[转载]浅谈自组网技术在国外军事领域的应用

2017-05-04 by:CAE仿真在线来源:互联网

自组网技术来源于军事通信协同作战需求,随着世界各国军队网络中心战的转型,自组网技术被军队日渐重视,应用于军事通信的各个方面。下面就已知的自组网技术在国外军事领域的用途展开介绍。

战术通信数据链

驱动着军队从“平台中心战”向“网络中心战”转型的技术装备,就是战术数据链。美国防部为了将各军兵种研制的通信装备统一起来,充分利用网络中心战基础设施,成立了联合项目执行办公室,目的是提供一个满足联合战术无线电系统(JTRS)作战需求说明书规范的、波形、接口标准化的软件定义无线电(SDR)战术通信系统,使得装备了JTRS的作战单元能够进行横向互通和纵向链接,为实现美国防部的作战单元进化目标提供移动自组网的能力。也就是说,凡是美军的标准通信装备都必须符合JTRS要求;而凡是符合JTRS要求的战术电台,都必须提供战术自组网的能力。

图:美军JTRS系统构架自组网示意图,其中WNW、SRW、JAN-TE等先进波形都采用自适应动态战术自组网技术,我们的自组网关键技术的原型就来源于该自适应动态战术自组网技术,并针对现有基础进行了优化和改进,在已有的产品和项目中取得了很好的效果,处于国内领先地位。

由此可知,自组网技术在当前及未来军事通信中的地位。如上图所示,JTRS规范的波形当中,除了卫星通信可以直接连接以外,先进的士兵电台波形(SRW)、宽带组网波形(WNW)和联合空基组网-战术边缘(JAN-TE)(JAN-TE与Link-16长期共存并逐步取代之)这三种主要的陆基、空基和海基数据链都采用了自组网技术。除此以外,美军与北约对传统的短波、超短波通信电台也都正在进行自组网能力的升级改造,并逐步装备部队。

下面列举一下美军目前典型的战术自组网产品。

(1) SRW波形
美国哈里斯公司开发的“猎鹰”III便携式无线电台,并采用了JTRS士兵无线电波形(SRW)的设计。目前已投入战场使用的“猎鹰”III型AN/PRC-117G,传输率为5Mbps,特征包括:移动自组网、自动化的网络编制和维护,以及一体化的安全1类型。2008年8月展出了符合SRW波形的RF-300S手持台。

图:RF-300S手持台(左)、协同作战地图(中)、AN/PRC-117G便携电台(右),都是基于SRW波形自组网技术开发。

另外一个典型的SRW电台就是美国Raytheon公司的MicroLight DH500电台。2004年6月雷神公司已经启动了MicroLight的研究工作。MicroLight是一种高速数字化系统,可与无线网络进行安全的数据和语音通信。MicroLight被设计成体积最小、重量最轻、能效最佳的软件无线终端。该电台同步支持语音、视频和数据通信和“蓝军”跟踪,为步兵提供单电台解决方案。这种号称是世界上最先进的话音、数据和视频电台完全满足SRW的自组网要求。工作频段从225MHz到2GHz共有3个,数话同传,可同时支持3路IP视频传输,内置GPS定位或TOA自主定位,可支持8跳自动中继。

图:美国Raytheon公司的MicroLight DH500电台及自组网态势感知演示。

图:双信道使得雷声公司的MicroLight DH500自组网电台用户同时加入多个话音、视频和数据网络通信。

(2) WNW波形
WNW是专为满足军种间互操作而开发的,可提供视频、音频、数据的无缝动态网络传输。WNW采用基于IP协议的网络概念和新型移动网络技术综合语音、视频和数据通信。WNW可使联合战术电台系统实现与其他网络接点的安全、自组网、自封闭连接。它将最终实现与全球信息栅格(GIG)的连接,使先进网络服务和信息接入到全球所有作战人员。
2005年夏天进行的一系列测试成功地验证了波音公司宽带网络波形(WNW)和联合战术电台系统1系列终端(JTRS C1)的能力。在一个战区测试环境中,WNW与JTRS C1系列终端中的多种波形实现了互操作。
2006年诺斯罗普•格鲁曼公司成功完成了第12次WNW的飞行测试任务。诺•格公司开发的软件电台中采用的这种先进WNW软件成功地验证了关键机载网络波形能力。本次飞行测试验证了即时接入和退出可进行无缝视频、高清晰图像、文本文件和语音对话传输的网络能力。

