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意爾創(chuàng)傳感器:軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用需要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
閱讀：1061 發(fā)布時間：2015-9-11意爾創(chuàng)傳感器:軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用需要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),，其目的是協(xié)作地感知,、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者,。傳感器,、感知對象和觀察者構(gòu)成了傳感器網(wǎng)絡(luò)的三要素。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù),、嵌入式計算技術(shù),、微電子技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù),、分布式處理技術(shù)等,，是當(dāng)前上研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。美國商業(yè)周刊將其列為21世紀(jì)zui有影響的技術(shù)之一,。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,，WSN)不僅是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，同時也在信息化作戰(zhàn)中具有廣闊的應(yīng)用前景,。
麻省理工學(xué)院技術(shù)評論則將其列為改變世界的*技術(shù)之一,。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過分布在檢測區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)，獲取客觀世界的zui直接,、zui有效、zui真實的信息,，并通過無線自組織的網(wǎng)絡(luò)傳遞到用戶端,。在國防和軍事領(lǐng)域，該網(wǎng)絡(luò)可以實時監(jiān)測,、感知,、采集和傳遞戰(zhàn)場環(huán)境內(nèi)的各種信息，協(xié)助實現(xiàn)有效的戰(zhàn)場態(tài)勢感知,，為作戰(zhàn)指揮員提供戰(zhàn)場情報服務(wù),。世界軍事強(qiáng)國紛紛開展無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軍事應(yīng)用研究。
在軍事領(lǐng)域中,，傳感器包括磁,、聲、光傳感器,，毒氣傳感器,，氣象傳感器等各種類型的傳感器。感知對象包括敵,、友軍兵力,，裝備和物質(zhì)情況，沖突區(qū)火力情況，敵方地形和布防等,。觀察者既可指用戶端計算機(jī),，也可指我軍情報工作人員。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖1所示,，傳感器節(jié)點(diǎn)感知監(jiān)測區(qū)域信息,，并在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通過其他節(jié)點(diǎn)將信息多跳路由到匯聚節(jié)點(diǎn)，zui后通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星傳到信息處理中心,，用戶在信息處理中心查閱監(jiān)測區(qū)域信息,。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有快速部署、隱蔽性強(qiáng),、自組織以及良好的容錯性等特點(diǎn),，在軍事上具有廣泛的應(yīng)用前景。在戰(zhàn)場上,，戰(zhàn)斗環(huán)境惡劣,，作戰(zhàn)態(tài)勢瞬息萬變，戰(zhàn)機(jī)稍縱即逝,，作戰(zhàn)指揮員需要即時了解掌握*的情況,。鋪設(shè)在作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)可以采集相應(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,，zui后融合來自各戰(zhàn)場的數(shù)據(jù)，形成完備的戰(zhàn)區(qū)事態(tài)圖,。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事應(yīng)用中的潛在優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面：
1,，部署方便快捷。傳感器節(jié)點(diǎn)可以通過飛機(jī)投遞或者炮彈發(fā)射直接部署于敵方陣地內(nèi),，近距離獲取戰(zhàn)場信息,。
2，隱蔽性,。傳感器節(jié)點(diǎn)是一種微型設(shè)備,，其體積可以不超過1mm3，這一優(yōu)勢使得傳感器節(jié)點(diǎn)不易被敵方發(fā)現(xiàn),。
3,，容錯性。網(wǎng)絡(luò)由大量廉價的傳感器節(jié)點(diǎn)組成,，使得網(wǎng)內(nèi)存在許多冗余節(jié)點(diǎn),，為整個系統(tǒng)提供了較強(qiáng)的容錯能力。
4,，準(zhǔn)確性,。傳感器覆蓋區(qū)域廣闊,，從不同空間視角采集多方位信息，具有更大的信噪比,。
5,，無人值守。傳感器節(jié)點(diǎn)密集分布于監(jiān)測環(huán)境中,，每個節(jié)點(diǎn)依靠自帶電源或自主獲取電源維持工作供電,，采用啟發(fā)式的節(jié)點(diǎn)喚醒/睡眠機(jī)制，無需人工值守,，在惡劣的戰(zhàn)場中能發(fā)揮重要作用,。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)較傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)有其自身潛在的優(yōu)勢，能在戰(zhàn)場環(huán)境中發(fā)揮“神經(jīng)元"的作用,，因此受到世界各軍事強(qiáng)國的廣泛關(guān)注,。
