對(duì)于任何被視為最有效資源的國(guó)家來(lái)說(shuō)，軍事是最重要的資產(chǎn)。軍事行動(dòng)的成功取決于深思熟慮的計(jì)劃、安全和不間斷的通信以及直到最后的人力保護(hù)。本文的目的是為作戰(zhàn)指揮官開(kāi)發(fā)一個(gè)有效的系統(tǒng)，以部署或定位士兵，并了解士兵在軍事行動(dòng)中的狀態(tài)（死亡或活著）。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，首先提出了一個(gè)概念框架來(lái)開(kāi)發(fā)一個(gè)名為L(zhǎng)ocSoldeirs的系統(tǒng)。其次，實(shí)現(xiàn)了由硬件和軟件部分組成的概念框架。最后，進(jìn)行了一項(xiàng)評(píng)估研究，以評(píng)估擬議的 LocSoldeirs 系統(tǒng)的可用性和有效性，有 8 名參與者（軍事人員）。LocSoldeirs系統(tǒng)有助于在操作過(guò)程中準(zhǔn)確部署部隊(duì)，幫助觀察和指導(dǎo)自己部隊(duì)的運(yùn)動(dòng)，隨時(shí)了解焊料狀態(tài)（死或活）。評(píng)估研究發(fā)現(xiàn)，LocSoldeirs 系統(tǒng)的性能很高，而測(cè)試參與者認(rèn)為 LocSoldiers 是一個(gè)可用、有用且高效的系統(tǒng)。

第一節(jié).

介紹

在 21 世紀(jì)，信息和通信技術(shù) （ICT） 以這樣一種方式影響了我們的社會(huì)，以至于如果沒(méi)有技術(shù)，人們就無(wú)法思考我們生活的任何一個(gè)方面。與ICT的所有其他部門(mén)一樣，軟件系統(tǒng)也用于軍事[1]。歷史表明，世界上成功的軍隊(duì)使用了他們那個(gè)時(shí)代最好的技術(shù)。從本世紀(jì)初開(kāi)始，美國(guó)陸軍、英國(guó)軍隊(duì)和其他發(fā)達(dá)國(guó)家軍隊(duì)都在利用技術(shù)的加持，使任何軍事行動(dòng)都取得更大的成功，以保衛(wèi)國(guó)家和民族。雖然維持一支裝備精良的軍隊(duì)需要巨大的成本，但要與發(fā)達(dá)的軍隊(duì)保持同步并迎接21世紀(jì)的挑戰(zhàn)，采用信息技術(shù)（IT）已成為發(fā)展中國(guó)家國(guó)防軍的關(guān)鍵問(wèn)題[2]-[4]。

未來(lái)的士兵系統(tǒng)將高度依賴現(xiàn)代工具和技術(shù)。在任何行動(dòng)中，士兵的正確定位在戰(zhàn)場(chǎng)上始終起著至關(guān)重要的作用。它可以幫助指揮官在正確的時(shí)間做出正確的決定。此外，指揮官需要隨時(shí)了解每個(gè)士兵的位置，以提高戰(zhàn)斗熟練度并減少自己部隊(duì)的傷亡[5]。友軍火力和同一方是缺乏正確部署自己部隊(duì)知識(shí)的后果[6]。手術(shù)后，有時(shí)需要意想不到的時(shí)間才能找到受傷的士兵并采取正確的措施。目前，個(gè)人的位置是通過(guò)語(yǔ)音通信告知的，這不是一種有效的手段。基于ICT的解決方案可以幫助指揮官在反恐等軍事行動(dòng)中正確執(zhí)行個(gè)人定位。

因此，本文的目的是開(kāi)發(fā)一種士兵定位系統(tǒng)（LocSoldiers），讓指揮官了解士兵的實(shí)時(shí)位置，根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)需求移動(dòng)或調(diào)整其部隊(duì)的位置，并在行動(dòng)結(jié)束后搜索和定位受傷、死亡或失蹤的士兵。本文的其余部分組織如下。第二部分重點(diǎn)介紹了進(jìn)行這項(xiàng)研究的動(dòng)機(jī)，而第三部分則討論了有關(guān)該主題的相關(guān)工作。第四節(jié)介紹了擬議系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，第五節(jié)討論了評(píng)價(jià)研究。結(jié)論、局限性和未來(lái)的工作將在最后一節(jié)中討論。

第二節(jié).