图:Rockwell Collins公司开发的JTRS终端(内含WNW自组网波形板)。

(3) JAN-TE波形
上个世纪90年代开始,针对Link-16数据链有中心TDMA存在的问题,Rockwell Collins公司展开了自组网数据链的研究。通过和瑞典国防部研究局FOI合作,完成了士兵电台项目样机的研制。同时,Rockwell Collins公司开发了TTNT波形作为与Link-16数据链兼容的未来替代者,并使之成为JTRS规范中的JAN-TE波形标准。
TTNT是一个嵌入到MIDS JTRS的高速、宽带、基于IP的新型波形,可将空中平台与陆基全球信息栅格节点连接在一起,并通过采用多层网络管理和自动带宽调节,可确保将重要的信息实时发送给最需要它的节点,支持时敏任务。TTNT经常被认为是下一代的Link-16,但是两者之间区别甚大。与Link-16相比,TTNT能够在各用户之间以2Mbps的速率传输数据,相当于每秒传输8张静止图片,而Link-16在实际传输过程中传输单张静止图片就需要20~40秒的时间;TTNT无需中心网络控制,可以在飞机进入和离开某区域时自动地进行网络的自我创建和维护,装备TTNT的飞机在飞入作战区域后可以在5秒之内接入网络,而Link-16需要两天的时间。此外,TTNT还具有网络语音传输功能及低可探测性和低可截获特性,不会对现有Link-16产生干扰。

图:TTNT实现的空地自组网自动中继多跳转发实时视频多媒体通信。多架战机、精确制导炸弹、地面站之间自动联网,根据实时态势感知信息动态改变作战任务。

图:Rockwell Collins公司的TTNT终端样机。TTNT兼容Link-16数据链,并将逐步取代之。

(4) 卫星自组网
美国国防先进研究计划局(DARPA)选中波音团队演示新航天器系统结构方案的初始技术。DARPA授予波音先进系统的是一项为期12个月、1300万美元左右的成本加固定费用的阶段1合同。波音公司将研究、设计、开发并测试DARPA的“以信息交换为纽带的未来、快速、灵活、分块、自由飞行航天器”(即System F6)航天技术演示项目。

图:自组网航天器,一个大卫星的功能由多个协同的小航天器完成,相互之间自组网,具有抗毁性强,升级容易、维护费用低等优点。

System F6的基础方案是将一组航天器作为一个单位,以无线方式一起运行,多个航天器运行在一起执行某个任务的方案类似于一个单个较大航天器。分块航天器与其它航天器(如星座或编队)不同,其模块各不相同,执行传统卫星上各多子系统的相应功能,能实现航天器间数据的灵活共享与分发处理。
System F6计划的目标是验证卫星结构的可行性和优势,其中单一航天器的功能被无线联通航天器集群所替代。后者执行的任务可以比单个航天器系统更为广泛多样。除了增加灵活性,该技术还能降低整个项目的成本。

(5) 自愈式雷场
美国DAPRA资助了一项研究——“自愈式雷场”。系统采用智能化的移动反坦克地雷阵来挫败敌人对地雷防线的突破。这些地雷均配备有无线通信与自组织联网单元,通过某种方式布撒之后,这些地雷迅速构成移动自组网。在遭到敌方坦克突破之后,这种地雷通过对拓朴结构的判定,以及自动弹跳功能迅速“自愈”,即通过网络重构恢复连通。“自愈式雷场”可以大大限制敌军的机动能力,延缓敌军进攻或撤退的速度,在一段时间内封锁特定区域。该系统采用FHSS扩频方式,中心频率为2.4GHz,带宽为83MHz。节点之间采用声波沿距定位。

