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未来战争单兵柔性装备：智能头盔

无线电工程 2023年

作者：赵鹤然严义君黄维曹中复王诗兆刘笛蔡玉辉陈明祥辽宁省柔性电子微纳集成系统重点实验室中国电子科技集团公司第四十七研究所西北工业大学柔性电子研究院武汉大学动力与机械学院华中科技大学机械科学与工程学院

柔性电子具有轻、薄、柔的物理特性，具备在有限异形空间内弯折共形、贴合人体表面实现可穿戴以及在低重量水平实现高密度集成的能力，是未来战争中实现单兵装备轻量化、柔性化、智能化的关键技术途径。本工作介绍了柔性智能电子头盔为... 详细信息

柔性电子具有轻、薄、柔的物理特性，具备在有限异形空间内弯折共形、贴合人体表面实现可穿戴以及在低重量水平实现高密度集成的能力，是未来战争中实现单兵装备轻量化、柔性化、智能化的关键技术途径。本工作介绍了柔性智能电子头盔为应对复杂多变战场环境的最新发展趋势，归纳了柔性头盔拓展士兵作战能力的六大辅助功能，包括士兵生命体征监测、士兵异常状态预警、特殊战场环境应对调节、战场环境感知增强、战场环境异常监测以及天地一体化信息网络。分析并探讨了柔性智能单兵头盔的优势与挑战，展望了未来发展方向。

关键词：柔性电子智能头盔单兵装备轻量化健康监测战场通讯

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个性化智能骑行头盔设计研究

个性化智能骑行头盔设计研究

作者：潘晓港河北科技大学

学位级别：硕士

在2022年全国道路交通事故中,每小时就会有5名电动自行车骑行者因骑行不规范导致事故受伤。目前,市场上的骑行智能头盔普遍存在功能缺乏、用户体验差、实用性低等问题,有待进行优化设计。本文以智能头盔产品为研究对象,利用现代工业设... 详细信息

在2022年全国道路交通事故中,每小时就会有5名电动自行车骑行者因骑行不规范导致事故受伤。目前,市场上的骑行智能头盔普遍存在功能缺乏、用户体验差、实用性低等问题,有待进行优化设计。本文以智能头盔产品为研究对象,利用现代工业设计的方法和模块化的设计理念,设计一款为适应不同领域工作需求的功能型智能头盔。本文首先分析智能头盔产品的属性和用户需求,运用可奈模型(KANO模型)对用户需求进行分类和量化,确定智能头盔用户需求的质量特性。根据不同用户的需求,提出智能头盔系统的总体方案设计,包括功能设计、个性化设计和交互设计。接着,对智能头盔设计的可行性进行了分析,从技术要素、定制内衬、产品外观三要素和市场可行性四个方面进行了探讨。通过一款个性化智能骑行头盔为例,展示了本文的设计实践过程,包括交互流程、功能设计、外观设计、内部结构和手机APP界面设计。本文旨在为智能头盔的研究与设计提供一种新的思路和方法,对个性化智能头盔进行系统地设计创新研究与设计实践。

关键词：智能头盔 KANO模型个性化需求交互设计

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基于VRU安全防护的智能头盔研究

基于VRU安全防护的智能头盔研究

作者：陈佳湖南大学

学位级别：硕士

随着经济的不断发展,汽车保有量持续上升,提高了交通的整体便利性,但同时交通事故的数量也不断增加。在事故中,两轮车驾驶员等属于VRU(Vulnerable Road User)群体,即易受伤道路使用者,受伤较为严重,甚至危及生命。传统的头盔只能在发生... 详细信息

