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未来战场将向数字化方向发展，战斗单兵装备成为信息化战场的基础节点，计算机则是战斗单兵装备信息化的“心脏”，为士兵提供 C4ISR（Command,Control,Communications,Computers,Intelligence,Surveillance and Reconnaissance）能力,即指挥、控制、通信、计算机、情报、监视与侦察能力，使单兵与整个数字化战场连接起来，成为数字化战场、数字化部队的基本组成单元。
单兵有多种，如第一线的战斗单兵、特种部队的侦察单兵、航空等远程火力的前哨单兵、装备技术保障的维修单兵……，不同单兵对单兵计算机有着不同要求。本文以战斗单兵为主探讨单兵对计算机的需求，并兼顾其他单兵的共性要求。
单兵计算机是20世纪90年代中期开始出现的一种新型电脑。单兵计算机追求以人为本，要使计算机适应人而不是让人去适应计算机，使其更智能化，一致和连续地辅助士兵战斗。单兵计算机应采用多通道交互技术，能主动感觉到士兵的状况和环境变化，能了解士兵的精神状态，并可自主地作出适当响应，自动辅助或提醒士兵。为此，先进的交互方式成为单兵计算机最具挑战性的课题之一。
机动性
质量——最轻，体积——最小，耗能—— 最低。可以用外形尺寸、功率消耗、总体质量等定量指标衡量，还要加上非双手操作等定性要求。
穿戴性
单兵计算机需要穿戴在士兵身上执行战斗任务，其穿戴性主要从以下几方面考虑：
——各部件在人体上的布局（安装位置）；
--各部件不影响人的不同活动；
——各部件分布在人体不同部位的质量的平衡；
——各部件的热耗散对人体的影响；
——穿戴者的整体外观；
——对各部件的操作控制。
网络
单兵计算机一般很少在独立场合下工作，它的网络能力在实际应用中非常突出。其主要要求是具有无线传输能力、拓扑结构无中心随机自组能力、传输越障（楼群、地下室、丛林等）能力。网络节点数不少于9个。单兵计算机的网络能力一般由如下指标衡量：
数据传输速度；不同障碍下的数据通信距离；网络连接的可靠性。
环境
其工作温度应能达到-10℃～55℃，贮存温度达到-30℃～60℃，海拔高度达到0～3km。
牢固性
耐水，抗冲击和意外坠落（1.5m高自由跌落在水泥地上）,无故障工作时间不少于7 000小时。
硬件结构
一个完整的计算机系统主要由以下几部分组成：微处理器单元、存储器单元和各种类型的外围设备，各部分之间由总线相连。
计算机的输入和输出采用USB接口，具有通用、高速、可扩展、热插拔特性，提高计算机的集成度。目前一些样机采用的主模块基本是嵌入式系统，但单兵计算机不应归属于嵌入式系统，这类主模块并不适合单兵计算机。所以应开发专用于单兵计算机的主模块或类似组件。
操作命令的输入方式不宜用键盘，应用语音、触摸屏、手写板以及快捷键方式，因为战斗中士兵的双手需要时时紧握武器。士兵的指令平时主要用语音；战场静默时用触摸屏；手写板只是备用设备。
目前单兵计算机还都是采用传统的标准配件，这给单兵计算机小型化、可靠性等带来困难,所以急需研制适合单兵计算机的标准配件，这样才能降低单兵计算机开发和制造难度，降低成本。
进一步，未来单兵计算机应采用柔软材料（或部件）制成，与军服融为一体。目前国外在研究聪明织物（Smart Fabric）和“软印制板”方面已取得了一些成果。中国科学院也已研制出超双疏性界面材料，经过这种材料处理过的织物可以防水、防油、防污，透气性好，脏了只要用水冲洗就干净了，还具有杀菌、防辐射、防霉等功能。将聪明织物与超双疏性界面材料结合起来甚为理想，到那时，单兵计算机就可以变成真正的穿戴计算机（Wear Compt），携行舒适、方便。
显示器应采用头戴式，这是单兵计算机与普通计算机在硬件构成上的主要区别之一。它支持了单兵计算机的独特人机交互方式，适于运动状态中使用。
