戰場傷員智能感知的網系構建重點在于打通上述異構網絡之間的數據安全通聯鏈路，增強信息的機動力，切實解決“最后一公里”的保底通信難題。

戰場傷員智能感知體系采用自組網通信技術，具備自分配、自管理、自修復、無中心、無基站的組網特點，可靠性和抗打擊、抗干擾能力強，網絡節點間有效通信距離和組網能力適合戰術部（分）隊的內部數據通聯，能夠與無線電網相配合，有效解決“最后一公里”的數據通聯難題。利用移動VPN 覆蓋廣泛、帶寬高速的特點，將自組網和移動VPN 組合使用，解決自組網難以滿足高帶寬傳輸需求的問題，能夠實現戰場傷員搜救過程中的語言、視頻通聯。同時，將自組網、無線電網與衛星網組合使用，利用衛星網可靠性高、傳輸性遠的特點，以滿足遠距離、復雜地形地貌的傷員感知數據傳輸需求。通過組合使用上述異構網絡，構建了穩定、靈活、可靠的戰場傷員感知通信網絡，為各類傷員感知數據的采集、傳輸和共享提供安全高效的網絡保障。

2.2 智能感知終端的功能設計

戰場傷員智能感知體系中的智能感知終端主要包括單兵智能腕表、單兵腕帶式智能終端、單兵手持式衛星終端、車載式智能終端和便攜式傷員感知控制終端，終端功能設計注重穩定性、可靠性、實用性和便攜性。

2.2.1 單兵智能腕表 單兵智能腕表配置自組網通信模塊，能夠實現生命體征監測、傷員智能呼救和戰場數據采集，具備身份標識驗證、天文/行動時間授時、電子羅盤、人體脈率監控、人體動靜監視、人工/智能呼救、傷情上報、電子傷票存儲、短信交互、衛星定位、室內定位和心理疏導等功能。其中，傷情上報可以由傷員自己或同伴根據傷情點擊、選擇腕表系統預置的受傷位置和受傷程度，腕表系統能夠按照戰傷分類標準自動將傷員分為輕傷、中傷和重傷類別，并將傷情及類別、傷員位置及傷員脈率等信息通過網絡進行上報；在單兵脈率出現異常時，單兵智能腕表能夠自動發出求救信號，并同時發送傷員脈率、傷員位置等信息。單兵智能腕表基于自組網通信模塊，能夠實現人與人、人與車之間的信息交互和救護協同。

2.2.2 單兵腕帶式智能終端 單兵腕帶式智能終端配置自組網和移動VPN 通信模塊，終端集成部署嵌入式傷員感知系統，實現傷員智能感知、主動查詢傷員、戰場搜救協同、傷情錄入、傷情轉發、藥材消耗上報和救護態勢顯示等功能，具備語言、視頻和短消息通聯交互功能，可與單兵智能腕表進行信息交互，構建傷員與搜救人員的雙向通信鏈路。其中，傷情錄入主要功能是將搜救人員搜索到的傷員傷情、位置、脈率等信息進行填報與發送；傷情轉發主要將單兵腕帶式智能終端作為網絡報文的傳輸中繼，將單兵智能腕表發送的傷員傷情、傷員位置等報文進行轉發，以提高網絡傳輸的可靠性和距離。

2.2.3 單兵手持式衛星終端 單兵手持式衛星終端配置自組網、衛星網和移動VPN（可選）通信模塊，除具備單兵腕帶式智能終端所有功能外，其通過衛星網通信模塊，能夠在特殊條件下進行衛星短報文通信，實現遠距離可靠通信。

2.2.4 車載式智能終端 車載式智能終端配置自組網、移動VPN 和衛星網（可選）等通信模塊，能夠實現車與車、車與人之間自組網雙向數據交互，自動感知并轉發車載人員和傷員的信息、數量及其動態變化情況，自動采集車輛位置、行駛速度、行駛方向、行駛軌跡、車輛狀況、油料消耗等車輛動態信息，并按照需求及一定策略進行轉發。

2.2.5 便攜式傷員感知控制終端 便攜式傷員感知控制終端由加固筆記本電腦或平板電腦承載，配備自組網、移動VPN、衛星網和無線電網（可選）通信模塊，部署傷員感知控制系統，具備在復雜戰場環境下快速配置搜救力量、保障資源的能力，支持智能化、可視化戰場傷員感知與搜救的組織協調控制，能夠根據戰場實時變化監控傷員位置、傷員傷情和傷員后送，并實時感知搜救人員、急救藥材等關聯數據的動態變化。同時，便攜式傷員感知控制終端能夠對采集、匯聚的數據進行數據處理、分析、上報和共享運用，真正發揮數據的價值和效益。

