关于物联网军事应用的论文(2)
关于物联网军事应用的论文篇二
《物联网军事应用价值研究》
摘要：物联网是新一代信息技术的重要组成部分，它是继计算机、互联网、移动通信网之后信息产业的又一重大里程碑。物联网概念的提出，对现有军事系统格局产生了巨大冲击。本文从战场感知、武器装备和后装保障等三个方面对物联网的军事应用价值进行了讨论，并结合美军的“沙地直线”计划和C4ISR系统，研究了物联网的基础网络-传感器网的网络结构、组织形式和具体实现，分析了物联网在军事应用中的潜优势，展望了物联网技术在未来战场上的发展趋势。
关键词：物联网;军事应用;战场感知;武器装备;后装保障
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)35-0000-0c
以互联网为代表的计算机网络技术是20世纪计算机科学的一项伟大成果。它给人们的生活带来了深刻变化。然而，计算机网络的功能再强大，信息再丰富，也终究是虚拟的，与人们所生活的现实是隔离的。在这“虚拟”和“现实”之间存在着深深的沟壑，呼唤一种新的事物来弥合。物联网正是在这样的背景下应运而生的全新网络技术，它代表了计算机技术和通信技术的未来，是继互联网之后又一重大的科技创新。近几年，RFID(Radio Frequency ID，射频识别ID)、红外传感器、GPS等在我们身边如雨后春笋般出现，昭示着物联网技术的迅猛发展。物联网是“通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网络连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络”[1]。
1 物联网在军事应用中的价值
在未来战争中，物联网将遍及每一个环节，从通信侦察系统到后勤保障系统，从军事科学试验到军事装备工程，每一个国防要素都可以接入到物联网中，使每个要素及作战单元都处于全信息和全数字化状态。物联网扩大了未来作战的时域、空域、频域和能域，对国防建设各个领域将产生深远影响，引发一场划时代的军事技术革命和作战方式的变革。
1.1物联网将促进战场感知精确化
物联网提高了获取目标信息的精确性，拓展了侦察的时域和空域，能有效引导火控系统实施精确打击，并能显著提高毁伤效果评估的准确性。
传统技术条件下，战场上的每一个作战单元没有赋予固定标识，无法进行精确定位，无法参与整个指挥控制系统的交互。通过使用物联网技术，大到卫星、导弹、飞机、舰船、坦克、火炮等装备系统，小到单兵作战装备，每一个作战要素都可以连接到物联网中，使每个要素及作战单元都处于全信息和全数字化状态，并与指挥控制系统实时交互，形成完备的战场态势图。在更高层次上实现战场感知的精确化、系统化和智能化;把过去在战场上需要几小时乃至更长时间才能完成的处理、传送过程，压缩到几分钟、几秒钟，甚至同步;实现战场实时监控、目标定位、战场评估、核攻击和生物化学攻击的监测和搜索等功能;并通过大规模部署来有效避免侦察盲区，为火控和制导系统提供精确的目标定位信息。
1.2物联网将推动武器装备智能化
智能化武器受到了世界各军事强国的高度重视，纷纷投入巨资予以研究与开发，其巨大的军事潜能和超强的作战功效，使其成为未来战争舞台上一支不可忽视的力量。
未来的武器装备通过接入到物联网中，借助物联网的感知和处理功能使其具备一定“判断”能力，智能化水平更高。在不远的将来，物联网节点将实现全域交互。这种交互不仅存在于节点同服务器之间，还存在于节点之间。在这些技术支持下，具有一定信息获取和信息处理能力的智能武器将变成现实。
1.3物联网将加速后装保障灵敏化
信息化条件下作战对后装保障的依赖性大大增强，物联网为真正实现动态自适应后装保障提供了解决途径。
物联网可以实现后装保障“静态”到“动态”，“粗放”向“精细”转变。目前，后装保障存在着资源总量不足，却在局部又有闲置浪费的问题，很大程度上源于管理方式上“静”多“动”少、“粗”多“细”少，难以满足用户的多变需求和资源的精确配属。通过物联网可随时获得在储、在运、在用物资的当前信息，在准确的地点、准确的时间向作战部队提供数量适当的装备与补给，避免多余的物资涌向作战地域，造成不必要的混乱、麻烦和浪费。同时，能够准确感知、实时掌握特殊物资运输和搬运方面的限制，对操作人员技能、工具和设施的要求，物资更换和补充时间等。能根据战场环境变化，预见性做出决策，自主协调、控制、组织和实施保障行动，实现自适应性的后装保障能力。
物联网能最大限度地提高补给线的安全性。基于物联网的后装保障体系，具有网络化、非线性的结构特征，具备很强的抗干扰和抗攻击能力，不仅可以确切掌握物资从工厂运送到前线的全过程，而且还可以提供危险警报信息、给途中的车辆布置任务以及优化运输路线等。特别是可以把后装保障行动与整个信息化战场环境融为一体，实现后装保障与作战行动一体化，使指挥员随时、甚至提前做出决策，显著增强保障行动的灵活性和危机控制能力，全面保障后装运输安全。
2 传感器军事应用与物联网
目前，物联网的最初形式――“传感器网”比较有代表性的军事应用和研发项目有“沙地直线”系统、C4ISR系统、遥控战场传感器系统(Remote Battlefield Sensor System，简称 REMBASS-伦巴斯)、网络中心战(NCW，Network Centric Warfare )、智能尘埃(smart dust)、Smart -Its项目、行为习性监控(Habitat Monitoring)项目等。
