战场伤员智能感知体系构建研究

刘朝斌，杨志玲，沙琨，谢泰，吕玉峰，连平

未来战争的作战节奏快，对抗程度强，打击精度高，涉及地域广，更容易出现大规模人员伤亡，对战场卫勤保障，尤其是战场伤员快速搜救提出了更高要求［1］。如何建立战场伤员实时感知、精确定位、快速搜救的智能化保障体系，具备看得见、救得到、送得走的保障能力，显得尤为重要［2-3］。但是，当前我国尚未形成系统完整的战场伤员搜救体系［4］，战场伤员感知的信息化水平偏低，主要通过搜救人员观察、伤员电台呼救等方式进行，存在无法全天候实时感知、无法精确定位、无法适应复杂战场环境等问题，搜救效率偏低，难以满足在未来战争中准确、及时搜救伤员的卫勤保障需求［5-8］。

战场伤员智能感知是战时一线快速、精准发现伤员的重要前提，是落实“白金10 min”“黄金1 h”战伤救治原则的关键支撑，是开展战场卫勤指挥和保障的关键信息源。本研究聚焦战场伤员搜救的卫勤保障需求，依托自组网、无线电网、卫星网和移动虚拟专用网络（virtual private network，VPN）等异构融合网络，部署多种类、多用途智能感知终端设备，研发伤员感知应用系统，提出一种战场伤员智能感知体系架构，具备及时发现、精确定位、实时获取伤情信息的能力，解决现阶段缺乏有效信息化手段及时感知伤员的问题，为提高战场伤员搜救成功率提供关键支撑。

1 战场伤员智能感知体系的架构设计

战场伤员智能感知体系在设计上紧贴信息化、智能化和实战化方向，遵循需求牵引、异构融合、创新实用、标准规范、安全可靠的原则，主要实现单兵体征、车辆状态等信息的动态采集，单兵伤情、人装位置等信息的联网上报，以及伤员感知数据的汇聚、分析和共享，为战场伤员搜救和卫勤指挥保障提供有力支撑。按照层架架构划分，体系分为设备感知层、网络传输层、基础数据层和系统应用层。（1）设备感知层主要包括单兵穿戴式、单兵手持式、车载式等智能终端，用于各类伤员感知的数据采集、传输和分发。（2）网络传输层主要组合使用自组网、无线电网、卫星网和移动VPN 等多种异构网络通信技术，构建高效、可靠、安全的网络传输链路，解决单一网络通信技术难以适应复杂战场环境的问题。（3）基础数据层主要包括人装基础信息、单兵体征信息、单兵伤情信息、车辆状态信息和地理位置信息等数据库，作为战场伤员感知数据的中枢，为战场伤员智能感知提供数据资源池。（4）系统应用层主要包括嵌入式伤员感知系统和伤员感知控制系统，承载着伤员感知数据的采集、汇聚、处理、传输、分析及共享运用等各类功能应用。见图1。

图1 战场伤员智能感知体系的总体架构

2 战场伤员智能感知体系的关键构成及功能设计

战场伤员智能感知体系主要由异构网系、智能感知终端和伤员感知应用系统构成。

2.1 异构网系的构建与设计

网系构建是战场伤员感知数据能否可靠传输与共享的关键。自组网、无线电网、卫星网和移动VPN 等网络之间互为异构，各具优势，能作为未来战场的备选网络通信链路，但任何单一网络均无法满足复杂战场环境的通联需求，实际应用中需要组合使用多种异构网络通信技术。战场伤员智能感知的网系构建重点在于打通上述异构网络之间的数据安全通联链路，增强信息的机动力，切实解决“最后一公里”的保底通信难题。