2.3 傷員感知應用系統的功能設計

傷員感知應用系統由嵌入式傷員感知系統和傷員感知控制系統組成。嵌入式傷員感知系統主要部署于單兵穿戴式智能腕表、單兵腕帶式智能終端、單兵手持式衛星終端和車載式智能終端，傷員感知控制系統主要部署于便攜式傷員感知控制終端。

2.3.1 嵌入式傷員感知系統 嵌入式傷員感知系統具備對單兵基本信息、地理定位信息、生命體征信息、呼救信息、傷情信息的感知功能，能夠對傷員感知、定位搜救、傷票、藥材消耗等信息進行采集、存儲、分析和共享等作業。按照勤務需求不同，嵌入式傷員感知系統主要分為單兵版和搜救版，分別配給作戰單兵和搜救人員。單兵版主要具備緊急呼救、傷情上報、信息收發等功能，搜救版主要具備傷員搜救、傷票填報、藥材填報、救護指南、信息收發等功能。

2.3.2 傷員感知控制系統 傷員感知控制系統能夠基于地理信息系統（geographic information sys?tem，GIS），顯示傷員、搜救人員和救治機構的基本信息、位置信息及狀態信息，包括傷員數量、傷員分布、傷員傷勢、藥材消耗、救治機構保障能力等要素，同時，系統能夠為傷員搜救行動提供輔助決策支持。

3 戰場傷員智能感知體系的效能分析

依托融合的異構網系、智能的感知終端和豐富的應用功能，戰場傷員智能感知體系初步形成了復雜戰場環境下的實戰化搜救保障能力，主要包括傷員感知能力、網絡通聯能力、數據采報能力、組織控制能力和綜合拓展能力。

3.1 傷員感知能力

戰場傷員智能感知體系支持傷員手動呼救、終端自動呼救、搜救人員主動搜索等傷員感知方式，能夠實時獲取傷員位置、傷員傷情、傷員數量等信息，初步具備了感知地域廣、感知精度高、感知速度快、感知維度多的立體化傷員感知能力。

3.2 網絡通聯能力

戰場傷員智能感知體系組合運用自組網、無線電網、衛星網和移動VPN 等網絡，構建了一張異構互聯、天地互補、寬窄復用、遠近結合、隨遇接入、信息共享的“大網”，具備穩定性強、聯通度高、適應網絡拓撲結構實時變化等特性，能夠為戰場傷員感知提供安全可靠的網絡鏈路。

3.3 數據采報能力

戰場傷員智能感知體系的各類感知終端能夠自動采集生命體征、緊急呼救、人車位置、行動軌跡、車輛狀態等數據，還能夠支持官兵手動填報搜救信息、傷情信息、藥材消耗、短信報文、行動授時等數據，具備靈活、豐富、高效、可靠的戰場傷員感知數據采報能力。

3.4 組織控制能力

戰場傷員智能感知體系能夠基于實時的傷員感知數據，動態配置搜救力量及藥材、傷員轉運工具，按照傷情的輕重緩急自動規劃搜救路徑，讓傷員搜救工作更加科學高效。同時，搜救機構能夠通過智能感知終端與一線搜救人員及傷員進行直接通聯，讓傷員搜救組織工作更加扁平化、精準化。

3.5 綜合拓展能力

戰場傷員智能感知體系的感知終端配備給每一個單兵，在具備傷員感知功能的同時，還能夠融合、集成情報偵察、作戰指揮、后勤保障等功能，讓每一個單兵都能夠成為戰場上的“神經元”，采報偵察數據、態勢數據、彈藥物資消耗數據等，接收上級的各種作戰指令，從而將戰救與作戰有機融合，增強實戰化應用能力。

4 小結

在未來戰場中，實時精準的傷員感知是實現戰場傷員快速搜救的關鍵前提，是提高搜救成功率、降低戰場傷死率的重要保證。本研究從戰場傷員搜救的實戰化需求出發，提出了一種戰場傷員智能感知體系架構，具備及時發現、精確定位、實時獲取傷情信息等應用能力，能夠為提高戰場傷員搜救成功率提供關鍵支撐。