關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)軍事應用的論文(2)
關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)軍事應用的論文篇二
《物聯(lián)網(wǎng)軍事應用價值研究》
摘要：物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，它是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)之后信息產(chǎn)業(yè)的又一重大里程碑。物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，對現(xiàn)有軍事系統(tǒng)格局產(chǎn)生了巨大沖擊。本文從戰(zhàn)場感知、武器裝備和后裝保障等三個方面對物聯(lián)網(wǎng)的軍事應用價值進行了討論，并結(jié)合美軍的“沙地直線”計劃和C4ISR系統(tǒng)，研究了物聯(lián)網(wǎng)的基礎網(wǎng)絡-傳感器網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、組織形式和具體實現(xiàn)，分析了物聯(lián)網(wǎng)在軍事應用中的潛優(yōu)勢，展望了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在未來戰(zhàn)場上的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);軍事應用;戰(zhàn)場感知;武器裝備;后裝保障
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2011)35-0000-0c
以互聯(lián)網(wǎng)為代表的計算機網(wǎng)絡技術(shù)是20世紀計算機科學的一項偉大成果。它給人們的生活帶來了深刻變化。然而，計算機網(wǎng)絡的功能再強大，信息再豐富，也終究是虛擬的，與人們所生活的現(xiàn)實是隔離的。在這“虛擬”和“現(xiàn)實”之間存在著深深的溝壑，呼喚一種新的事物來彌合。物聯(lián)網(wǎng)正是在這樣的背景下應運而生的全新網(wǎng)絡技術(shù)，它代表了計算機技術(shù)和通信技術(shù)的未來，是繼互聯(lián)網(wǎng)之后又一重大的科技創(chuàng)新。近幾年，RFID(Radio Frequency ID，射頻識別ID)、紅外傳感器、GPS等在我們身邊如雨后春筍般出現(xiàn)，昭示著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)是“通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)絡連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡”[1]。
1 物聯(lián)網(wǎng)在軍事應用中的價值
在未來戰(zhàn)爭中，物聯(lián)網(wǎng)將遍及每一個環(huán)節(jié)，從通信偵察系統(tǒng)到后勤保障系統(tǒng)，從軍事科學試驗到軍事裝備工程，每一個國防要素都可以接入到物聯(lián)網(wǎng)中，使每個要素及作戰(zhàn)單元都處于全信息和全數(shù)字化狀態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)擴大了未來作戰(zhàn)的時域、空域、頻域和能域，對國防建設各個領域?qū)a(chǎn)生深遠影響，引發(fā)一場劃時代的軍事技術(shù)革命和作戰(zhàn)方式的變革。
1.1物聯(lián)網(wǎng)將促進戰(zhàn)場感知精確化
物聯(lián)網(wǎng)提高了獲取目標信息的精確性，拓展了偵察的時域和空域，能有效引導火控系統(tǒng)實施精確打擊，并能顯著提高毀傷效果評估的準確性。
傳統(tǒng)技術(shù)條件下，戰(zhàn)場上的每一個作戰(zhàn)單元沒有賦予固定標識，無法進行精確定位，無法參與整個指揮控制系統(tǒng)的交互。通過使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，大到衛(wèi)星、導彈、飛機、艦船、坦克、火炮等裝備系統(tǒng)，小到單兵作戰(zhàn)裝備，每一個作戰(zhàn)要素都可以連接到物聯(lián)網(wǎng)中，使每個要素及作戰(zhàn)單元都處于全信息和全數(shù)字化狀態(tài)，并與指揮控制系統(tǒng)實時交互，形成完備的戰(zhàn)場態(tài)勢圖。在更高層次上實現(xiàn)戰(zhàn)場感知的精確化、系統(tǒng)化和智能化;把過去在戰(zhàn)場上需要幾小時乃至更長時間才能完成的處理、傳送過程，壓縮到幾分鐘、幾秒鐘，甚至同步;實現(xiàn)戰(zhàn)場實時監(jiān)控、目標定位、戰(zhàn)場評估、核攻擊和生物化學攻擊的監(jiān)測和搜索等功能;并通過大規(guī)模部署來有效避免偵察盲區(qū)，為火控和制導系統(tǒng)提供精確的目標定位信息。
1.2物聯(lián)網(wǎng)將推動武器裝備智能化