图:自愈性雷场示意图(左)和自组网地雷(右),地雷“长脚”,会自动蹦跳到一定的位置,阻止敌方机动部队的前进,拖延时间,从而改变战局。

图:自愈性雷场测试照片,地雷“长脚”,会蹦跳到指定位置,重新自行组网。

(6) 弹药数据链
为了与武器平台之间沟通瞄准信息,精确弹药也需要装备数据链。洛克希德•马丁公司为AGM-62“白眼星”导弹研制的增程数据链(ERDL)是较早一代的弹药数据链,可以传输从导弹发射到击中目标期间的视频图像。现代弹药数据链的功能更多,使飞机能够控制飞行中的弹药并重新瞄准。对远程武器、尤其是待机时间较长的弹药,数据链的应用越来越多。除了具有飞行中重新瞄准能力,弹药数据链还具有ISR功能。例如,英国“风暴影子”巡航导弹就利用超高频数据链进行作战毁损评估。洛•马公司正在为“未来作战系统”研制的非直瞄发射系统(NLOS-LS)包括精确攻击导弹(PAM)和待机攻击导弹(LAM)。其中,LAM的滞空时间达30分钟、射程110km,不仅能够摧毁目标,而且可以通过数据链传输目标情报。LAM的数据链选用“士兵无线电波形”(SRW),在带宽为1.2MHz时的传输速率为900Kbps~2.4Mbps,在带宽为4MHz时的传输速率为8Mbps。这表明,随着通信技术的进步,“非数据链路”能够而且正在提供所需的链接能力。

图:美军未来战斗系统中的精确攻击导弹(PAM)和待机攻击导弹(LAM)采用SRW波形中的自适应动态自组网技术,可以在飞行过程中动态改变作战任务,从而能够对远程移动目标进行精确打击。

(7) 无人机自组网
无人机在未来战争中的作用已经被近年来的所有高科技局部战争,如伊拉克战争、阿富汗战争、以色列“铸铅行动”、格俄冲突所证实。美军宣称其F-35将会是最后一代有人战机。我军也在大力发展无人机技术,并取得了长足的进展。
现代的高科技网络化战争中,作战焦点区域由空旷的野外转为了城市巷战,小编成作战单元(SUO),如一个班组,将成为作战的主角,面对瞬间变化的战场态势要做出及时、正确的重新决策和远程火力呼叫,在此过程中,无人机(UAV)能够以非常好的空中视角来完成侦查和决策支持,作用不可替代。

图:城市作战的复杂环境和无人侦查机控制,多架无人机协同将指令和侦查图像等数据传递给作战人员,从而有效进行态势感知和信息共享。

美国防部投资的异构空基侦查小组(HART)项目,就是为此目的而展开。一个班组通过将无人机弹射或抛掷出去,从而获得所关心区域的态势图像,若区域较大,则要需要多个无人机协同自组网。

图:手抛式微型无人侦查机和无人机自组网协同作战

军用传感器网络

信息技术正推动着一场新的军事变革。信息化战争要求作战系统“看得明、反应快、打得准”,谁在信息的获取、传输、处理上占据优势(取得制信息权),谁就能掌握战争的主动权。无线传感器网络以其独特的优势,能在多种场合满足军事信息获取的实时性、准确性、全面性等需求。
无线传感器网络可以协助实现有效的战场态势感知,满足作战力量“知己知彼”的要求。典型设想是用飞行器将大量微传感器结点散布在战场的广阔地域,这些结点自组成网,将战场信息边收集、边传输、边融合,为各参战单位提供“各取所需”的情报服务。
根据白宫的信息技术专家介绍,计算机、通信及小型化技术进步正引导美军进入一个新时代,在防御技术上产生“革命性”效果。隶属于总统办公厅的国家信息技术研究与发展综合办公室主任大卫•纳尔逊说,无线传感器网络技术,预示着为战场上带来新的电子眼和电子耳,“能够在未来几十年内变革战场环境”。

由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点,使其非常适合应用于恶劣的战场环境中,使其非常适合应用于恶劣的战场环境中,包括侦察敌情、监控兵力、装备和物资,判断生物化学攻击等多方面用途。友军兵力、装备、弹药调配监视;战区监控;敌方军力的侦察;目标追踪;战争损伤评估;核、生物和化学攻击的探测与侦察等。
鉴于无线传感器网络在军事应用的巨大作用,引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注。美国自然科学基金委员会2003年制定了传感器网络研究计划,投资3400万美元,支持相关基础理论的研究。美国国防部和各军事部门都对传感器网络给予了高度重视,在C4ISR的基础上提出了C4KISR计划,强调战场情报的感知能力、信息的综合能力和信息的利用能力,把传感器网络作为一个重要研究领域,设立了一系列的军事传感器网络研究项目。美国英特尔公司、美国微软公司等信息工业界巨头也开始了传感器网络方面的工作,纷纷设立或启动相应的行动计划。日本、英国、意大利、巴西等国家也对传感器网络表现出了极大的兴趣,纷纷展开了该领域的研究工作。

