關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)軍事應(yīng)用的論文(2)
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(dòng)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(duì)現(xiàn)有軍事系統(tǒng)格局產(chǎn)生了巨大沖擊。本文從戰(zhàn)場(chǎng)感知、武器裝備和后裝保障等三個(gè)方面對(duì)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(shì)，展望了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);軍事應(yīng)用;戰(zhàn)場(chǎng)感知;武器裝備;后裝保障
中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(lái)了深刻變化。然而，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能再?gòu)?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(lái)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(lái)，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(shí)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(guò)射頻識(shí)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(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)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(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中，物聯(lián)網(wǎng)將遍及每一個(gè)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(gè)國(guó)防要素都可以接入到物聯(lián)網(wǎng)中，使每個(gè)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(lái)作戰(zhàn)的時(shí)域、空域、頻域和能域，對(duì)國(guó)防建設(shè)各個(gè)領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，引發(fā)一場(chǎng)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(chǎng)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(píng)估的準(zhǔn)確性。
傳統(tǒng)技術(shù)條件下，戰(zhàn)場(chǎng)上的每一個(gè)作戰(zhàn)單元沒(méi)有賦予固定標(biāo)識(shí)，無(wú)法進(jìn)行精確定位，無(wú)法參與整個(gè)指揮控制系統(tǒng)的交互。通過(guò)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(gè)作戰(zhàn)要素都可以連接到物聯(lián)網(wǎng)中，使每個(gè)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(chǎng)態(tài)勢(shì)圖。在更高層次上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)感知的精確化、系統(tǒng)化和智能化;把過(guò)去在戰(zhàn)場(chǎng)上需要幾小時(shí)乃至更長(zhǎng)時(shí)間才能完成的處理、傳送過(guò)程，壓縮到幾分鐘、幾秒鐘，甚至同步;實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、目標(biāo)定位、戰(zhàn)場(chǎng)評(píng)估、核攻擊和生物化學(xué)攻擊的監(jiān)測(cè)和搜索等功能;并通過(guò)大規(guī)模部署來(lái)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(dòng)武器裝備智能化
智能化武器受到了世界各軍事強(qiáng)國(guó)的高度重視，紛紛投入巨資予以研究與開(kāi)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(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)舞臺(tái)上一支不可忽視的力量。
未來(lái)的武器裝備通過(guò)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(lái)，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(duì)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(dòng)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(dòng)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(wèn)題，很大程度上源于管理方式上“靜”多“動(dòng)”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(guò)物聯(lián)網(wǎng)可隨時(shí)獲得在儲(chǔ)、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(duì)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(chǎng)環(huán)境變化，預(yù)見(jiàn)性做出決策，自主協(xié)調(diào)、控制、組織和實(shí)施保障行動(dòng)，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(guò)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(dòng)與整個(gè)信息化戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境融為一體，實(shí)現(xiàn)后裝保障與作戰(zhàn)行動(dòng)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(dòng)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(chǎng)傳感器系統(tǒng)(Remote Battlefield Sensor System，簡(jiǎn)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(guó)國(guó)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(kāi)發(fā)了戰(zhàn)場(chǎng)探測(cè)的無(wú)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(chǎng)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種目標(biāo)的探測(cè)、分類和跟蹤。這個(gè)項(xiàng)目研發(fā)的無(wú)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(cè)、計(jì)算和通信功能，這個(gè)系統(tǒng)能夠散射電子絆網(wǎng)(tripwires)到任何地方，以偵測(cè)運(yùn)動(dòng)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(chǎng)、磁、化學(xué)等6個(gè)方面來(lái)發(fā)現(xiàn)并判斷戰(zhàn)場(chǎng)上的車輛、武裝人員和非武裝人員及其位置信息。一旦某個(gè)或多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，便經(jīng)過(guò)無(wú)線路由迅速將數(shù)據(jù)傳遞給無(wú)線網(wǎng)關(guān);再由無(wú)線網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到衛(wèi)星網(wǎng)等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，最終傳送到情報(bào)分析中心?！吧车刂本€”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(zhēng)設(shè)計(jì)一個(gè)集命令、控制、通信、計(jì)算、智能、監(jiān)視、偵察于一體的戰(zhàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)”[6]。C4ISR受到了軍事強(qiáng)國(guó)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(cuò)能力使其不會(huì)因?yàn)槟承┕?jié)點(diǎn)的損壞而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的崩潰，這一點(diǎn)是傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)所無(wú)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(chǎng)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(píng)估對(duì)敵打擊效果和己方損失，偵察和探測(cè)核生物、化學(xué)攻擊等多樣化的任務(wù)。
在戰(zhàn)場(chǎng)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(guò)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(lái)自各戰(zhàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)形成完備的戰(zhàn)區(qū)態(tài)勢(shì)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(cè)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(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(wèn)題之一;
2) 低成本、高冗余的設(shè)計(jì)原則使整個(gè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力和抗打擊能力;
3) 節(jié)點(diǎn)與探測(cè)目標(biāo)的近距離接觸大大消除了環(huán)境噪聲對(duì)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(cè)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(cè)區(qū)域;
6) 借助于個(gè)別具有移動(dòng)能力的節(jié)點(diǎn)對(duì)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(cè)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(jué)”“視覺(jué)”“聽(tīng)覺(jué)”等感知能力和認(rèn)知能力，以高度自動(dòng)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(wèn)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(huì)因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的出現(xiàn)而消失。在未來(lái)的很長(zhǎng)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。
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