賦予動(dòng)機(jī)

目前，作戰(zhàn)指揮官與所有黨指揮員一起在行動(dòng)前進(jìn)行偵察。根據(jù)偵察數(shù)據(jù)，作戰(zhàn)指揮官要求部隊(duì)就位。圖 1 顯示了一個(gè)示例定位。行動(dòng)隊(duì)是指揮官所在的主要行動(dòng)小組。它們位于 contor2 的 bank 中（見(jiàn)圖 1）。預(yù)備隊(duì)靠近池塘2。它們用于幫助任何需要部隊(duì)或支持的政黨。二把手也位于這一點(diǎn)上，有預(yù)備隊(duì)。舉行派對(duì)的細(xì)節(jié)是與敵人的部隊(duì)交戰(zhàn)并使他們被牽制。利用這一優(yōu)勢(shì)，主要/行動(dòng)方執(zhí)行其主要任務(wù)。被切斷的各方被指派保護(hù)行動(dòng)區(qū)域免受外界幫助。它們可以防止敵人的增援部隊(duì)前來(lái)援助。哨兵處置在那里無(wú)聲無(wú)息地干掉敵人的哨兵，以達(dá)到出其不意的目的。目前，要進(jìn)行軍事行動(dòng)，指揮官永遠(yuǎn)無(wú)法確定各方是否在指揮官想要的地點(diǎn)就位。此外，指揮官可能需要在行動(dòng)的任何階段重新調(diào)整各方的立場(chǎng)。

圖 1.

各方在典型軍事行動(dòng)中的位置。

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因此，這項(xiàng)工作旨在開(kāi)發(fā)這樣一種工具，該工具將首先方便指揮官監(jiān)視部隊(duì)的實(shí)時(shí)移動(dòng)，以確保部隊(duì)已在指揮官的所需位置就位。其次，對(duì)士兵的定位進(jìn)行必要的修正。最后，如果任何士兵錯(cuò)過(guò)了在行動(dòng)后的集合點(diǎn)到達(dá)，則可以確定該士兵的位置?？赡軙?huì)發(fā)生丟失的焊料在行動(dòng)中受傷、不作為或失去方向到操作后點(diǎn)的情況。在這種情況下，該工具將有助于有效地進(jìn)行救援行動(dòng)。

第三節(jié).

文獻(xiàn)綜述

本節(jié)簡(jiǎn)要介紹了一些與定位系統(tǒng)和軍事應(yīng)用相關(guān)的工作。[2]中介紹了車(chē)輛跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用用戶識(shí)別模塊 （SIM）、GPS 模塊和 AVR 微控制器來(lái)定位車(chē)輛的位置。在另一項(xiàng)研究[3]中，開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于Android的移動(dòng)應(yīng)用程序，用于在救災(zāi)或人道主義援助情況下跟蹤團(tuán)隊(duì)成員的位置。該系統(tǒng)使用了GSM模塊、Google map API技術(shù)和ATMEGA微控制器。在[5]中，使用GPS和基于位置的服務(wù)開(kāi)發(fā)了一種定位朋友和家人的檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括移動(dòng)和 Web 客戶端版本。同樣，在[8]中，為考勤系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)移動(dòng)應(yīng)用程序。

在[9]中提出了另一種定位系統(tǒng)，其中GPS模塊和Google API在中央服務(wù)器的幫助下集成到基于Android的移動(dòng)應(yīng)用程序中。該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是為了在自然災(zāi)害中尋找失蹤人員并分析受影響地區(qū)的整體損失。[10]使用GSM和GPS模塊開(kāi)發(fā)了車(chē)輛跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在防止車(chē)輛被盜，查找被盜車(chē)輛以及車(chē)主遠(yuǎn)程控制被盜車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)。

類(lèi)似地，在文獻(xiàn)[11]中，使用RFID模塊、GPS和GSM技術(shù)開(kāi)發(fā)了一種個(gè)人車(chē)主檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式使其能夠識(shí)別車(chē)輛的實(shí)際所有者并防止密封。同樣，在[12]中，Rantakokko等人對(duì)用于士兵和急救人員室內(nèi)位置的現(xiàn)有技術(shù)和概念進(jìn)行了調(diào)查。研究發(fā)現(xiàn)，為了提高應(yīng)急響應(yīng)的安全性以及進(jìn)行軍事行動(dòng)，一個(gè)強(qiáng)大而準(zhǔn)確的定位系統(tǒng)以及室外和室內(nèi)無(wú)縫覆蓋是必不可少的。

總而言之，雖然已經(jīng)進(jìn)行了一些研究，重點(diǎn)是位置探測(cè)，但其中只有少數(shù)研究考慮了軍事行動(dòng)的領(lǐng)域。因此，這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是在任何軍事行動(dòng)中定位或定位士兵或部隊(duì)。

第四節(jié).