随着经济的不断发展,汽车保有量持续上升,提高了交通的整体便利性,但同时交通事故的数量也不断增加。在事故中,两轮车驾驶员等属于VRU(Vulnerable Road User)群体,即易受伤道路使用者,受伤较为严重,甚至危及生命。传统的头盔只能在发生事故时,对头部起到一定的保护作用,并不能减少交通事故的发生。为了对VRU群体实现更好的保护,需要在事故发生之前进行预防,在可能发生交通事故的时候,及时采取制动,避免发生交通事故,降低事故中人员损伤,保证交通顺利运行,保障社会稳定。本文的研究目的是通过将传统的头盔与智能技术相结合,形成智能头盔,在相关的道路场景中为两轮车与汽车提供相应的信息,提前采取措施,避免发生交通事故,解决了事故发生时VRU群体受伤严重的问题,对驾驶员进行了保护,同时提高了交通运行效率。本文研究的智能头盔系统是一个具有多功能交叉融合的复杂系统,包含通信技术、控制技术及定位技术等多个领域。本文所做的研究主要采用软硬件相结合的方法,并利用仿真软件进行仿真实验,最终设计道路试验对智能头盔系统功能进行验证。该系统主要分为头盔端和汽车端,为了更好的实现信息的互联互通,主要应用V2X技术,提高了在各种复杂环境下的感知能力。针对智能头盔需要实现的相关功能,定位技术选择RTK亚米级定位技术进行定位,具备较高定位精度,通讯技术采用PC5通讯协议,并根据具体的要求进行硬件选型,同时对硬件进行调试等操作,然后进行智能头盔系统的软件设计,实现信息互通。在仿真软件Matlab和Prescan里面进行联合仿真,结合Euro-NCAP里面的相关场景规定,进行场景建模,对相关参数进行设置,建立控制策略模型,运行仿真,查看相关仿真动画并提取仿真数据,对结果进行相关分析。在实际道路工况下,按照仿真场景一工况选择道路进行试验,得出相关试验数据,并与仿真结果进行比较,分析相关功能的实现效果,对结果进行相应分析。本文研究的智能头盔系统,根据两轮车与汽车之间的相对距离,对驾驶员进行不同等级的预警,便于驾驶员及时采取相应操作,避免交通事故的发生,对VRU群体起到了保护作用,具有一定的实用性与价值性,并对两轮车与四轮车的交通事故碰撞研究有一定的现实意义。在未来的发展及应用中,结合相关政策,该系统可降低VRU群体的受伤率,并得到广泛的应用。

关键词： VRU群体智能头盔 V2X技术 RTK亚米级定位 PC5通讯

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单兵智能头盔的多模态交互评估与设计

单兵智能头盔的多模态交互评估与设计

作者：王雪鹏湖南大学

学位级别：硕士

随着战争数字化和网状化的演变,用高科技手段武装起来的数字化士兵系统可能成为未来作战的基础和支撑,即每个单位都将作为智能终端参与作战。同时,由于作战和救援场景中存在高温、多尘、多源干扰等复杂工况,作战人员可能会面临环境识别... 详细信息

随着战争数字化和网状化的演变,用高科技手段武装起来的数字化士兵系统可能成为未来作战的基础和支撑,即每个单位都将作为智能终端参与作战。同时,由于作战和救援场景中存在高温、多尘、多源干扰等复杂工况,作战人员可能会面临环境识别、路线选择等方面的信息感知障碍,而指挥中心则有可能存在对作战人员状态的感知障碍。在此情况下,头盔作为关键单兵装备,能够依靠传感器和通信技术的集成,实现关键信息获取、战场态势感知、战术通信改善等功能,因此,单兵头盔的智能化和多模态融合需求显著。为了全面评估单兵智能头盔性能并发掘现有方案中存在的问题和不足,多模态交互评估作为一种系统性的评估方法能够发挥重要作用。本文将基于以上问题,探讨单兵智能装备的多模态交互评估与设计。首先,利用层次分析法和德尔菲法确定35个多模态交互的系统要素,并建立多模态交互评价UDI模型。该模型能够输出客观且量化的评估结果并能够在评估时考虑交互成本的影响,避免由于多模态简单集成而导致用户认知负荷上升或设备集成成本上升的问题。其次,基于多模态交互评价UDI模型以及单兵智能头盔的使用场景和交互特点,完成其多模态组合交互的评价,并最终基于实验结论,实现对单兵智能头盔的优化设计并提出其交互模态灵活配置的解决方案。交互评价测试设定身体姿态、交互模态和工况三组变量,在三因素实验中采集了多模态交互任务绩效数据和用户感知数据,并利用方差分析、成对比较等数据分析方法研究交互指标与变量之间的关联性和影响度。最后,基于上文结论,本文提出单兵智能头盔的分体式设计方案,以期为未来我国单兵装备的设计提供参考。本研究在当前战争的发展背景下,针对单兵智能装备中存在的信息感知和状态感知障碍,探讨单兵智能头盔的多模态交互评估与设计。基于使用层次分析法建立多模态交互评价UDI模型,并完成对单兵智能头盔的多模态组合交互的评价和优化设计方案。该研究成果可能为单兵智能头盔的优化设计提供解决思路。

