웨어러블 컴퓨터: 미래 군인의 '전자 심장': 웨어러블 컴퓨터
웨어러블 컴퓨터는 미군의 관심을 충분히 끌지 못했다. 몇몇 주요 웨어러블 컴퓨터 제조업체가 국방부로부터 일부 주문을 받는 경우가 많지만, 기존 무기에 대한 수천만, 심지어 수억 건의 계약에 비하면 수백만 건의 주문은 실제로 말할 것도 없습니다. 더욱 답답한 점은 이러한 웨어러블 기기가 국방부에서 구매했음에도 불구하고 여전히 장비 결함 감지 및 수리 분야에서 주로 사용되고 있다는 점이다.
웨어러블 컴퓨터의 군사분야 적용은 과연 끝난 것인가? 육군에서 진행 중인 두 가지 연구 프로젝트인 "Land Warrior"와 "Ideal Force Warrior"는 완전히 반대되는 답변을 제시했습니다. 그들은 심지어 이를 군인의 "전자 심장"이라고 불렀습니다.
웨어러블 컴퓨터 개요
말 그대로 웨어러블 컴퓨터의 기능은 개인용 컴퓨터의 기능과 유사해야 합니다. 컴퓨터. 그렇습니다. 기능적으로는 웨어러블 컴퓨터에 있어서 특별히 혁신적인 것은 없습니다. 우리가 알고 있듯이 그 혁신과 도전은 주로 '착용'에 초점을 맞추고 있습니다.
현재 웨어러블 컴퓨터의 최대 시장은 여전히 민간 시장이다. 사용자에는 공공 시설 라인맨, 통신 기술자, 항공기 정비사 및 의료 인력이 포함됩니다. 장비 결함 진단 및 수리가 주요 응용 분야입니다.
웨어러블 컴퓨터가 전장에서 사용될 때 군에서는 이에 대해 더 높은 요구 사항을 제시했습니다.
첫째는 신뢰성이다
미래 병사들의 '전자 심장'으로 모든 전투 시스템의 기반을 제공한다 , 미래와 같은 전투 시스템은 강력하면서도 안정적인 컴퓨팅 플랫폼을 제공하여 군대 전사에게 이상적입니다. 플랫폼이 실패하면 군인들에게 미치는 결과는 치명적일 것입니다.
둘째, 휴대성
휴대성은 가벼운 무게와 무선 네트워킹 지원이라는 두 가지 측면에서 반영됩니다. OFW와 같은 프로젝트의 경우 부피가 큰 컴퓨팅 장치를 수용하는 것은 불가능하며, 1kg 미만의 얇고 가벼운 노트북도 여전히 만족스럽지 않습니다. 따라서 컴퓨터 부품의 무게를 어떻게 제어하는가는 제조업체가 직면해야 하는 과제입니다.
무선 네트워킹 기술은 미래의 군인들에게도 똑같이 중요합니다. 상업 분야의 성숙한 무선 네트워킹 기술은 고대역폭과 안정적인 연결 기능을 제공하여 군인들이 본부 또는 팀원과 쉽게 통신할 수 있도록 하며, 심지어 해군, 지상군, 공군의 다양한 네트워크에 연결될 수 있어 군인들의 업무 효율성을 극대화할 수 있습니다. 미래 '네트워크 중심 전쟁'의 효율성을 마음껏 발휘하세요.
그러면 응용시스템이 있다
응용시스템이 없으면 컴퓨터를 더미라고 불러도 과언이 아니다 "썩은 철"의 . 데스크톱 컴퓨터 기반의 기존 전술 응용 시스템을 웨어러블 컴퓨터에 어떻게 이식할 것인가는 소프트웨어 제조사들에게는 아직 개발되지 않은 중요한 시장일 수 있다.
마지막으로 조작의 용이성
웨어러블 컴퓨터는 개인용 컴퓨터보다 조작이 더 쉽습니다. 손목에 장착된 키보드나 슬링의 프로그래밍 가능한 버튼을 통해 작동할 수 있으며, 군인이 필요한 발사 자세를 유지할 수 있도록 무기에 작동 키를 장착할 수도 있습니다.