战场伤员智能感知体系采用自组网通信技术，具备自分配、自管理、自修复、无中心、无基站的组网特点，可靠性和抗打击、抗干扰能力强，网络节点间有效通信距离和组网能力适合战术部（分）队的内部数据通联，能够与无线电网相配合，有效解决“最后一公里”的数据通联难题。利用移动VPN 覆盖广泛、带宽高速的特点，将自组网和移动VPN 组合使用，解决自组网难以满足高带宽传输需求的问题，能够实现战场伤员搜救过程中的语言、视频通联。同时，将自组网、无线电网与卫星网组合使用，利用卫星网可靠性高、传输性远的特点，以满足远距离、复杂地形地貌的伤员感知数据传输需求。通过组合使用上述异构网络，构建了稳定、灵活、可靠的战场伤员感知通信网络，为各类伤员感知数据的采集、传输和共享提供安全高效的网络保障。

2.2 智能感知终端的功能设计

战场伤员智能感知体系中的智能感知终端主要包括单兵智能腕表、单兵腕带式智能终端、单兵手持式卫星终端、车载式智能终端和便携式伤员感知控制终端，终端功能设计注重稳定性、可靠性、实用性和便携性。

2.2.1 单兵智能腕表 单兵智能腕表配置自组网通信模块，能够实现生命体征监测、伤员智能呼救和战场数据采集，具备身份标识验证、天文/行动时间授时、电子罗盘、人体脉率监控、人体动静监视、人工/智能呼救、伤情上报、电子伤票存储、短信交互、卫星定位、室内定位和心理疏导等功能。其中，伤情上报可以由伤员自己或同伴根据伤情点击、选择腕表系统预置的受伤位置和受伤程度，腕表系统能够按照战伤分类标准自动将伤员分为轻伤、中伤和重伤类别，并将伤情及类别、伤员位置及伤员脉率等信息通过网络进行上报；在单兵脉率出现异常时，单兵智能腕表能够自动发出求救信号，并同时发送伤员脉率、伤员位置等信息。单兵智能腕表基于自组网通信模块，能够实现人与人、人与车之间的信息交互和救护协同。

2.2.2 单兵腕带式智能终端 单兵腕带式智能终端配置自组网和移动VPN 通信模块，终端集成部署嵌入式伤员感知系统，实现伤员智能感知、主动查询伤员、战场搜救协同、伤情录入、伤情转发、药材消耗上报和救护态势显示等功能，具备语言、视频和短消息通联交互功能，可与单兵智能腕表进行信息交互，构建伤员与搜救人员的双向通信链路。其中，伤情录入主要功能是将搜救人员搜索到的伤员伤情、位置、脉率等信息进行填报与发送；伤情转发主要将单兵腕带式智能终端作为网络报文的传输中继，将单兵智能腕表发送的伤员伤情、伤员位置等报文进行转发，以提高网络传输的可靠性和距离。

2.2.3 单兵手持式卫星终端 单兵手持式卫星终端配置自组网、卫星网和移动VPN（可选）通信模块，除具备单兵腕带式智能终端所有功能外，其通过卫星网通信模块，能够在特殊条件下进行卫星短报文通信，实现远距离可靠通信。

2.2.4 车载式智能终端 车载式智能终端配置自组网、移动VPN 和卫星网（可选）等通信模块，能够实现车与车、车与人之间自组网双向数据交互，自动感知并转发车载人员和伤员的信息、数量及其动态变化情况，自动采集车辆位置、行驶速度、行驶方向、行驶轨迹、车辆状况、油料消耗等车辆动态信息，并按照需求及一定策略进行转发。

2.2.5 便携式伤员感知控制终端 便携式伤员感知控制终端由加固笔记本电脑或平板电脑承载，配备自组网、移动VPN、卫星网和无线电网（可选）通信模块，部署伤员感知控制系统，具备在复杂战场环境下快速配置搜救力量、保障资源的能力，支持智能化、可视化战场伤员感知与搜救的组织协调控制，能够根据战场实时变化监控伤员位置、伤员伤情和伤员后送，并实时感知搜救人员、急救药材等关联数据的动态变化。同时，便携式伤员感知控制终端能够对采集、汇聚的数据进行数据处理、分析、上报和共享运用，真正发挥数据的价值和效益。

