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關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)軍事應(yīng)用的論文(2)

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  關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)軍事應(yīng)用的論文篇二

  《物聯(lián)網(wǎng)軍事應(yīng)用價(jià)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(jì)算機(jī)、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(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了討論,并結(jié)合美軍的“沙地直線”計(jì)劃和C4ISR系統(tǒng),研究了物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)-傳感器網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、組織形式和具體實(shí)現(xiàn),分析了物聯(lián)網(wǎng)在軍事應(yīng)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(yīng)用;戰(zhàn)場感知;武器裝備;后裝保障

  中圖分類號:TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-3044(2011)35-0000-0c

  以互聯(lián)網(wǎng)為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是20世紀(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的一項(xiàng)偉大成果。它給人們的生活帶來了深刻變化。然而,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能再強(qiáng)大,信息再豐富,也終究是虛擬的,與人們所生活的現(xiàn)實(shí)是隔離的。在這“虛擬”和“現(xiàn)實(shí)”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(yīng)運(yùn)而生的全新網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它代表了計(jì)算機(jī)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(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接起來,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)”[1]。

  1 物聯(lián)網(wǎng)在軍事應(yīng)用中的價(jià)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(xué)試驗(yàn)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(kuò)大了未來作戰(zhàn)的時(shí)域、空域、頻域和能域,對國防建設(shè)各個領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,引發(fā)一場劃時(shí)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(jìn)戰(zhàn)場感知精確化

  物聯(lián)網(wǎng)提高了獲取目標(biāo)信息的精確性,拓展了偵察的時(shí)域和空域,能有效引導(dǎo)火控系統(tǒng)實(shí)施精確打擊,并能顯著提高毀傷效果評估的準(zhǔn)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(biāo)識,無法進(jìn)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(dǎo)彈、飛機(jī)、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(shí)時(shí)交互,形成完備的戰(zhàn)場態(tài)勢圖。在更高層次上實(shí)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(shí)乃至更長時(shí)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(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)控、目標(biāo)定位、戰(zhàn)場評估、核攻擊和生物化學(xué)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(dǎo)系統(tǒng)提供精確的目標(biāo)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(qiáng)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(qiáng)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(yuǎn)的將來,物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)將實(shí)現(xiàn)全域交互。這種交互不僅存在于節(jié)點(diǎn)同服務(wù)器之間,還存在于節(jié)點(diǎn)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(shí)。

  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(qiáng),物聯(lián)網(wǎng)為真正實(shí)現(xiàn)動態(tài)自適應(yīng)后裝保障提供了解決途徑。

  物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)后裝保障“靜態(tài)”到“動態(tài)”,“粗放”向“精細(xì)”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(fèi)的問題,很大程度上源于管理方式上“靜”多“動”少、“粗”多“細(xì)”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(shí)獲得在儲、在運(yùn)、在用物資的當(dāng)前信息,在準(zhǔn)確的地點(diǎn)、準(zhǔn)確的時(shí)間向作戰(zhàn)部隊(duì)提供數(shù)量適當(dāng)?shù)难b備與補(bǔ)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(fèi)。同時(shí),能夠準(zhǔn)確感知、實(shí)時(shí)掌握特殊物資運(yùn)輸和搬運(yùn)方面的限制,對操作人員技能、工具和設(shè)施的要求,物資更換和補(bǔ)充時(shí)間等。能根據(jù)戰(zhàn)場環(huán)境變化,預(yù)見性做出決策,自主協(xié)調(diào)、控制、組織和實(shí)施保障行動,實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)性的后裝保障能力。

  物聯(lián)網(wǎng)能最大限度地提高補(bǔ)給線的安全性?;谖锫?lián)網(wǎng)的后裝保障體系,具有網(wǎng)絡(luò)化、非線性的結(jié)構(gòu)特征,具備很強(qiáng)的抗干擾和抗攻擊能力,不僅可以確切掌握物資從工廠運(yùn)送到前線的全過程,而且還可以提供危險(xiǎn)警報(bào)信息、給途中的車輛布置任務(wù)以及優(yōu)化運(yùn)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(shí)現(xiàn)后裝保障與作戰(zhàn)行動一體化,使指揮員隨時(shí)、甚至提前做出決策,顯著增強(qiáng)保障行動的靈活性和危機(jī)控制能力,全面保障后裝運(yùn)輸安全。

  2 傳感器軍事應(yīng)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(yīng)用和研發(fā)項(xiàng)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(luò)中心戰(zhàn)(NCW,Network Centric Warfare )、智能塵埃(smart dust)、Smart -Its項(xiàng)目、行為習(xí)性監(jiān)控(Habitat Monitoring)項(xiàng)目等。