关键词：网状化战争智能头盔多模态交互交互评价优化设计

基于认知心理学的具有安全监控功能的智能头盔显示系统

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基于认知心理学的具有安全监控功能的智能头盔显示系统

作者：杨晓莹东南大学

学位级别：硕士

目前，随着现代传感器技术的不断发展，人们可以更好地利用各种智能设备获取信息和数据，智能头盔早已被广泛应用于交通行驶、工业生产、军事活动等领域诸多领域，它已成为了众多场景下不可或缺的防护装备。但是，由于人们对信息的认知... 详细信息

目前，随着现代传感器技术的不断发展，人们可以更好地利用各种智能设备获取信息和数据，智能头盔早已被广泛应用于交通行驶、工业生产、军事活动等领域诸多领域，它已成为了众多场景下不可或缺的防护装备。但是，由于人们对信息的认知水平的限制，信息获取困难、认知加工和信息传递受阻等原因造成的安全事故也频繁发生。此外，当前大部分的智能头盔研发和研发都集中在硬件和功能集成上，忽视了与头盔相连的后台监测系统的人机界面设计，从而使监控界面操作难度大、误操作频繁、操作效率低等问题，容易产生安全风险。　　本文来源于东南大学项目“智能工业防控安全帽设计”项目，希望能够基于用户在监控环境下的认知特性并结合认知心理学理论，设计出一套应用于煤矿、建筑工地等场景的监控系统界面。通过建立认知心理学与界面设计的联系，减少因界面信息设计与用户认知模型不符而导致的人因失误情况，并确保人机界面设计的认知负荷始终在合理范围。论文主要研究内容与创新点如下：　　1. 首先进行了认知心理学与界面设计的相关研究，从中分析提取可指导智能头盔监控系统界面设计的内容。　　2. 在分析监控作业下的监控员认知机制基础上，提出基于认知心理学的智能头盔监控系统界面设计原则，包括针对人的感知特性界面设计原则、针对人的注意特性界面设计原则、针对人的记忆特性界面设计原则和针对人的反应特性界面设计原则四方面。　　3. 对监控系统的信息结构和各子系统模块功能展开了分析研究，并以此明确了系统界面的设计内容，依据界面设计原则进行多种方案设计，分析得出最佳布局方案，并完成所有界面的视觉设计。　　4. 基于NASA-TLX的改进量表、SUS可用性量表和GOMS交互量化评估对智能头盔监控系统界面进行了综合评价，通过对原系统界面与改进的系统界面实验数据对比分析，验证基于认知心理学理论的界面设计原则可行性同时辅助后续界面的迭代设计，并对迭代后的界面再次评估，完成系统界面设计实践。

关键词：智能头盔显示系统认知心理学界面设计可用性评价

智能头盔在森林火灾扑救中的应用--以八达岭林场为例

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森林防火 2023年第2期41卷 29-31页

作者：李文利卓丹丹付琼八达岭林场管理处北京102102

探索了智能头盔在林场扑火队训练和森林火灾扑救等方面的应用,结果可知智能头盔在基层国有林场管理过程中具有可靠性高、功能扩展性强和任务辅助效率高等优势,可有效解决现场森林火灾扑救人员实时监控难题,提高森林扑火队火场指挥和扑... 详细信息