在军事应用中,与独立的卫星和地面雷达系统相比,传感器网络的潜在优势表现在以下几个方面:
(1)分布节点中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)传感器网络低成本、高冗余的设计原则为整个系统提供了较强容错能力。
(3)传感器节点与探测目标的近距离大大消除了环境噪声对系统性能的影响。
(4)节点中多种传感器的混合应用有利于提高探测的性能指标。
(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。

这里收集了一些国家目前在无线传感器网络军事应用方面的主要研究进展:

1) 智能微尘(smart dust)
智能微尘(smart dust)是一个具有电脑功能的超微型传感器,它由微处理器、无线电收发装置和使它们能够组成一个无线网络的软件共同组成。将一些微尘散放在一定范围内,它们就能够相互定位,收集数据并向基站传递信息。近几年,由于硅片技术和生产工艺的突飞猛进,集成有传感器、计算电路、双向无线通信模块和供电模块的微尘器件的体积已经缩小到了沙粒般大小,但它却包含了从信息收集、信息处理到信息发送所必需的全部部件。未来的智能微尘甚至可以悬浮在空中几个小时,搜集、处理、发射信息,它能够仅依靠微型电池工作多年。智能微尘的远程传感器芯片能够跟踪敌人的军事行动,可以把大量智能微尘装在宣传品、子弹或炮弹中,在目标地点撒落下去,形成严密的监视网络,敌国的军事力量和人员、物资的流动自然一清二楚。

图:智能尘埃,只有一个1元硬币大小的无线传感器网络节点具有数据采集、数据处理、无线通信、自组网传输的能力。

2)目标定位网络
目标定位网络是战场应用实验是美国国防高级研究计划局主导的一个项目,它将实现系统和信息处理融合。项目的定量目标是建立包括10 ~100万个计算节点的可靠、实时、分布式应用网络。这些节点包括连接传感器和作动器的物理和信息系统部件。该项目应用了大量的微型传感器、微电子、先进传感器融合算法、自定位技术和信息技术方面的成果。项目的长期目标是实现传感器信息的网络中心分布和融合,显著提高作战态势感知能力。2003年该项目成功验证了能够准确定位敌方狙击手的传感器网络技术,它采用多个廉价音频传感协同定位敌方射手并标识在所有参战人员的个人计算机中,三维空间的定位精度可达到1.5米,定位延迟达到2秒,甚至能显示出敌方射手采用跪姿和站姿射击的差异。

图:狙击手枪声定位传感器网络检测区域俯视图和三维模拟。周边布置的声音传感器通过进行自组网联合检测,可以准确获知狙击手的位置从而立即展开还击与抓捕。

美国Cyrano Sciences公司已将化学剂检测和数据解释组合到一种专有的芯片技术中,称为Cyrano NoseChip。基于这一技术可创建一个低成本的化学传感器系统,捕获和解释数据,并提供实时告警,以应付恐怖分子使用化学武器进行的攻击。该系统在前端使用一个C320手持传感器负责收集有关化学剂的数据,该传感建有与后方笔记本电脑的无线连接,电脑上运行着远程监控和服务器程序。该系统使用IBM公司的无线通信设备WebSphere MQ Everyplace传输数据,这个手持设备还可以小型化为微小结点,部署到监测环境中去,形成自主工作的无线传感器网络。

图:Cyrano NoseChip手持传感器具有自组网功能,可以协作组网将化学武器信号传递给报警中心。

3)灵巧传感器网络

“灵巧传感器网络”(SSW: Smart Sensor Web)是美国陆军提出的针对网络中心战的需求所开发的新型传感器网络。其基本思想是在战场上布设大量的传感器以收集和中继信息,并对相关原始数据进行过滤,然后再把那些重要的信息传送到各数据融合中心,从而将大量的信息集成为一幅战场全景图,当参战人员需要时可分发给他们,使其对战场态势的感知能力大大提高。

SSW系统作为一个军事战术工具可向战场指挥员提供一个从大型传感器矩阵中得来的动态更新数据库,并及时向相关作战人员提供实时或近实时的战场信息,包括通过有人和无人驾驶的地面车辆、无人驾驶飞机、空中、海上及卫星中得到的高分辨率数字地图、三维地形特征、多重频谱图形等信息。系统软件将采用预先制定的标准来解读传感器的内容,将它们与诸如公路、建筑、天气、单元位置等前后相关信息,以及由其他传感器输入的信息相互关联,从而为交战网络提供诸如开火、装甲车的行动以及爆炸等触发传感器的真实事件的实时信息。