  2.1“沙地直線”計(jì)劃

  圖1 “沙地直線”計(jì)劃示意圖

  2003年8月,DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency,美國國防部先進(jìn)研究計(jì)劃局)實(shí)施的“沙地直線”計(jì)劃[5]就是典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。以此計(jì)劃,他們開發(fā)了戰(zhàn)場探測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目――“沙地直線”系統(tǒng),該系統(tǒng)可由飛機(jī)大規(guī)??胀恫渴鸬綉?zhàn)場上,實(shí)現(xiàn)對各種目標(biāo)的探測、分類和跟蹤。這個項(xiàng)目研發(fā)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是“超大規(guī)模智能塵埃節(jié)點(diǎn)”,具備探測、計(jì)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(yùn)動的高金屬含量目標(biāo)。該系統(tǒng)還配置多種類型的傳感器,可從光、機(jī)械、熱、電場、磁、化學(xué)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(diǎn)發(fā)現(xiàn)目標(biāo),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(luò),最終傳送到情報(bào)分析中心。“沙地直線”計(jì)劃的示意圖如圖1所示。

  2.2 C4ISR系統(tǒng)

  C4ISR系統(tǒng)的目標(biāo)是利用先進(jìn)的技術(shù),“為現(xiàn)代化戰(zhàn)爭設(shè)計(jì)一個集命令、控制、通信、計(jì)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(qiáng)國的普遍重視,并斥巨資研發(fā)。

  傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)的最初形式,同時(shí)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(jī)分布的感知節(jié)點(diǎn)組成,其自組織性和容錯能力使其不會因?yàn)槟承┕?jié)點(diǎn)的損壞而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰,這一點(diǎn)是傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)所無法比擬的。也正是因?yàn)檫@一點(diǎn),使傳感器網(wǎng)絡(luò)非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中,承擔(dān)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(biāo),評估對敵打擊效果和己方損失,偵察和探測核生物、化學(xué)攻擊等多樣化的任務(wù)。

  在戰(zhàn)場上,指揮員需要及時(shí)準(zhǔn)確地了解部隊(duì)、武器裝備和軍用物資供給的實(shí)時(shí)情況。C4ISR系統(tǒng)部署的傳感器網(wǎng)將采集相應(yīng)的信息,并通過匯聚節(jié)點(diǎn)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(luò)也可以為火控和制導(dǎo)系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的目標(biāo)定位信息;在生物和化學(xué)戰(zhàn)中,傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地探測爆炸中心,為部隊(duì)提供寶貴的反應(yīng)時(shí)間,從而最大程度地減小己方傷亡;傳感器網(wǎng)絡(luò)還可避免核反應(yīng)部隊(duì)直接暴露在核輻射的環(huán)境中。

  與獨(dú)立的衛(wèi)星和地面雷達(dá)系統(tǒng)相比,傳感器網(wǎng)絡(luò)軍事應(yīng)用的潛在優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面[7]:

  1) 節(jié)點(diǎn)隨機(jī)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(dá)這類獨(dú)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(shè)計(jì)原則使整個系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容錯能力和抗打擊能力;

  3) 節(jié)點(diǎn)與探測目標(biāo)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(diǎn)中多種類型傳感器的混合應(yīng)用有利于提高探測的準(zhǔn)確性和各項(xiàng)性能指標(biāo);

  5) 多節(jié)點(diǎn)聯(lián)合,形成覆蓋面積較大的實(shí)時(shí)探測區(qū)域;

  6) 借助于個別具有移動能力的節(jié)點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(diǎn)。

  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(yīng)用系統(tǒng)高度融合而成的網(wǎng)絡(luò),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(rèn)知能力,以高度自動化、智能化的方式實(shí)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(shí)時(shí)感知、實(shí)時(shí)控制的問題提供了支點(diǎn),拓展了偵察和作戰(zhàn)的時(shí)域、空域,為提高軍隊(duì)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?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的出現(xiàn)而消失。在未來的很長時(shí)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(xiàn):

  [1] Daniel Giusto, Antonio Iera, Giacomo Morabito, Luigi Atzori. The Internet of Things: 20th Tyrrhenian Workshop on Digital Communications [M], Springer. 2010, preface.

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  [3] ITU. ITU Internet Report 2005: The Internet of Things [R]. International Telecommunication Union.

  [4] 新華社.2010年政府工作報(bào)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(yīng)用[EB / OL].

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