웨어러블 컴퓨터와 군인 시스템
개발 중인 군인 시스템이든 고려 중인 군인 시스템이든 디지털화는 영원한 주제가 되십시오. 웨어러블 컴퓨터는 이러한 시스템의 디지털 구성 요소를 위한 통합 플랫폼을 제공하며 그 중요성은 짐작할 수 있습니다. 다음은 미 육군의 '육군전사'와 '이상군전사'를 예로 들어 웨어러블 컴퓨터의 전장 적용을 소개한다.
1. Land Warrior
Land Warrior 프로젝트의 웨어러블 컴퓨터의 운영체제는 PC와 동일하며 기본적으로 Windows 2000, 최신 버전은 Windows 2000입니다. Windows XP도 있고 Linux도 있을 수 있습니다.
컴퓨터 호스트는 낮은 허리로 군인의 등에 묶여 있습니다.
어떤 이유로든 컴퓨터를 분실한 경우 군인은 독립형 통신 내비게이션(CommNav) 장비를 통해 시스템의 비디오 및 열상 무기 조준경(TWS)을 계속 사용할 수 있습니다. 내비게이터(실제로는 PDA)는 Intel StrongArm 프로세서(휴대용 컴퓨터용으로 설계됨)를 사용하고 Windows CE(휴대용 컴퓨터용으로 설계된 Windows 버전)를 실행합니다.
정기적으로 업데이트되는 지도와 지침은 물론 가시 범위 내의 비디오 이미지도 모두 단안형 헬멧 장착 디스플레이(HMD)를 통해 볼 수 있습니다. 군인들은 헬멧에 장착된 디스플레이를 통해 컴퓨터로 생성된 이미지 데이터, 디지털 지도, 정보 정보, 부대 위치 또는 기타 유용한 이미지를 볼 수도 있습니다. 필요한 경우 HMD와 GPS를 혼합하여 사용할 수도 있는데, 이는 군인들에게 전례 없는 상황 인식을 제공할 것입니다.
헬멧 장착 디스플레이의 '터치 컨트롤' 구성 요소는 군인의 가슴 벨트에 위치하여 디스플레이를 쉽게 제어할 수 있습니다. 컴퓨터 작동이 군인의 작전에 미치는 영향을 줄이기 위해 군인은 트리거 근처에 있는 두 개의 버튼을 사용하여 모니터를 제어할 수도 있습니다.
컴퓨터에는 악성코드, 웜 등을 차단하는 백신 소프트웨어도 탑재되어 있다. 전원 관리 소프트웨어는 컴퓨터에 효과적인 전원 관리를 제공합니다. 모든 휴대용 장치의 경우 지속적인 전원 공급이 항상 문제입니다.
기타 소프트웨어 시스템은 지도 및 전장 레이아웃, 항법 정보, 화력 및 장애물 계획 지원 및 보고, 군수 계획 지원 및 추적, 인력 목록 및 일정, 온라인 컴퓨터 참조 자료를 제공합니다.
시스템 업그레이드와 응용 소프트웨어 개발을 용이하게 하기 위해 Land Warrior의 웨어러블 컴퓨터는 개방형 아키텍처를 채택합니다. 프로젝트 팀은 가능할 때마다 상용 기성품(COTS) 구성 요소를 사용하여 아키텍처를 구축합니다. 그렇지 않으면 "연통 시스템"이 됩니다.
그러나 모든 육상 전사가 동일한 장비를 가지고 있는 것은 아닙니다.
표준화된 장비 외에도 분대장은 손목에 꼭 맞는 키보드가 달린 휴대용 모니터를 착용합니다. 이러한 장치를 사용하면 SINCGARS 호환 라디오를 통해 상사에게 전송되는 문자 메시지를 편집할 수 있습니다.
2. Ideal Force Warrior
OFW 프로젝트는 Land Warrior 프로젝트를 개선한 것으로, 웨어러블 컴퓨터도 개발하고 있습니다. 이 프로젝트에서 컴퓨터는 군인의 피부의 거의 일부입니다. 그 목표는 군인들에게 그 존재를 보이지 않게 만드는 것입니다.