SSW系统是关于传感器基于网络平台的集成,这种集成是通过主体交互作用来实现的。例如,一个被触发的传感器主体可能会要求在其范围内激活其他传感器,达到对前后相关信息的澄清和确认,该要求信息同来自气候或武器层的SSW中的信息相结合,就生成一幅有关作战环境的全景图。

图:灵巧传感器网络使军队对战场态势的感知能力大大提高。

4)无人值守传感器群
2005年春夏之交那段日子,美国内华达州Fallon海航站训练场各种各样的典型雷达都以不同的姿态在运转。而此刻在训练场各处隐蔽着的许多咖啡罐般大小的传感器却正在检验自己探测雷达信号的能力。这是美国防部和BAE公司在联合进行“狼群”试验。“狼群”是那些网络化的咖啡罐大小的地面传感器。这种叫“狼群”的网络化地面传感器登场,标志着电子战领域有了战术和技术的最新突破。

图:狼群自组网节点(飞狼和地面狼),通过无人机撒播或地面远程投掷,遍布在地方雷达站四周的“狼群”便可以通过自组网技术协作有效干扰敌方雷达,使得敌方变为“聋子”和“瞎子”,从而方寸大乱,近年来的高科技局部战争都证明了这一结论。

伊拉克反美武装利用商用步话机进行组织联络,增加了美军伤亡。这种步话机体积很小,成本只有100美元,频率40~50兆赫,通信距离10公里。由于它的信号为直序、扩频信号,低于背景噪音,美军现装备的擅长捕捉常规信号的系统很难对它进行有效监视。“狼群”起初就是为了对付这种低功率通信威胁而开发的,之后又增加了巷战、电子攻击等功能。BAE公司先研制出了一种能侦听敌方雷达和通信的小型地面传感器,称之为“狼”。

“狼”是单只高304.8毫米、直径120毫米的罐状体小型化硬件。5只安装了升级软件的“狼”分布在临近的地方,组成了一个“狼群”,其中1只“狼”按预编程序要求成为“头狼”。“狼群”中的“狼”实现智能联网,相互间可进行通信联络。一只“狼”出了故障或遭敌毁坏,另外的“狼”可接替它的工作。“狼群”确定探测目标的识别、定位,并由“头狼”向更大的网络或传感控制中心传送获得的信息。

“狼群”工作频段覆盖范围为30MHz~20GHz,也就是说覆盖了现有常用的雷达和通信工作频率,因而能对目标的通信和雷达信号进行监视和搜集。“狼群”是自治的动态网络,能根据需要对“狼”调整分配任务。它可对正在运行的敌方通信网络进行分析,确定敌方使用电子系统的工作模式和节点,并通过图形在操作控制台上显示。“狼群”对目标辐射源的定位精度可确保己方火力百发百中。
将“狼群”转化成具有机载电子攻击能力的最佳途径是“狼群”借助航空器升空。BAE公司为此研制出了“飞狼”无人机。“飞狼”是种直径为1.22米、能垂直升降的小型无人机,因嵌入“狼”传感器而得名。每架“飞狼”嵌入一只“狼”,几架“飞狼”组成一个“飞狼群”。“飞狼群”具有机动性强的特点,可到“狼群”不便布设的水域或地形复杂地区上空遂行电子战任务。它可重新部署回收。如果将地面“狼群”网络与空中“飞狼”联网,就会在更大空间掌握电子战主动权。

图:狼群自组网试验地图,通过撒播出去的“狼”自动联网,相互协作完成预定任务,实施电子干扰和信息战

5)战场环境侦察与监视系统
美国陆军最近确立了“战场环境侦察与监视系统”项目.该系统是一个智能化传感器网络,可以更为详尽、准确地探测到精确信息,如一些特殊地形地域的特种信息(登陆作战中敌方岸滩的翔实地理特征信息,丛林地带的地面坚硬度、干湿度)等,为更准确地制定战斗行动方案提供情报依据.它通过“数字化路标”作为传输工具,为各作战平台与单位提供“各取所需”的情报服务,使情报侦察与获取能力产生质的飞跃.该系统组由撒布型微传感器网络系统、机载和车载型侦察与探测设备等构成.