美國國防部較早開始啟動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，將其定位為指揮,、控制,、通信、計算機(jī),、打擊,、情報、監(jiān)視,、偵查（C4KISR）系統(tǒng)*的一部分,。自2001年起，美國國防部遠(yuǎn)景計劃研究局（DARPA）已投資幾千萬美元,，幫助大學(xué)進(jìn)行“智能塵埃"傳感器技術(shù)的研發(fā),。美*2001年提出“靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信"計劃，旨在通過在戰(zhàn)場上布置大量傳感器為參戰(zhàn)人員搜集和傳輸信息,。2005年又確立了“無人值守地面?zhèn)鞲衅魅?項目，其主要目標(biāo)是是使基層*指揮員根據(jù)需要能夠?qū)鞲衅黛`活部署到任何區(qū)域,。美*確立了“傳感器組網(wǎng)統(tǒng)"研究項目,，其核心是一套實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，對從戰(zhàn)術(shù)級到戰(zhàn)略級的傳感器信息進(jìn)行管理,。
除美國外,，日本、英國,、意大利,、巴西等也對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出極大的興趣，并各自開展了該領(lǐng)域的研究工作,。
中國在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究幾乎與發(fā)達(dá)國家同步啟動,，1999年中國科學(xué)院《知識創(chuàng)新工程試點(diǎn)領(lǐng)域方向研究--信息與自動化領(lǐng)域研究報告》中首先將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列入其中,。2001年，中國科學(xué)院成立了微系統(tǒng)研究與發(fā)展中心,，掛靠中科院上海微系統(tǒng)所,，旨在整合中科院內(nèi)部的相關(guān)單位，共同推進(jìn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究,。從2002年開始,，中國國家自然科學(xué)基金委員會開始部署傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的課題。
盡管無線傳感器網(wǎng)絡(luò)存在許多優(yōu)勢,，但目前技術(shù)的發(fā)展還不能夠支持其在軍事上的廣泛應(yīng)用,，主要存在以下亟待解決的關(guān)鍵性問題。
1,，安全性問題
在軍事應(yīng)用領(lǐng)域,，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性顯得尤為重要。傳感器節(jié)點(diǎn)往往散布在敵方區(qū)域,，其物理安全無法保證,，節(jié)點(diǎn)很有可能遭俘獲，因此在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計過程中首先要考慮被俘節(jié)點(diǎn)的問題,。其次,，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸、存儲和處理的過程中也要保證其邏輯安全,。
2,，目標(biāo)跟蹤問題
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在戰(zhàn)場上需要及時跟蹤敵方車輛的行進(jìn)路線和兵力的調(diào)動情況，將獲取的戰(zhàn)場信息及時發(fā)送回我方指揮中心,，但傳感器節(jié)點(diǎn)能源和體積受限,，易受戰(zhàn)場惡劣環(huán)境影響，無線鏈路易受干擾,，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)變化,，而作戰(zhàn)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實時性提出了很高的要求。這就使得網(wǎng)絡(luò)采用的跟蹤定位算法必須能以較小代價實時傳輸跟蹤數(shù)據(jù)和計算結(jié)果,。
3,，能量受限問題
無線傳感器節(jié)點(diǎn)體積微小，只能攜帶十分有限的電池,，數(shù)據(jù)的采集,，處理，特別是傳輸需要消耗大量的能量,，而節(jié)點(diǎn)部署的廣泛性和戰(zhàn)場環(huán)境的惡劣性使得更換節(jié)點(diǎn)電池變得不現(xiàn)實,。如何設(shè)計合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂坪蛥f(xié)議，節(jié)省能量以維持全網(wǎng)絡(luò)的生存期,，是一個必須貫穿全網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的重要問題,。
zui后,，通過對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事上的應(yīng)用進(jìn)行了探析，可以看到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事上應(yīng)用存在許多優(yōu)勢,，但受現(xiàn)階段技術(shù)發(fā)展制約,，還有很多關(guān)鍵問題亟待解決。相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一定能在信息化戰(zhàn)爭中發(fā)揮重要作用,。
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