计算机外设系统包括摄像头、耳机、话筒、手写板、触摸屏、电台、GPS、环境传感器和人体生理参数传感器等。摄像头、触摸屏在武器上，耳机、话筒在头盔上，手写板在衣袋里，电台、GPS和计算机在一起，环境传感器和人体生理参数传感器在武器或单兵身上。其他种类的单兵根据需要配置系统。一般说来，输入接口类型可以包括RS232串口（供手写板、无线通信设备、 GPS使用）、1个USB接口（摄像头）及用于连接耳机和话筒的ISA总线音频接口。但由于多种外设不是同时工作，总线的12Mbytes带宽是够用的。可以考虑应用USB作为外围设备的统一总线，对于单兵计算机的可裁剪设计特性提供有效的硬件支持。
软件
目前国际上单兵计算机的操作系统主要采用桌面机系统和嵌入式系统，一般更倾向于采用Linux，或基于Linux的嵌入式系统。但桌面机模式和一般嵌入模式不能很好地支持单兵计算机特征和功能，所以应该探索和研究全新概念的单兵计算机操作系统、软件支持和计算环境。单兵计算机是近几年才兴起的研究热点，所以对单兵计算机软件支持系统方面的研究相对薄弱，有许多问题亟待解决。软件的研究应考虑单兵计算机的以下特殊背景：
（1） 单兵计算机的超微型化、轻型化和可穿戴性决定了它是一个资源非常受限的平台，而单兵计算机的某些性质和应用决定了单兵计算机是非常消耗资源的，单兵计算机本身资源不能满足要求。
（2） 单兵计算机应具备无需用手的操作性能，需要新的人机交互方式和操作模式的支持。语音输入是单兵计算机最重要和最有潜力的输入技术之一，但现在还存在识别速度、识别正确率等问题，特别是噪声环境下的识别率还不够理想。
（3） 根据环境和任务的改变，单兵计算机需要动态更新硬件和软件配置。不同兵种的单兵需用不同的单兵计算机，战斗单兵计算机应成为其他各种单兵计算机的基础机型。
（4） 未来单兵计算机可能是在一个“无处不在的计算”环境中运行。“泛算” 模式和它的发展将对单兵计算机未来的运作框架和支持模式有着重大的影响，成为单兵计算机软件支持系统研究的重点之一。
（5） 单兵计算机具有高度的移动性，使其必然需要依靠移动通信，但移动通信条件受限，例如可用性、带宽、不对称性及可靠性等限制。
（6） 网络是扩充单兵计算机资源的主要途径，但这要解决好移动通信、计算和存储负担的分配问题，特别是在现有移动通信条件受限的情况下，还不能过分依赖网络。
（7） 抗干扰、防病毒。
（8） 恶劣使用环境下的稳定性。
软件模块组成：
——GIS（地理信息系统）及GPS模块；
——视频采集及压缩、解压缩模块；
——语音采集及压缩、解压缩模块；
——语音控制模块；
——加密解密的通信发射接收模块；
——手写识别模块；
——组网通信模块；
——数据库管理模块。
计算机处理能力
由于特殊场合的需要，单兵计算机要具有较高的处理能力，主要从以下方面衡量：
——文字图表处理能力；
——对语音的压缩与解压缩的速度和重现能力；
——对图像的压缩与解压缩的速度和重现能力；
——对地图修订处理能力，能与上级共享战场态势，进行图上折线、直线里程计算；
——浮点处理能力；
——单位时间执行指令数；
——提示能力（上级有命令下达时、友邻呼叫时、使用者注意力不集中时）；
另外，单兵计算机还应能通过电台以静态图像方式向上级发送信息，应能嵌入GPS，综合定位定向。
电源
随着电子器件超微型化的发展，单兵计算机愈趋微型化、轻型化，然而电池所占比重却愈趋增大。例如，美国卡内基-梅隆大学（承担美军维修单兵计算机和侦察单兵计算机研制的单位）的VuManl的电池占系统总质量的 20%，VuMan2的电池占系统总质量的50%，Navigatorl的电池竟然占系统总质量的70%。由此可见，电源成了单兵计算机微型化、轻型化的主要障碍。单兵计算机的坚固性决定了它要消耗更多的电能，因此高效能源对单兵计算机显得尤为重要。目前单兵计算机所用电源主要是电池，但在短时间内，电池在体积、质量和容量方面不会有很大的改进。现在能量密度高的电池，除了采用锂电池外，还出现了一种纳米电池。