2.1“沙地直线”计划
图1 “沙地直线”计划示意图
2003年8月，DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency，美国国防部先进研究计划局)实施的“沙地直线”计划[5]就是典型的物联网应用。以此计划，他们开发了战场探测的无线传感器网络项目――“沙地直线”系统，该系统可由飞机大规模空投部署到战场上，实现对各种目标的探测、分类和跟踪。这个项目研发的无线传感器网络节点是“超大规模智能尘埃节点”，具备探测、计算和通信功能，这个系统能够散射电子绊网(tripwires)到任何地方，以侦测运动的高金属含量目标。该系统还配置多种类型的传感器，可从光、机械、热、电场、磁、化学等6个方面来发现并判断战场上的车辆、武装人员和非武装人员及其位置信息。一旦某个或多个传感器节点发现目标，便经过无线路由迅速将数据传递给无线网关;再由无线网关转发到卫星网等无线网络，最终传送到情报分析中心。“沙地直线”计划的示意图如图1所示。
2.2 C4ISR系统
C4ISR系统的目标是利用先进的技术，“为现代化战争设计一个集命令、控制、通信、计算、智能、监视、侦察于一体的战场指挥系统”[6]。C4ISR受到了军事强国的普遍重视，并斥巨资研发。
传感器网络是物联网的最初形式，同时也是C4ISR系统中监视和侦察的主要手段。它由低成本、随机分布的感知节点组成，其自组织性和容错能力使其不会因为某些节点的损坏而导致整个系统的崩溃，这一点是传统的传感器技术所无法比拟的。也正是因为这一点，使传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境中，承担包括监控兵员、装备和物资，监控冲突区，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标，评估对敌打击效果和己方损失，侦察和探测核生物、化学攻击等多样化的任务。
在战场上，指挥员需要及时准确地了解部队、武器装备和军用物资供给的实时情况。C4ISR系统部署的传感器网将采集相应的信息，并通过汇聚节点将数据送至指挥所，再转发到指挥部，最后融合来自各战场的数据形成完备的战区态势图;传感器网络也可以为火控和制导系统提供准确的目标定位信息;在生物和化学战中，传感器网络能够及时、准确地探测爆炸中心，为部队提供宝贵的反应时间，从而最大程度地减小己方伤亡;传感器网络还可避免核反应部队直接暴露在核辐射的环境中。
与独立的卫星和地面雷达系统相比，传感器网络军事应用的潜在优势表现在以下几个方面[7]：
1) 节点随机分布，多角度和多方位信息的综合有效地提高了信噪比，这一直是卫星和雷达这类独立系统难以克服的技术问题之一;
2) 低成本、高冗余的设计原则使整个系统具有较强的容错能力和抗打击能力;
3) 节点与探测目标的近距离接触大大消除了环境噪声对系统性能的影响;
4) 节点中多种类型传感器的混合应用有利于提高探测的准确性和各项性能指标;
5) 多节点联合，形成覆盖面积较大的实时探测区域;
6) 借助于个别具有移动能力的节点对网络拓扑结构的调整能力，可以有效地消除探测区域内的阴影和盲点。
3 小结与展望
物联网是传感器(网)、互联网和应用系统高度融合而成的网络，互联网只是物联网的组成部分。物联网赋予互联网“触觉”“视觉”“听觉”等感知能力和认知能力，以高度自动化、智能化的方式实现物与物、物与人的相联。
物联网技术的出现为解决信息系统实时感知、实时控制的问题提供了支点，拓展了侦察和作战的时域、空域，为提高军队体系作战能力提供了有利的途径。但是，传统的信息系统体系不会因为物联网的出现而消失。在未来的很长时间里，物联网技术和其它信息系统解决方案互相融合并朝着感知更加灵敏、操作更加灵活、安全更加可靠的方向发展。
参考文献：
[1] Daniel Giusto, Antonio Iera, Giacomo Morabito, Luigi Atzori. The Internet of Things: 20th Tyrrhenian Workshop on Digital Communications [M], Springer. 2010, preface.
[2] Frederic Thiesse, Florian Michanhelles, An overview of EPC technology [J]. Sensor Review, Emerald Group Publishing Limited. 2006, 26(2): 101-105.
[3] ITU. ITU Internet Report 2005: The Internet of Things [R]. International Telecommunication Union.
[4] 新华社.2010年政府工作报告(全文)[R].新华网.
[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] 刘健.WSN: 无线传感器在军事的应用[EB / OL].
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