OFW를 사용하는 엔지니어의 가장 큰 과제 중 하나는 추가 열을 발생시키지 않고 컴퓨터에 충분한 전력을 공급하는 것입니다. 더 많은 열이 발생할수록 군인이 적 센서에 의해 감지되기가 더 쉬워집니다. 전문가들은 군인들이 적 센서의 주의를 끌지 않도록 전투복을 사용하여 열을 발산하고 불규칙한 모양의 전기 장치를 설계하는 방법을 조사하고 있습니다.
휴대용 컴퓨터의 일종인 웨어러블 컴퓨터는 배터리 수명이 짧다는 일반적인 문제를 피할 수 없습니다. 군인 시스템 엔지니어들은 공기 배터리(공기와 물만 필요하지만 아직 안정적이지 않음) 및 연료 전지(전망은 좋지만 연료 안정성이 아직 보장되지 않음)와 같은 몇 가지 신기술을 검토하고 있습니다. OFW의 수석 시스템 엔지니어인 Andy Taylor는 Transmeta의 Crusoe 프로세서가 웨어러블 컴퓨터에 매우 적합하다고 믿습니다. 이 프로세서는 작고(최신 TM5900의 크기는 1/4 정도라고 생각합니다), 가벼우며 성능을 거의 소모하지 않습니다. 다른 프로세서처럼 일부 불필요한 애플리케이션에 대한 지원을 제공할 필요가 없기 때문입니다. 최신 Crusoe 프로세서 TM5900의 작동 주파수는 800~1GMHz입니다.
미래의 웨어러블 컴퓨터에는 얼굴 인식 및 언어 번역 기능도 탑재될 것입니다. Taylor는 웨어러블 컴퓨터가 결국 누군가가 말하는 것(예: 힌두어 또는 페르시아어)을 해석한 다음 이를 텍스트 형식이나 컴퓨터 음성으로 영어로 시스템에 입력할 수 있기를 바라고 있습니다.
이번 프로젝트에는 육군 통신전자지휘센터는 물론 DARPA 등 거의 모든 육군 연구기관이 참여하고 있다.
웨어러블 컴퓨터의 핵심 기술
1. 옷에 케이블을 엮는 것
군인 시스템 전문가들은 몇 가지 특별한 방법을 사용하여 케이블과 광섬유를 직물로 엮어 웨어러블 컴퓨터가 케이블과 광섬유로 인해 추가 무게를 추가하거나 추가 공간을 차지할 필요가 없도록 합니다. 이 특수 패브릭을 사용하면 전사는 몇 단계만 거치면 특정 상황에서 필요한 작업을 수행할 수 있습니다.
Natick Soldier Systems Center의 개인 보호 그룹, OFW 기술 프로그램 사무국, Fort Monmouth의 통신 및 전자 지휘 센터는 다른 여러 군대, 대학 및 산업 조직과 함께 여러 섬유 분야에서 Collaborate를 진행하고 있습니다. 위의 목표를 달성하기 위한 기반 프로젝트.
잠재적인 솔루션에는 해군 대학원의 다중 대역 안테나 조끼가 포함됩니다. 이 조끼를 사용하면 기존 무선 안테나를 군인의 등에 묶을 수 있습니다. 이 안테나의 주파수 범위는 30~500MHz입니다. 눈에 보이는 기능이 없는 초광대역 안테나를 사용할 경우 작동 주파수는 300~2000MHz입니다.
2. 평면 커넥터
현재 랜드워리어 컴퓨터에 장착된 원형 커넥터는 크기가 크고 가격이 비싸며, 핀 플러그를 사용하기 때문에 특히 손상되기 쉽습니다. Expont Corporation(OFW 프로젝트 첫 번째 단계의 두 주요 기술 통합업체 중 하나)과 Thor Electronics는 기존 플러그를 대체할 평면 패널 핀리스 커넥터를 개발하고 있으며, 이는 Land Warrior 프로젝트에서 커넥터 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
이 사각형 커넥터의 프로토타입은 거의 평면형(휴대용 장치의 가벼움을 위해서는 전자 부품이 낮은 단면적 특성을 가져야 함, 즉 평면형 부품)이며 플러그와 소켓이 쉽게 닫힐 수 있으며, 빠른 연결 해제도 가능합니다. 패브릭 기반 버스나 기존 케이블을 사용할 수 있습니다.
