無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在電子戰(zhàn)中應(yīng)用

邱麗娟　欒　爽　何建樹

[摘要]隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的逐步發(fā)展，戰(zhàn)爭手段不斷更新，傳統(tǒng)的電子戰(zhàn)已不能勝任未來戰(zhàn)場，復(fù)雜電磁環(huán)境迫切需要新型的電子戰(zhàn)系統(tǒng)，美國研制的“狼群”系統(tǒng)即為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）在電子戰(zhàn)中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]WSN 電子戰(zhàn) C4ISR “狼群”

中圖分類號：TN99文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0420028－01

一、引言

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)方式，集成了傳感器、微機電系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)三大技術(shù)，被列為未來最重要技術(shù)之一。WSN由節(jié)點組成，根據(jù)功能不同，節(jié)點可以分為終端節(jié)點、路由節(jié)點、匯聚節(jié)點，終端節(jié)點主要功能是采集信息，路由節(jié)點主要功能是傳輸數(shù)據(jù)，匯聚節(jié)點主要功能是與中繼站（衛(wèi)星、無人機等）通信。

二、電子戰(zhàn)

電子戰(zhàn)是敵我雙方利用電磁能和定向能破壞敵方武器裝備對電磁頻譜、電磁信息的利用或?qū)撤轿淦餮b備和人員進行攻擊、殺傷，同時保障己方武器裝備效能的正常發(fā)揮和人員的安全而采取的軍事行動?，F(xiàn)代電子戰(zhàn)包括電子攻擊(EA)、電子防護(EP)以及電子戰(zhàn)支援(ES)三部分。科技進步推動著戰(zhàn)爭的改變，未來的戰(zhàn)爭將是信息戰(zhàn)時代，隨著C4ISR系統(tǒng)在戰(zhàn)爭中重要性的提高，電子戰(zhàn)的主要作戰(zhàn)對象已經(jīng)包括了敵方的C4ISR系統(tǒng)。

三、“狼群”系統(tǒng)

“狼群”系統(tǒng)在電子戰(zhàn)以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上應(yīng)運而生。它既能夠打擊敵方的C4ISR系統(tǒng)，也能為己方搜集信息。2000年，美國國防高級研究計劃局(DARPA)對外公布此系統(tǒng)，它的設(shè)計思想是參照狼群攻擊獵物的方法。系統(tǒng)中，無人值守的智能化電子攻擊或者電子防御設(shè)備作為“狼”，被人為的部署在特定環(huán)境中，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)化電子綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)“狼群”。實際上，“狼群”就是一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，每一只“狼”配備了傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點。

（一）節(jié)點組成。通常，無線傳感器中的節(jié)點由傳感器模塊、處理器模塊、通信模塊和電源模塊組成，能夠完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)三項基本功能。而應(yīng)用于電子戰(zhàn)中的節(jié)點還要能夠?qū)崿F(xiàn)偵查和干擾的功能，所以還要在一些節(jié)點中增加偵查模塊和干擾模塊，組成偵查和干擾節(jié)點?！袄侨骸惫?jié)點組成框圖如圖1所示，節(jié)點功能不同，使用的模塊也不同。

由于“狼群”投放的環(huán)境通常十分惡劣，投放后無人值守，因而對節(jié)點要求比較高。這里列舉主要的幾點：（1）物理尺寸盡量小，隱蔽性好，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。（2）低能耗，因為節(jié)點采用電池供電，基本無法更換，為了延長網(wǎng)絡(luò)壽命，必須采用低能耗設(shè)計。（3）靈活性，每一個節(jié)點必須盡量能夠與其他任何節(jié)點快速的建立連接，保障網(wǎng)絡(luò)的健壯性。（4）安全性，節(jié)點間信號通信不僅要可靠，還要安全，在復(fù)雜電磁環(huán)境下，在遭遇被動竊聽、主動侵入、拒絕服務(wù)等被攻擊情況下，保證己方節(jié)點不被干擾。