对于单兵计算机的能源问题需要从两个方向进行研究。合理利用能源是解决问题的途径之一，如选用节能的处理器及其他器件，以尽量减少对硬件配置的要求。未来，除了高效微型电池之外，可利用的能源就是体能发电了。麻省理工学院和英国科学家研究的鞋式发电系统，利用人行走产生的能量发电，是很好的思路。◆ (编辑/樵 夫)
单兵有多种，如第一线的战斗单兵、特种部队的侦察单兵、航空等远程火力的前哨单兵、装备技术保障的维修单兵……，不同单兵对单兵计算机有着不同要求。本文以战斗单兵为主探讨单兵对计算机的需求，并兼顾其他单兵的共性要求。
单兵计算机是20世纪90年代中期开始出现的一种新型电脑。单兵计算机追求以人为本，要使计算机适应人而不是让人去适应计算机，使其更智能化，一致和连续地辅助士兵战斗。单兵计算机应采用多通道交互技术，能主动感觉到士兵的状况和环境变化，能了解士兵的精神状态，并可自主地作出适当响应，自动辅助或提醒士兵。为此，先进的交互方式成为单兵计算机最具挑战性的课题之一。
机动性
质量——最轻，体积——最小，耗能—— 最低。可以用外形尺寸、功率消耗、总体质量等定量指标衡量，还要加上非双手操作等定性要求。
穿戴性
单兵计算机需要穿戴在士兵身上执行战斗任务，其穿戴性主要从以下几方面考虑：
——各部件在人体上的布局（安装位置）；
--各部件不影响人的不同活动；
——各部件分布在人体不同部位的质量的平衡；
——各部件的热耗散对人体的影响；
——穿戴者的整体外观；
——对各部件的操作控制。
网络
单兵计算机一般很少在独立场合下工作，它的网络能力在实际应用中非常突出。其主要要求是具有无线传输能力、拓扑结构无中心随机自组能力、传输越障（楼群、地下室、丛林等）能力。网络节点数不少于9个。单兵计算机的网络能力一般由如下指标衡量：
数据传输速度；不同障碍下的数据通信距离；网络连接的可靠性。
环境
其工作温度应能达到-10℃～55℃，贮存温度达到-30℃～60℃，海拔高度达到0～3km。
牢固性
耐水，抗冲击和意外坠落（1.5m高自由跌落在水泥地上）,无故障工作时间不少于7 000小时。
硬件结构
一个完整的计算机系统主要由以下几部分组成：微处理器单元、存储器单元和各种类型的外围设备，各部分之间由总线相连。
计算机的输入和输出采用USB接口，具有通用、高速、可扩展、热插拔特性，提高计算机的集成度。目前一些样机采用的主模块基本是嵌入式系统，但单兵计算机不应归属于嵌入式系统，这类主模块并不适合单兵计算机。所以应开发专用于单兵计算机的主模块或类似组件。
操作命令的输入方式不宜用键盘，应用语音、触摸屏、手写板以及快捷键方式，因为战斗中士兵的双手需要时时紧握武器。士兵的指令平时主要用语音；战场静默时用触摸屏；手写板只是备用设备。
目前单兵计算机还都是采用传统的标准配件，这给单兵计算机小型化、可靠性等带来困难,所以急需研制适合单兵计算机的标准配件，这样才能降低单兵计算机开发和制造难度，降低成本。
进一步，未来单兵计算机应采用柔软材料（或部件）制成，与军服融为一体。目前国外在研究聪明织物（Smart Fabric）和“软印制板”方面已取得了一些成果。中国科学院也已研制出超双疏性界面材料，经过这种材料处理过的织物可以防水、防油、防污，透气性好，脏了只要用水冲洗就干净了，还具有杀菌、防辐射、防霉等功能。将聪明织物与超双疏性界面材料结合起来甚为理想，到那时，单兵计算机就可以变成真正的穿戴计算机（Wear Compt），携行舒适、方便。
显示器应采用头戴式，这是单兵计算机与普通计算机在硬件构成上的主要区别之一。它支持了单兵计算机的独特人机交互方式，适于运动状态中使用。
计算机外设系统包括摄像头、耳机、话筒、手写板、触摸屏、电台、GPS、环境传感器和人体生理参数传感器等。摄像头、触摸屏在武器上，耳机、话筒在头盔上，手写板在衣袋里，电台、GPS和计算机在一起，环境传感器和人体生理参数传感器在武器或单兵身上。其他种类的单兵根据需要配置系统。一般说来，输入接口类型可以包括RS232串口（供手写板、无线通信设备、 GPS使用）、1个USB接口（摄像头）及用于连接耳机和话筒的ISA总线音频接口。但由于多种外设不是同时工作，总线的12Mbytes带宽是够用的。可以考虑应用USB作为外围设备的统一总线，对于单兵计算机的可裁剪设计特性提供有效的硬件支持。
