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意爾創(chuàng)傳感器:軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用需要無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)
閱讀：1059 發(fā)布時(shí)間：2015-9-11意爾創(chuàng)傳感器:軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用需要無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成,，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)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(duì)象的信息,，并發(fā)送給觀察者。傳感器,、感知對(duì)象和觀察者構(gòu)成了傳感器網(wǎng)絡(luò)的三要素,。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù),、微電子技術(shù),、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)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(guó)商業(yè)周刊將其列為21世紀(jì)zui有影響的技術(shù)之一,。無(wú)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(shí)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(píng)論則將其列為改變世界的*技術(shù)之一。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過(guò)分布在檢測(cè)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(shí)的信息,，并通過(guò)無(wú)線自組織的網(wǎng)絡(luò)傳遞到用戶端,。在國(guó)防和軍事領(lǐng)域，該網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),、感知,、采集和傳遞戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境內(nèi)的各種信息，協(xié)助實(shí)現(xiàn)有效的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知,，為作戰(zhàn)指揮員提供戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)服務(wù),。世界軍事強(qiáng)國(guó)紛紛開(kāi)展無(wú)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(lèi)型的傳感器。感知對(duì)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(jì)算機(jī)，也可指我軍情報(bào)工作人員,。
無(wú)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(cè)區(qū)域信息，并在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)將信息多跳路由到匯聚節(jié)點(diǎn),，zui后通過(guò)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(cè)區(qū)域信息。
無(wú)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(cuò)性等特點(diǎn),，在軍事上具有廣泛的應(yīng)用前景,。在戰(zhàn)場(chǎng)上,，戰(zhàn)斗環(huán)境惡劣，作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)瞬息萬(wàn)變,，戰(zhàn)機(jī)稍縱即逝,，作戰(zhàn)指揮員需要即時(shí)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(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，zui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)事態(tài)圖,。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事應(yīng)用中的潛在優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1，部署方便快捷,。傳感器節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)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(chǎng)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(guò)1mm3,，這一優(yōu)勢(shì)使得傳感器節(jié)點(diǎn)不易被敵方發(fā)現(xiàn),。
3，容錯(cuò)性,。網(wǎng)絡(luò)由大量廉價(jià)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(gè)系統(tǒng)提供了較強(qiáng)的容錯(cuò)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(wú)人值守,。傳感器節(jié)點(diǎn)密集分布于監(jiān)測(cè)環(huán)境中，每個(gè)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(wú)需人工值守，在惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)中能發(fā)揮重要作用,。
無(wú)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(shì),，能在戰(zhàn)場(chǎng)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(guó)的廣泛關(guān)注,。
美國(guó)國(guó)防部較早開(kāi)始啟動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究,，將其定位為指揮,、控制、通信,、計(jì)算機(jī),、打擊、情報(bào),、監(jiān)視,、偵查（C4KISR）系統(tǒng)*的一部分。自2001年起,，美國(guó)國(guó)防部遠(yuǎn)景計(jì)劃研究局（DARPA）已投資幾千萬(wàn)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(jì)劃,，旨在通過(guò)在戰(zhàn)場(chǎng)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(wú)人值守地面?zhèn)鞲衅魅?項(xiàng)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(xiàng)目，其核心是一套實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),，對(duì)從戰(zhàn)術(shù)級(jí)到戰(zhàn)略級(jí)的傳感器信息進(jìn)行管理,。
除美國(guó)外，日本,、英國(guó),、意大利、巴西等也對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出極大的興趣,，并各自開(kāi)展了該領(lǐng)域的研究工作,。
中國(guó)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究幾乎與發(fā)達(dá)國(guó)家同步啟動(dòng)，1999年中國(guó)科學(xué)院《知識(shí)創(chuàng)新工程試點(diǎn)領(lǐng)域方向研究--信息與自動(dòng)化領(lǐng)域研究報(bào)告》中首先將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)列入其中,。2001年,，中國(guó)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(kāi)始,，中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)開(kāi)始部署傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的課題,。
盡管無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)存在許多優(yōu)勢(shì)，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(wèn)題,。
1，安全性問(wèn)題
在軍事應(yīng)用領(lǐng)域,，無(wú)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(wú)法保證，節(jié)點(diǎn)很有可能遭俘獲,，因此在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過(guò)程中首先要考慮被俘節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題,。其次,，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸,、存儲(chǔ)和處理的過(guò)程中也要保證其邏輯安全。
2,，目標(biāo)跟蹤問(wèn)題
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在戰(zhàn)場(chǎng)上需要及時(shí)跟蹤敵方車(chē)輛的行進(jìn)路線和兵力的調(diào)動(dòng)情況,，將獲取的戰(zhàn)場(chǎng)信息及時(shí)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(chǎng)惡劣環(huán)境影響,，無(wú)線鏈路易受干擾，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化,，而作戰(zhàn)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)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(jià)實(shí)時(shí)傳輸跟蹤數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果。
3,，能量受限問(wèn)題
無(wú)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(chǎng)環(huán)境的惡劣性使得更換節(jié)點(diǎn)電池變得不現(xiàn)實(shí),。如何設(shè)計(jì)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(gè)必須貫穿全網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題,。
zui后,，通過(guò)對(duì)無(wú)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事上應(yīng)用存在許多優(yōu)勢(shì),，但受現(xiàn)階段技術(shù)發(fā)展制約,，還有很多關(guān)鍵問(wèn)題亟待解決。相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)一定能在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮重要作用,。
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