智能化武器受到了世界各軍事強國的高度重視，紛紛投入巨資予以研究與開發(fā)，其巨大的軍事潛能和超強的作戰(zhàn)功效，使其成為未來戰(zhàn)爭舞臺上一支不可忽視的力量。
未來的武器裝備通過接入到物聯(lián)網(wǎng)中，借助物聯(lián)網(wǎng)的感知和處理功能使其具備一定“判斷”能力，智能化水平更高。在不遠的將來，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點將實現(xiàn)全域交互。這種交互不僅存在于節(jié)點同服務器之間，還存在于節(jié)點之間。在這些技術(shù)支持下，具有一定信息獲取和信息處理能力的智能武器將變成現(xiàn)實。
1.3物聯(lián)網(wǎng)將加速后裝保障靈敏化
信息化條件下作戰(zhàn)對后裝保障的依賴性大大增強，物聯(lián)網(wǎng)為真正實現(xiàn)動態(tài)自適應后裝保障提供了解決途徑。
物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)后裝保障“靜態(tài)”到“動態(tài)”，“粗放”向“精細”轉(zhuǎn)變。目前，后裝保障存在著資源總量不足，卻在局部又有閑置浪費的問題，很大程度上源于管理方式上“靜”多“動”少、“粗”多“細”少，難以滿足用戶的多變需求和資源的精確配屬。通過物聯(lián)網(wǎng)可隨時獲得在儲、在運、在用物資的當前信息，在準確的地點、準確的時間向作戰(zhàn)部隊提供數(shù)量適當?shù)难b備與補給，避免多余的物資涌向作戰(zhàn)地域，造成不必要的混亂、麻煩和浪費。同時，能夠準確感知、實時掌握特殊物資運輸和搬運方面的限制，對操作人員技能、工具和設施的要求，物資更換和補充時間等。能根據(jù)戰(zhàn)場環(huán)境變化，預見性做出決策，自主協(xié)調(diào)、控制、組織和實施保障行動，實現(xiàn)自適應性的后裝保障能力。
物聯(lián)網(wǎng)能最大限度地提高補給線的安全性?；谖锫?lián)網(wǎng)的后裝保障體系，具有網(wǎng)絡化、非線性的結(jié)構(gòu)特征，具備很強的抗干擾和抗攻擊能力，不僅可以確切掌握物資從工廠運送到前線的全過程，而且還可以提供危險警報信息、給途中的車輛布置任務以及優(yōu)化運輸路線等。特別是可以把后裝保障行動與整個信息化戰(zhàn)場環(huán)境融為一體，實現(xiàn)后裝保障與作戰(zhàn)行動一體化，使指揮員隨時、甚至提前做出決策，顯著增強保障行動的靈活性和危機控制能力，全面保障后裝運輸安全。
2 傳感器軍事應用與物聯(lián)網(wǎng)
目前，物聯(lián)網(wǎng)的最初形式――“傳感器網(wǎng)”比較有代表性的軍事應用和研發(fā)項目有“沙地直線”系統(tǒng)、C4ISR系統(tǒng)、遙控戰(zhàn)場傳感器系統(tǒng)(Remote Battlefield Sensor System，簡稱 REMBASS-倫巴斯)、網(wǎng)絡中心戰(zhàn)(NCW，Network Centric Warfare )、智能塵埃(smart dust)、Smart -Its項目、行為習性監(jiān)控(Habitat Monitoring)項目等。
2.1“沙地直線”計劃
圖1 “沙地直線”計劃示意圖
2003年8月，DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency，美國國防部先進研究計劃局)實施的“沙地直線”計劃[5]就是典型的物聯(lián)網(wǎng)應用。以此計劃，他們開發(fā)了戰(zhàn)場探測的無線傳感器網(wǎng)絡項目――“沙地直線”系統(tǒng)，該系統(tǒng)可由飛機大規(guī)?？胀恫渴鸬綉?zhàn)場上，實現(xiàn)對各種目標的探測、分類和跟蹤。這個項目研發(fā)的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點是“超大規(guī)模智能塵埃節(jié)點”，具備探測、計算和通信功能，這個系統(tǒng)能夠散射電子絆網(wǎng)(tripwires)到任何地方，以偵測運動的高金屬含量目標。該系統(tǒng)還配置多種類型的傳感器，可從光、機械、熱、電場、磁、化學等6個方面來發(fā)現(xiàn)并判斷戰(zhàn)場上的車輛、武裝人員和非武裝人員及其位置信息。一旦某個或多個傳感器節(jié)點發(fā)現(xiàn)目標，便經(jīng)過無線路由迅速將數(shù)據(jù)傳遞給無線網(wǎng)關(guān);再由無線網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到衛(wèi)星網(wǎng)等無線網(wǎng)絡，最終傳送到情報分析中心?！吧车刂本€”計劃的示意圖如圖1所示。
2.2 C4ISR系統(tǒng)
C4ISR系統(tǒng)的目標是利用先進的技術(shù)，“為現(xiàn)代化戰(zhàn)爭設計一個集命令、控制、通信、計算、智能、監(jiān)視、偵察于一體的戰(zhàn)場指揮系統(tǒng)”[6]。C4ISR受到了軍事強國的普遍重視，并斥巨資研發(fā)。