软件
目前国际上单兵计算机的操作系统主要采用桌面机系统和嵌入式系统，一般更倾向于采用Linux，或基于Linux的嵌入式系统。但桌面机模式和一般嵌入模式不能很好地支持单兵计算机特征和功能，所以应该探索和研究全新概念的单兵计算机操作系统、软件支持和计算环境。单兵计算机是近几年才兴起的研究热点，所以对单兵计算机软件支持系统方面的研究相对薄弱，有许多问题亟待解决。软件的研究应考虑单兵计算机的以下特殊背景：
（1） 单兵计算机的超微型化、轻型化和可穿戴性决定了它是一个资源非常受限的平台，而单兵计算机的某些性质和应用决定了单兵计算机是非常消耗资源的，单兵计算机本身资源不能满足要求。
（2） 单兵计算机应具备无需用手的操作性能，需要新的人机交互方式和操作模式的支持。语音输入是单兵计算机最重要和最有潜力的输入技术之一，但现在还存在识别速度、识别正确率等问题，特别是噪声环境下的识别率还不够理想。
（3） 根据环境和任务的改变，单兵计算机需要动态更新硬件和软件配置。不同兵种的单兵需用不同的单兵计算机，战斗单兵计算机应成为其他各种单兵计算机的基础机型。
（4） 未来单兵计算机可能是在一个“无处不在的计算”环境中运行。“泛算” 模式和它的发展将对单兵计算机未来的运作框架和支持模式有着重大的影响，成为单兵计算机软件支持系统研究的重点之一。
（5） 单兵计算机具有高度的移动性，使其必然需要依靠移动通信，但移动通信条件受限，例如可用性、带宽、不对称性及可靠性等限制。
（6） 网络是扩充单兵计算机资源的主要途径，但这要解决好移动通信、计算和存储负担的分配问题，特别是在现有移动通信条件受限的情况下，还不能过分依赖网络。
（7） 抗干扰、防病毒。
（8） 恶劣使用环境下的稳定性。
软件模块组成：
——GIS（地理信息系统）及GPS模块；
——视频采集及压缩、解压缩模块；
——语音采集及压缩、解压缩模块；
——语音控制模块；
——加密解密的通信发射接收模块；
——手写识别模块；
——组网通信模块；
——数据库管理模块。
计算机处理能力
由于特殊场合的需要，单兵计算机要具有较高的处理能力，主要从以下方面衡量：
——文字图表处理能力；
——对语音的压缩与解压缩的速度和重现能力；
——对图像的压缩与解压缩的速度和重现能力；
——对地图修订处理能力，能与上级共享战场态势，进行图上折线、直线里程计算；
——浮点处理能力；
——单位时间执行指令数；
——提示能力（上级有命令下达时、友邻呼叫时、使用者注意力不集中时）；
另外，单兵计算机还应能通过电台以静态图像方式向上级发送信息，应能嵌入GPS，综合定位定向。
电源
随着电子器件超微型化的发展，单兵计算机愈趋微型化、轻型化，然而电池所占比重却愈趋增大。例如，美国卡内基-梅隆大学（承担美军维修单兵计算机和侦察单兵计算机研制的单位）的VuManl的电池占系统总质量的 20%，VuMan2的电池占系统总质量的50%，Navigatorl的电池竟然占系统总质量的70%。由此可见，电源成了单兵计算机微型化、轻型化的主要障碍。单兵计算机的坚固性决定了它要消耗更多的电能，因此高效能源对单兵计算机显得尤为重要。目前单兵计算机所用电源主要是电池，但在短时间内，电池在体积、质量和容量方面不会有很大的改进。现在能量密度高的电池，除了采用锂电池外，还出现了一种纳米电池。
对于单兵计算机的能源问题需要从两个方向进行研究。合理利用能源是解决问题的途径之一，如选用节能的处理器及其他器件，以尽量减少对硬件配置的要求。未来，除了高效微型电池之外，可利用的能源就是体能发电了。麻省理工学院和英国科学家研究的鞋式发电系统，利用人行走产生的能量发电，是很好的思路。◆ (编辑/樵 夫)