探索了智能头盔在林场扑火队训练和森林火灾扑救等方面的应用,结果可知智能头盔在基层国有林场管理过程中具有可靠性高、功能扩展性强和任务辅助效率高等优势,可有效解决现场森林火灾扑救人员实时监控难题,提高森林扑火队火场指挥和扑救能力。

关键词：智能头盔森林火灾扑救应急应用安全决策

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定时监测骑手体温的智能头盔系统设计

现代计算机 2022年第4期28卷 101-106,111页

作者：刘静琦周振虎时飞阮煜婕刘静波袁瑞奇南京工程学院信息与通信工程学院南京211167

为提高监测外卖骑手体温的效率,实现远程定时监测外卖骑手体温要求,设计了一种可以监测体温的智能头盔系统。系统采用STM32F103RCT6为主控芯片,非接触式红外测温传感器MLX90614测量体温,GPS模块获取经纬度等位置信息,数据通过WIFI模块ES... 详细信息

为提高监测外卖骑手体温的效率,实现远程定时监测外卖骑手体温要求,设计了一种可以监测体温的智能头盔系统。系统采用STM32F103RCT6为主控芯片,非接触式红外测温传感器MLX90614测量体温,GPS模块获取经纬度等位置信息,数据通过WIFI模块ESP8266传输至云平台,采用中移动OneNET作为物联网云平台构建远程访问与控制系统,该系统在网页端可实时接收测量的数据,并且可以发送控制指令,设定定时监测的时间间隔。实际测试表明,智能头盔系统与OneNET云平台组成了远程定时监测体温的应用系统,相比于传统的测量方法,该系统数据传输可靠,可视化应用界面简洁实用,具有较好的实用性。

关键词：体温测量非接触红外测量物联网云平台智能头盔

基于UWB定位技术的作业风险管控智能终端设备研究

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电测与仪表 2024年第2期61卷 210-215页

作者：曾纪钧沈桂泉张金波广东电网有限责任公司广州510600

针对室内施工作业点多面广、作业环境复杂多样无法收到GPS信号从而不能对施工人员精准定位,容易引发现场工作人员误入危险点的情况,设计了作业风险管控终端设备,包括智能头盔和室内定位系统。将定位标签集成在智能头盔上,在需要作业的... 详细信息

针对室内施工作业点多面广、作业环境复杂多样无法收到GPS信号从而不能对施工人员精准定位,容易引发现场工作人员误入危险点的情况,设计了作业风险管控终端设备,包括智能头盔和室内定位系统。将定位标签集成在智能头盔上,在需要作业的现场安装基站,基于UWB定位技术实现对室内作业人员的定位。同时,智能头盔还具备通讯、行为识别等功能,室内定位系统具备电子围栏与预警功能。当发现人员越界时,通过蜂鸣器或者其他音频设备进行预警,并同时将位置信息传送到平台,加强了安全管控,降低了作业风险。实现室内精准定位功能、电子围栏和安全预警功能。

关键词：超宽带定位智能头盔风险管控室内定位

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基于符号学的智能头盔语义设计研究

上海包装 2023年第7期 30-32页

作者：洪思展吴凡贺欢黄浩文广州软件学院广东广州510980

近年来,伴随着5G、VR、AR等技术的迅速发展,具有蓝牙通话、佩戴检测、碰撞检测、自感应尾灯等核心安全功能的智能头盔横空出世,广泛受到消费者的喜爱。从符号学的产品语义角度出发,阐述了头部保护装置的发展历史、功能属性以及文化属性... 详细信息

近年来,伴随着5G、VR、AR等技术的迅速发展,具有蓝牙通话、佩戴检测、碰撞检测、自感应尾灯等核心安全功能的智能头盔横空出世,广泛受到消费者的喜爱。从符号学的产品语义角度出发,阐述了头部保护装置的发展历史、功能属性以及文化属性;结合符号学使用情景下的造型语义、色彩语义、图案语义等,对智能头盔的语义运用进行了分析;对智能头盔的AR技术整合和未来设计方向进行了探索与展望。

关键词：智能头盔符号学产品语义学产品设计 VR AR