또한 필라델피아에 있는 미국경쟁력연구소(산업계와 학계로 구성)에서도 평면 커넥터와 케이블을 연구할 예정이다. 상용 기성품(COTS)이 생산 비용을 절감하는 강력한 도구가 될 것으로 예상됩니다.
3. 하이브리드 광섬유
군인 시스템 관계자는 복잡한 외부 케이블을 제거하고 센서와 전자 장치를 더욱 분산시키는 열쇠는 케이블에 있다고 말합니다. 직물에 직접 직조됩니다. Photonics Experimental Corporation과 Philadelphia의 Textile Institute는 광섬유와 구리 케이블을 직물에 촘촘하게 짜기 위해 노력하고 있습니다. 이러한 기술을 사용하면 대량 생산 단계에서 전선과 광섬유/전자 시스템이 군인 유니폼에 직접 직조될 것입니다.
그러나 일반 케이블과 광섬유를 직물로 엮는 데는 여전히 문제가 있다. 왜냐하면 직물의 구성은 광섬유나 케이블과 달리 물리적, 기계적이기 때문이다. 또한, 광섬유는 구부릴 때 파손되기 쉽고, 금속 케이블은 구부릴 때 피로해지기 쉽습니다.
필라델피아 섬유 연구소의 연구자들은 광섬유의 기계적 특성을 연구하고 있으며, 이러한 특성을 바탕으로 광섬유와 전도성 실로 엮을 수 있는 직물을 개선하고 있습니다. 섬유 전문가들은 개선을 통해 상당수의 광섬유를 마음대로 구부릴 수 있다고 믿습니다.
전자 부품을 전투복에 통합하는 데 있어 또 다른 어려움은 '바늘 없는 바느질' 기술입니다.
4. 광섬유 키보드
Land Warrior 병사 제어 장치와 같은 무겁고 부피가 큰 장비를 견뎌야하는 병사들을 구하기 위해 영국 WRONZ는 A "소프트 스위치" 패브릭 키보드를 개발했습니다. 키보드는 매우 민감하며 BDU(Battle Duty Unit)의 슬리브에서 작동할 수 있으며 겉옷에 완벽하게 통합될 수 있습니다. 이 키보드는 전통적인 PC 키보드와 마찬가지로 키의 압력을 감지하여 작동하며 전장에서 사용할 수 있습니다. 랜드워리어 프로젝트에 사용되는 솔저 컨트롤 유닛은 가슴 부분에 위치한 박스형이다. 기능을 분해해 의류에 접목시키면 무게를 대폭 줄일 수 있다.
작업을 단순화하기 위해 전투복 소매의 키보드 영역은 특정 군사 기능을 위한 일부 인터페이스로 설계됩니다. 동시에 직물 기반 데이터 버스는 물론 키보드와 제어 구성 요소 사이에 신호를 전달하는 데 필요한 연결도 설계됩니다.
추신
미래의 군인들은 점점 더 컴퓨터에 의존하게 될 것이며, 웨어러블 컴퓨터는 의심할 여지 없이 가벼움이 요구되는 가장 적합한 장치입니다. . 현재의 웨어러블 장치는 여전히 성능 및 기능적 액세서리가 크게 향상되었지만 이것이 전장에서의 대규모 적용을 방해하지는 않습니다.
현재의 기술 수준으로는 미니 컴퓨터를 제작하는 것이 어렵지 않습니다. 어려운 점은 군인들이 그 존재감을 느낄 수 없지만, 상황인식과 전투능력, 생존성을 높이기 위해 언제든지 사용할 수 있도록 전체 개인 장비 시스템과 컴퓨터를 통합하는 방법이다.