2.3 伤员感知应用系统的功能设计

伤员感知应用系统由嵌入式伤员感知系统和伤员感知控制系统组成。嵌入式伤员感知系统主要部署于单兵穿戴式智能腕表、单兵腕带式智能终端、单兵手持式卫星终端和车载式智能终端，伤员感知控制系统主要部署于便携式伤员感知控制终端。

2.3.1 嵌入式伤员感知系统 嵌入式伤员感知系统具备对单兵基本信息、地理定位信息、生命体征信息、呼救信息、伤情信息的感知功能，能够对伤员感知、定位搜救、伤票、药材消耗等信息进行采集、存储、分析和共享等作业。按照勤务需求不同，嵌入式伤员感知系统主要分为单兵版和搜救版，分别配给作战单兵和搜救人员。单兵版主要具备紧急呼救、伤情上报、信息收发等功能，搜救版主要具备伤员搜救、伤票填报、药材填报、救护指南、信息收发等功能。

2.3.2 伤员感知控制系统 伤员感知控制系统能够基于地理信息系统（geographic information sys⁃tem，GIS），显示伤员、搜救人员和救治机构的基本信息、位置信息及状态信息，包括伤员数量、伤员分布、伤员伤势、药材消耗、救治机构保障能力等要素，同时，系统能够为伤员搜救行动提供辅助决策支持。

3 战场伤员智能感知体系的效能分析

依托融合的异构网系、智能的感知终端和丰富的应用功能，战场伤员智能感知体系初步形成了复杂战场环境下的实战化搜救保障能力，主要包括伤员感知能力、网络通联能力、数据采报能力、组织控制能力和综合拓展能力。

3.1 伤员感知能力

战场伤员智能感知体系支持伤员手动呼救、终端自动呼救、搜救人员主动搜索等伤员感知方式，能够实时获取伤员位置、伤员伤情、伤员数量等信息，初步具备了感知地域广、感知精度高、感知速度快、感知维度多的立体化伤员感知能力。

3.2 网络通联能力

战场伤员智能感知体系组合运用自组网、无线电网、卫星网和移动VPN 等网络，构建了一张异构互联、天地互补、宽窄复用、远近结合、随遇接入、信息共享的“大网”，具备稳定性强、联通度高、适应网络拓扑结构实时变化等特性，能够为战场伤员感知提供安全可靠的网络链路。

3.3 数据采报能力

战场伤员智能感知体系的各类感知终端能够自动采集生命体征、紧急呼救、人车位置、行动轨迹、车辆状态等数据，还能够支持官兵手动填报搜救信息、伤情信息、药材消耗、短信报文、行动授时等数据，具备灵活、丰富、高效、可靠的战场伤员感知数据采报能力。

3.4 组织控制能力

战场伤员智能感知体系能够基于实时的伤员感知数据，动态配置搜救力量及药材、伤员转运工具，按照伤情的轻重缓急自动规划搜救路径，让伤员搜救工作更加科学高效。同时，搜救机构能够通过智能感知终端与一线搜救人员及伤员进行直接通联，让伤员搜救组织工作更加扁平化、精准化。

3.5 综合拓展能力

战场伤员智能感知体系的感知终端配备给每一个单兵，在具备伤员感知功能的同时，还能够融合、集成情报侦察、作战指挥、后勤保障等功能，让每一个单兵都能够成为战场上的“神经元”，采报侦察数据、态势数据、弹药物资消耗数据等，接收上级的各种作战指令，从而将战救与作战有机融合，增强实战化应用能力。

4 小结

在未来战场中，实时精准的伤员感知是实现战场伤员快速搜救的关键前提，是提高搜救成功率、降低战场伤死率的重要保证。本研究从战场伤员搜救的实战化需求出发，提出了一种战场伤员智能感知体系架构，具备及时发现、精确定位、实时获取伤情信息等应用能力，能够为提高战场伤员搜救成功率提供关键支撑。