6)传感器组网系统
美国海军最近也确立了“传感器组网系统”研究项目.传感器组网系统的核心是一套实时数据库管理系统.该系统可以利用现有的通信机制对从战术级到战略级的传感器信息进行管理,而管理工作只需通过一台专用的商用便携机即可,不需要其他专用设备.该系统以现有的带宽进行通信,并可协调来自地面和空中监视传感器以及太空监视设备的信息.该系统可以部署到各级指挥单位.

7)防生化网络
2002年5月,美国Sandia国家实验室与美国能源部合作,共同研究能够尽早发现以地铁、车站等场所为目标的生化武器袭击,并及时采取防范对策的系统.该研究属于美国能源部恐怖对策项目的重要一环.该系统融检测有毒气体的化学传感器和网络技术于一体.安装在车站的传感器一旦检测到某种有害物质,就会自动向管理中心通报,自动进行引导旅客避难的广播,并封锁有关入口等.该系统除了能够在专用管理中心进行监视之外,还可以通过WWW进行远程监视.

8)网状传感器系统CEC
美国海军最近开展的网状传感器系统协同作战能力(CEC)是一项革命性的技术.CEC是一个无线网络,其感知数据是原始的雷达数据.该系统适用于舰船或飞机战斗群携带的电脑进行感知数据的处理.每艘战船不但依赖于自己的雷达,还依靠其他战船或者装载CEC的战机来获取感知数据.例如,一艘战船除了从自己的雷达获取数据以外,还从舰船战斗群的20个以上的雷达中获取数据,也可以从鸟瞰战场的战机上获取数据.空中的传感器负责侦察更大范围的低空目标,这些传感器也是网络中重要的一部分.利用这些数据合成图片具有很高的精度.由于CEC可以从多方面探测目标,极大地提高了测量精度.利用CEC数据可以准确地击中目标.CEC还可以快速而准确地跟踪混乱战争环境中的敌机和导弹,使战船可以击中多个地平线或地平线以上近海面飞行的超声波目标.因此,即使是今天最先进的反舰巡航导弹也会被实时地监测到并被击中.

9)沙地直线(A Line in the Sand)
2003年8月,俄亥俄州开发“沙地直线”(A Line in the Sand),这是一种无线传感器网络系统。在国防高级研究计划局的资助下,这个系统能够散射电子绊网到任何地方,也就是到整个战场,以侦测运动着的高金属含量目标。这种能力意味着一个特殊的军事用途,例如侦察和定位敌军坦克和其他车辆。这项技术有着广泛的应用可能,正如所提及的这些现象,它不仅可以感觉到运动的或静止的金属,而且可以感觉到声音、光线、温度、化学物品,以及动植物的生理特征。

10)C4ISRT系统
无线传感器网络的研究直接推动了以网络技术为核心的新军事革命,诞生了网络中心战的思想和体系。传感器网络将会成为C4ISRT(指令、控制、通信、计算、智能、监视、侦查和瞄准)系统不可或缺的一部分.C4ISRT系统的目标是利用先进的高科技技术,为未来的现代化战争设计一个集命令、控制、通信、计算、智能、监视、侦察和定位于一体的战场指挥系统,受到了军事发达国家的普遍重视.因为传感器网络是由密集型、低成本、随机分布的节点组成的,自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中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,也正是这一点,使传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境中,包括监控我军兵力、装备和物资,监视冲突区,侦察敌方地形和布防,定位攻击目标,评估损失,侦察和探测核、生物和化学攻击.在战场,指挥员往往需要及时准确地了解部队、武器装备和军用物资供给的情况,铺设的传感器将采集相应的信息,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我军完备的战区态势图.
在战争中,对冲突区和军事要地的监视也是至关重要当然,也可以直接将传感器节点撒向敌方阵地,在敌方还未来得及反应时迅速收集利于作战的信息.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,利用传感器网络及时、准确地探测爆炸中心将会为我军提供宝贵的反应时间,从而最大可能地减小伤亡.传感器网络也可避免核反应部队直接暴露在核辐射的环境中.