傳感器網(wǎng)絡是物聯(lián)網(wǎng)的最初形式，同時也是C4ISR系統(tǒng)中監(jiān)視和偵察的主要手段。它由低成本、隨機分布的感知節(jié)點組成，其自組織性和容錯能力使其不會因為某些節(jié)點的損壞而導致整個系統(tǒng)的崩潰，這一點是傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)所無法比擬的。也正是因為這一點，使傳感器網(wǎng)絡非常適合應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，承擔包括監(jiān)控兵員、裝備和物資，監(jiān)控沖突區(qū)，偵察敵方地形和布防，定位攻擊目標，評估對敵打擊效果和己方損失，偵察和探測核生物、化學攻擊等多樣化的任務。
在戰(zhàn)場上，指揮員需要及時準確地了解部隊、武器裝備和軍用物資供給的實時情況。C4ISR系統(tǒng)部署的傳感器網(wǎng)將采集相應的信息，并通過匯聚節(jié)點將數(shù)據(jù)送至指揮所，再轉(zhuǎn)發(fā)到指揮部，最后融合來自各戰(zhàn)場的數(shù)據(jù)形成完備的戰(zhàn)區(qū)態(tài)勢圖;傳感器網(wǎng)絡也可以為火控和制導系統(tǒng)提供準確的目標定位信息;在生物和化學戰(zhàn)中，傳感器網(wǎng)絡能夠及時、準確地探測爆炸中心，為部隊提供寶貴的反應時間，從而最大程度地減小己方傷亡;傳感器網(wǎng)絡還可避免核反應部隊直接暴露在核輻射的環(huán)境中。
與獨立的衛(wèi)星和地面雷達系統(tǒng)相比，傳感器網(wǎng)絡軍事應用的潛在優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面[7]：
1) 節(jié)點隨機分布，多角度和多方位信息的綜合有效地提高了信噪比，這一直是衛(wèi)星和雷達這類獨立系統(tǒng)難以克服的技術(shù)問題之一;
2) 低成本、高冗余的設計原則使整個系統(tǒng)具有較強的容錯能力和抗打擊能力;
3) 節(jié)點與探測目標的近距離接觸大大消除了環(huán)境噪聲對系統(tǒng)性能的影響;
4) 節(jié)點中多種類型傳感器的混合應用有利于提高探測的準確性和各項性能指標;
5) 多節(jié)點聯(lián)合，形成覆蓋面積較大的實時探測區(qū)域;
6) 借助于個別具有移動能力的節(jié)點對網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的調(diào)整能力，可以有效地消除探測區(qū)域內(nèi)的陰影和盲點。
3 小結(jié)與展望
物聯(lián)網(wǎng)是傳感器(網(wǎng))、互聯(lián)網(wǎng)和應用系統(tǒng)高度融合而成的網(wǎng)絡，互聯(lián)網(wǎng)只是物聯(lián)網(wǎng)的組成部分。物聯(lián)網(wǎng)賦予互聯(lián)網(wǎng)“觸覺”“視覺”“聽覺”等感知能力和認知能力，以高度自動化、智能化的方式實現(xiàn)物與物、物與人的相聯(lián)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)為解決信息系統(tǒng)實時感知、實時控制的問題提供了支點，拓展了偵察和作戰(zhàn)的時域、空域，為提高軍隊體系作戰(zhàn)能力提供了有利的途徑。但是，傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)體系不會因為物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)而消失。在未來的很長時間里，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和其它信息系統(tǒng)解決方案互相融合并朝著感知更加靈敏、操作更加靈活、安全更加可靠的方向發(fā)展。
參考文獻：
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[2] Frederic Thiesse, Florian Michanhelles, An overview of EPC technology [J]. Sensor Review, Emerald Group Publishing Limited. 2006, 26(2): 101-105.
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[4] 新華社.2010年政府工作報告(全文)[R].新華網(wǎng).
[5] Kadrovach, Brian A. A Communications Modeling System for Swarm-Based Sensors [J]. Defense Technical Information Center. 2003.12.
[6] C4ISR Architecture Working Group (AWG). C4ISR Architecture Framework[R].Version 2.0.USA: US DoD, 18 Dec,1997.
[7] 劉健.WSN: 無線傳感器在軍事的應用[EB / OL].
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