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

該系統(tǒng)遵循三個(gè)連續(xù)步驟來(lái)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)名為L(zhǎng)ocSoldiers的擬議系統(tǒng)。這些是提出概念設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)工具和評(píng)估系統(tǒng)。

A. 概念設(shè)計(jì)

本小節(jié)簡(jiǎn)要討論了擬議系統(tǒng)的概念框架（見(jiàn)圖2）。擬議的LocSoldiers系統(tǒng)將包含兩種類(lèi)型的設(shè)備;一個(gè)是將連接到中央數(shù)據(jù)庫(kù)的主設(shè)備;另一個(gè)是奴隸裝置，在軍事行動(dòng)期間，每個(gè)人或士兵都會(huì)攜帶。從設(shè)備將通過(guò)GSM連接定期發(fā)送其載波的位置和狀態(tài)。主設(shè)備將從所有藥膏設(shè)備收集信息，并通過(guò)桌面應(yīng)用程序?qū)⑵浒l(fā)送到中央數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)將安全地保存數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到操作指揮官將使用的 Android 應(yīng)用程序。使用 Google 地圖 API，Android 應(yīng)用程序?qū)⒃?Google 地圖上繪制每個(gè)人的位置。

圖 2.

擬議系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)

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同樣，與GPS模塊一起，陀螺儀傳感器將用于通過(guò)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)來(lái)檢測(cè)個(gè)人或士兵的死亡或活著狀態(tài)。該數(shù)據(jù)還將與位置信息一起發(fā)送到主設(shè)備，以指示士兵的狀態(tài)。單獨(dú)的顏色將用于區(qū)分活著的和死去的士兵。因此，指揮官將使用擬議的系統(tǒng)了解其指揮下每個(gè)士兵的位置和狀態(tài)。建議的工作程序如圖3所示。

圖 3.

工作程序流程圖

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圖 4.

Android應(yīng)用程序的用戶界面

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B. 系統(tǒng)的發(fā)展

LocSoldiers 的實(shí)現(xiàn)包括軟件和硬件部分。硬件部分使用Arduino-uno、微處理器、GSM模塊（sim800）、GPS模塊、波特轉(zhuǎn)換器、電容器、電阻器和LED來(lái)實(shí)現(xiàn)，而PHP、MySQL、Arduino IDE和Android Studio用于軟件實(shí)現(xiàn)。

在實(shí)施的系統(tǒng)中，陀螺儀傳感器感應(yīng)士兵的身體運(yùn)動(dòng)，作為生命指示器參數(shù)。GPS模塊繼續(xù)傳輸緯度和經(jīng)度，而短信則使用GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到Android應(yīng)用程序，顯示士兵的精確點(diǎn)位置及其狀態(tài)為紅色（如果未觀察到身體運(yùn)動(dòng)）或綠色（如果觀察到身體運(yùn)動(dòng)）閃爍（參見(jiàn)算法1）。擬議的LocSoldiers系統(tǒng)包括四個(gè)功能。這些是：

1. 精準(zhǔn)部署部隊(duì)

在任何軍事行動(dòng)中都可以準(zhǔn)確部署部隊(duì)。部署后，作戰(zhàn)指揮官可以檢查部隊(duì)位置，并根據(jù)他們的坐標(biāo)進(jìn)行任何細(xì)微的修正（如果需要），以便準(zhǔn)確部署。該系統(tǒng)協(xié)助指揮官確保士兵在正確的位置。

2. 儲(chǔ)備金的有效利用

指揮官可以看到戰(zhàn)斗的進(jìn)展，受傷的人員，并能夠在正確的時(shí)間和正確的地點(diǎn)發(fā)動(dòng)預(yù)備隊(duì)。此外，指揮官可以在行動(dòng)的任何階段改變士兵的位置。

3. 觀察和指導(dǎo)己方部隊(duì)的動(dòng)向

在行動(dòng)前占領(lǐng)邊界或執(zhí)行行動(dòng)后從邊界后退時(shí)，指揮官可以監(jiān)視部隊(duì)的動(dòng)向。Commander 還可以通過(guò)無(wú)線設(shè)備提供校正。

4. 幫助決策過(guò)程

行動(dòng)結(jié)束后，在行動(dòng)后的集合點(diǎn)，指揮官可以找到失蹤、丟失、受傷或死亡人員的位置。這些信息有助于指揮官快速準(zhǔn)確地決定未來(lái)的行動(dòng)，如救援行動(dòng)或如何進(jìn)行救援行動(dòng)。

因此，所提出的系統(tǒng)的功能一直協(xié)助指揮官（在行動(dòng)之前，期間和之后）進(jìn)行任何軍事行動(dòng)。功能 no （i） 在操作前會(huì)有所幫助;在行動(dòng)中沒(méi)有（ii）和（iii）的特征，而（iv）的特征在行動(dòng)后對(duì)指揮官有幫助。