11)先进布放式系统、濒海机载超光谱传感器和远程微光成像系统
美海军已经选定多种水下系统和无人操作系统,这些系统将于明年进行试验,以促进服役装备的现代化计划。海军还选定了要开展的若干技术研究项目,分别应用于反潜战中的高优先领域、水下通信及无人潜航器。
对于反潜战,美国海军将对三种系统进行试验,使目前服役的装备形成一个水下传感器网络,能够快速有效的侦察敌方潜艇。它们是"先进布放式系统"(ADS)、"濒海机载超光谱传感器"(LASH)和"远程微光成像系统"。ADS是一种被动水下声学传感器网络。它可以提供实时信息,在濒海区域监视敌方潜艇和水面舰艇。该系统正由洛克希德•马丁公司研制,美海军计划把它部署在未来濒海作战舰上。
LASH系统利用非声超光谱传感器提供近实时的目标探测、分类和识别,用于反潜战、搜索和营救,及区域绘图。而非声RULLI系统采用光子密度测量法来探测微光条件下和黑暗中的物体。在改善水下通信的速度和深度方面,将从以下四个项目对技术进行测试:"海洋网络/子数据链2004"(SeaWeb/Sublink2004)、"战术控制网络水声信息链"(TCN Hail)、"一次性系索浮标"和"先进声通信系统"。
对现役装备来说,"海洋网"是一种可自由部署的水下网络系统。它可以提供水下指挥、控制、通信和导航,采用"远程声呐调制解调器",能够利用固定或移动的水下节点通过声传播来实现通信。
通信的速度和深度对于潜艇的发展来说至关重要,特别是改善了潜艇只能在海洋表面或潜望镜深度以内才可以通过卫星的无线电频率通信的问题。
同样,TCN Hail也是利用声学技术,而利用无线电通信频率的"一次性系索浮标"正在被发展成为供低成本的系索浮标系统,可为潜航的潜艇提供实时通信。

12)NASA/JPL(喷气推进实验室)传感器网

图:NASA的空间探索计划中无线传感器网络的应用模式示意图

计划始于1997年,NASA对传感器网的兴趣源自他们本希望在行星上部署这样一个网络,而不是地球。NASA(美国航空航天局)喷气推进实验室的8位工程师组成的团队正致力于新一代无线传感器网络的开发。用这样一个网络来帮助控制环境和工业过程的潜力非常大。根据NASA/JPL,传感器网的设计可以把对许多环境的监控和控制扩展到许多领域,包括农业和生态学,安全和国土防御,也包括太空探索。目前为止传感器网只是以监控角色进行部署,不过其技术的核心概念已被证明可靠。现在科研小组正在进行实验,将传感器网络的功能从单纯监控扩展到对周围环境做出反应并进行控制。
无线传感器网络源于军事应用,在军事应用中也最成熟。以上是对美国到目前为止在无线传感器网络的军事应用进行的初步总节,相信在不远的未来无线传感器网络在军事中的应用将更加广泛和更加重要。

13)军队后勤物流RFID网
RFID就是我们通常所说的射频技术,是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID系统通常由标签(TAG)、读写器(Reader)、天线、中间件等几部分组成。由于其利用无线电波来传送识别信息,不受空间限制,其最大的优点就是可以对高速移动的远距离目标进行非接触式识别,这点是条码等任何其他自动识别技术所不具备的。正是由于这一特性,RFID可以解决很多数据采集的瓶颈问题,因此在军事物流领域有着广泛的应用前景。
目前,就美军而言其后勤系统将自动识别技术、全球运输网络、联合资源信息库和决策支撑系统等综合在一起,依托其全球资产可视系统实现了在储资产、周转资产和在运资产的可视化,并向各级指挥员、物资管理部门、武器系统管理部门及相关用户提供全部资产信息,包括其所在位置、类别、数量、状况、特点等,从而使得相关部门可以全程跟踪人员、装备和物资等,并指挥和控制其接受、分发和使用,也就是通过这种技术系统,美军随时掌握和配发所有弹药物资,使物资的供应和管理具有较高的透明度,使得后勤无后顾之忧,大大提高了保障的时效性。正是这种可视化的系统,建造了一条战略、战役、战术各个层次的军事行动的后勤供应可视性信息链。
军事仓储是军事物流领域的重要组成部分,RFID在军事仓储中的应用可以改变我军当前传统的仓储方式,极大的提高我军仓储的效能。

转载:http://www.51vyun.com/news_detail.php?menuid=16&id=49

开放分享：优质有限元技术文章,助你自学成才