（二）系統(tǒng)組成。傳感器節(jié)點安裝在載體上，即構(gòu)成“狼”。載體不同，“狼”亦不同。比如，第一種，將節(jié)點直接封裝，據(jù)稱DARPA將其封裝成咖啡罐大小，這類“狼”可以通過飛機、導(dǎo)彈等空投到敵區(qū)、無人區(qū)、或者危險區(qū)，稱為“地狼”；第二種，將節(jié)點安放在降落傘、氣球或者無人機等浮空平臺上，稱為“飛狼”；第三種，將節(jié)點安放在艦船、浮漂、垃圾等漂浮物上，稱為“海狼”。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自主網(wǎng)絡(luò)的特點，無論何種形式的“狼”，它們都能相互通信建立“狼群”，這使得“狼群”的作戰(zhàn)范圍可以覆蓋海陸空?！袄侨骸笨梢酝ㄟ^衛(wèi)星、無人機等與指揮人員傳遞消息。

（三）在電子戰(zhàn)中的功能?！袄侨骸痹陔娮討?zhàn)中具備偵察、干擾、破壞的功能，從而可以保護己方C4ISR系統(tǒng)，破壞敵方C4ISR系統(tǒng)，為己方勝利提供有力保障。任務(wù)不同，節(jié)點不同，組成的WSN不同，“狼群”功能也不同。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本身有星形、樹形、網(wǎng)狀等多種拓撲結(jié)構(gòu)，“狼群”在執(zhí)行任務(wù)過程中會因節(jié)點變化發(fā)生結(jié)構(gòu)的改變。圖2顯示的是一個樹形“狼群”，由衛(wèi)星、“飛狼”無人機、指揮系統(tǒng)以及多個布置在敵區(qū)的“地狼”組成。“地狼”中節(jié)點利用傳感器采集敵方信息，這些節(jié)點再將信息傳送到匯聚節(jié)點，由匯聚節(jié)點通過衛(wèi)星或者“天狼”傳到控制系統(tǒng)，最后控制系統(tǒng)經(jīng)過數(shù)據(jù)融合等技術(shù)得到敵方人員數(shù)量、裝備情況、雷達位置、雷達頻譜等信息。而指揮人員就可以從控制系統(tǒng)顯示看到敵方態(tài)勢圖，并且可以通過控制系統(tǒng)下達命令，比如干擾敵方雷達，打擊敵方?！袄侨骸痹诘玫矫詈?，啟動相應(yīng)節(jié)點設(shè)備，比如利用壓制式干擾攻擊敵方的雷達系統(tǒng)，降低敵方偵察接收機靈敏度，從而實現(xiàn)了電子干擾與電子防御。

美國研制出的“狼群”攻擊系統(tǒng)的能探測90%～95%的戰(zhàn)場射頻輻射信號，同時能夠在混雜有友方、中立方和敵方的環(huán)境下對野外或開闊地區(qū)3km以外的敵方輻射源進行定位。這套系統(tǒng)目前依然在改進，一旦投入使用，將對我方C4ISR系統(tǒng)造成很大的威脅。

（四）小結(jié)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自問世以來一直在飛速發(fā)展，目前，我國也在逐步加大投入研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。除了“狼群”系統(tǒng)外，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事中尤其是在電子戰(zhàn)方面仍然有廣闊的應(yīng)用前景。通過對“狼群”的研究，我們不僅要研制出類似系統(tǒng)，還要改進我方雷達、通信系統(tǒng)，開發(fā)能夠防備打擊敵方“狼群”的技術(shù)。

參考文獻：

[1]孫利民，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[2]王星，航空電子對抗原理，北京：國防工業(yè)出版社，2008.

[3]柯煒，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)及其研究難點，電信科學(xué)，2005(6).

[4]任豐原、黃海寧、林闖，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[J].北京：軟件學(xué)報，2003(14).