圖4顯示了所提出的系統(tǒng)的示例特征（觀察士兵的位置）。首先，指揮官打開(kāi) Android 應(yīng)用程序并使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的憑據(jù)登錄。接下來(lái)，指揮官可以觀察每個(gè)士兵的位置以及他們的身體狀況（紅色或綠色閃爍）。指揮官還可以從選項(xiàng)菜單中查看任何士兵的移動(dòng)日志（見(jiàn)圖 4）。

算法 1：

LocSoldier的

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C. 評(píng)估系統(tǒng)

所提出的LocSoldiers系統(tǒng)在作者研究所的軟件工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了評(píng)估。共有8名軍事人員被邀請(qǐng)作為測(cè)試參與者。他們的年齡是30-35歲。他們有 10-12 年的服役經(jīng)驗(yàn)，他們的服役軍銜從少校到私人。所有人都熟悉電腦和手機(jī)的使用。首先，向參與者簡(jiǎn)要介紹研究的目的以及他們?cè)谘芯恐械淖饔?。后?lái)，提供了關(guān)于LocSoldiers的簡(jiǎn)短介紹，然后進(jìn)行了演示。之后，參與者探索并使用了該設(shè)備 4-6 分鐘。接下來(lái)，參與者參加了評(píng)估研究，然后進(jìn)行了訪談。

為了進(jìn)行評(píng)估研究，遵循以下步驟：a）一名參與者擔(dān)任行動(dòng)指揮官并留在測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，而其他7名參與者（使用LocSoldiers設(shè)備）被要求采取不同的位置（在測(cè)試實(shí)驗(yàn)室外，但在機(jī)構(gòu)場(chǎng)所內(nèi)）;b）指揮官要求兩名參與者改變他們的位置并觀察他們的運(yùn)動(dòng);c） 指揮官要求他們退回到指揮所（測(cè)試實(shí)驗(yàn)室），并且 d） 指揮官在整個(gè)實(shí)地研究期間通過(guò)移動(dòng)應(yīng)用程序觀察每個(gè)參與者的位置及其狀態(tài)（藍(lán)色和紅色閃爍）。在訪談環(huán)節(jié)，參與者被要求分享他們對(duì) LocSoldiers 系統(tǒng)的有用性和可用性的看法。

評(píng)估研究表明，指揮官準(zhǔn)確檢測(cè)到 7 名參與者中有 6 名的位置（準(zhǔn)確率為 86%），所有參與者（2 名參與者中有 2 名）成功執(zhí)行了改變位置的命令（100% 準(zhǔn)確率），而 Android 應(yīng)用程序顯示所有參與者的藍(lán)色（準(zhǔn)確率 100%）。訪談結(jié)果顯示，所有參與者都認(rèn)為該設(shè)備有趣、有用且易于學(xué)習(xí)和使用。他們也有興趣向他們的同事推薦該設(shè)備，并在將來(lái)使用該系統(tǒng)。他們強(qiáng)調(diào)了成本效益和可移植性問(wèn)題。一些參與者建議，為了提高耐用性，需要將電路等安全功能放在盒子內(nèi)，以便它可以在惡劣的天氣條件下運(yùn)行。

第五節(jié).

討論與結(jié)論

在本文中，開(kāi)發(fā)了一個(gè)名為L(zhǎng)ocSoldiers的系統(tǒng)，用于在任何軍事行動(dòng)中定位或定位士兵，包括他們的身體狀態(tài)。主要結(jié)果是找到士兵并在 Android 應(yīng)用程序中成功繪制他/她的位置。評(píng)價(jià)研究表明，該系統(tǒng)在任何軍事行動(dòng)中都是有用、高效和有效的，可以發(fā)揮其作用。與會(huì)者還表示，該系統(tǒng)是有用和可用的，并打算在今后使用該系統(tǒng)。

然而，這項(xiàng)研究也有一些局限性。在這項(xiàng)研究中，只開(kāi)發(fā)了一個(gè)高保真原型。開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)在參與者數(shù)量有限的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行了評(píng)估。未來(lái)的工作將集中在開(kāi)發(fā)擬議系統(tǒng)的具體版本，以便該系統(tǒng)可以在不消耗太多功耗的情況下運(yùn)行一段合理的時(shí)間，并包括防風(fēng)雨、防震和防塵系統(tǒng)。因此，未來(lái)的工作將側(cè)重于解決這些局限性，為作戰(zhàn)指揮官建立一個(gè)更具體、更可用和更有用的系統(tǒng)，以便更有效和高效地進(jìn)行軍事行動(dòng)。

由于未來(lái)的戰(zhàn)斗和未來(lái)的士兵系統(tǒng)將高度依賴技術(shù)，因此所提出的LocSoldiers系統(tǒng)可以在指揮和控制、正確部署部隊(duì)以及在任何軍事行動(dòng)中定位士兵方面帶來(lái)顯著的改進(jìn)。