軍事物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀研究

宋鈺濤　陳蓉

摘要：隨著人們對物聯(lián)網(wǎng)需求的不斷變化，物聯(lián)網(wǎng)已不局限于民用領(lǐng)域，在軍用領(lǐng)域也不斷的擴(kuò)展。本文就軍事物聯(lián)網(wǎng)的概念、體系架構(gòu)、核心技術(shù)進(jìn)行闡述，并從軍事物聯(lián)網(wǎng)的幾個典型應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，最后分析了發(fā)展軍用物聯(lián)網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；軍事應(yīng)用；無線網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP391.44；TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）04-0064-03

2012年，科技研究公司Gartner分析師就提出IoT（Internet of Things）會演化為IoE（萬物聯(lián)網(wǎng)，Internet of Everything），所有的物品都會在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)生碰撞，相互連接組成網(wǎng)絡(luò)。 2016年，工信部發(fā)布《物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020）》，對我國在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的成就并對未來的發(fā)展原則、方向和目標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。表明我國的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在智能工業(yè)、農(nóng)業(yè)、物流、環(huán)保、安防、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛的推廣和應(yīng)用[1]。

1 軍事物聯(lián)網(wǎng)

1.1 軍事物聯(lián)網(wǎng)概念

軍事物聯(lián)網(wǎng)就是將軍事設(shè)施、戰(zhàn)斗裝備、武器裝備、戰(zhàn)斗人員與軍用網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)物與物、人與物、人與人互聯(lián)的智能化、信息化網(wǎng)絡(luò)。從概念上說，網(wǎng)絡(luò)中的每個要素（如武器裝備、單兵、指揮員、后勤物資等）都是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，所有要素通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合在軍事信息網(wǎng)中，將軍事行動轉(zhuǎn)為由信息輔助決策，再由決策指揮行動。軍事物聯(lián)網(wǎng)將物聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)深化發(fā)展為物控，這是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在軍事領(lǐng)域的必然方向，符合軍事信息化建設(shè)實(shí)際需要[2]。

1.2 軍事物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)在軍事上的應(yīng)用，要求充實(shí)和深化物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)以及軍事應(yīng)用特點(diǎn)[3]。軍事物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)如圖1所示。

物理層由傳感器、電子標(biāo)簽、網(wǎng)關(guān)、智能終端等組成，利用智能裝備收集信息、識別物體，并將信息傳輸至網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層通過有線和無線的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳輸和處理從物理層得到的信息，依托軍網(wǎng)為基礎(chǔ)，融合民用網(wǎng)絡(luò)，并在云計算平臺的強(qiáng)大支撐下，形成了一個快速、便捷、穩(wěn)定、可靠的軍用物聯(lián)傳感網(wǎng)絡(luò)脈絡(luò)。在軍事物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層提出了非常全面和詳細(xì)的軍事應(yīng)用解決方案，如態(tài)勢感知、醫(yī)療救助和軍事物流等。依托物聯(lián)網(wǎng)可以將所有的設(shè)施、武器裝備、現(xiàn)場指揮員、作戰(zhàn)部隊(duì)、后勤保障部隊(duì)、指揮中心整合為一個互聯(lián)互通、高度網(wǎng)絡(luò)化信息化的有機(jī)整體。

1.3 軍事物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)涉及感知、控制、網(wǎng)絡(luò)通信、微電子、計算機(jī)、嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域。下面就每層的關(guān)鍵技術(shù)展開進(jìn)行詳細(xì)描述。物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)架構(gòu)圖如圖2所示。

1.3.1 應(yīng)用層核心技術(shù)

信息處理技術(shù)：結(jié)合軍事物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)，對該技術(shù)進(jìn)行概要介紹：

（1）數(shù)據(jù)存儲。該模塊可用來存儲軍用裝備、戰(zhàn)備數(shù)據(jù)和資料詳情、使用情況、倉儲情況、物流信息、使用損耗、戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)等等。具體分類如圖3所示。

（2）數(shù)據(jù)挖掘/分析。結(jié)合軍事物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的特殊性，該模塊主要圍繞數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)實(shí)時性、數(shù)據(jù)可靠性、數(shù)據(jù)容錯性等性能參數(shù)展開。首先，通過大規(guī)模的布設(shè)傳感器、無線接入點(diǎn)、衛(wèi)星傳輸、RFID技術(shù)等無線手段將獲得大量的數(shù)據(jù)。其次，對數(shù)據(jù)的“真?zhèn)巍边M(jìn)行判斷。

1.3.2 網(wǎng)絡(luò)層核心技術(shù)

目前，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的升級，可以無縫的將無線傳感網(wǎng)于已存在的軍綜網(wǎng)、無線電、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)等相互銜接，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、快捷的發(fā)展。主要表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率，及時、準(zhǔn)確、網(wǎng)絡(luò)抗干擾/抗毀性及網(wǎng)絡(luò)的自救性。

1.3.3 感知層關(guān)鍵技術(shù)

通過利用RFID和智能傳感器等器件，結(jié)合芯片、天線、微納制造、導(dǎo)航軟件等技術(shù)，構(gòu)成一張強(qiáng)大而完整的物體感知網(wǎng)。不僅能實(shí)時掌握自然環(huán)境一系列變化，也可對目標(biāo)進(jìn)行地位、跟蹤。

2 軍事物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用

2.1 戰(zhàn)場態(tài)勢感知

戰(zhàn)場態(tài)勢感知是指對戰(zhàn)場空間內(nèi)敵、我、友各方的兵力部署、武器配備和戰(zhàn)場環(huán)境（如地形、氣象水文、電磁干擾強(qiáng)度）等信息的實(shí)時掌控[4]。除了傳統(tǒng)意義上的偵查、跟蹤、監(jiān)視外，戰(zhàn)場態(tài)勢感知最大的特點(diǎn)在于信息資源的公開性。雙方在平等獲取環(huán)境信息的情況下，其信息獲取技術(shù)水平至關(guān)重要。物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)場態(tài)勢架構(gòu)如圖4所示。

經(jīng)由戰(zhàn)場態(tài)勢感知的除了我方態(tài)勢外，還有友方態(tài)勢和敵方態(tài)勢，將態(tài)勢傳輸給決策系統(tǒng)后，決策系統(tǒng)將根據(jù)兩方的態(tài)勢情況，生成當(dāng)前的綜合態(tài)勢圖，并預(yù)測未來的態(tài)勢。戰(zhàn)場態(tài)勢感知較廣泛的應(yīng)用是單兵態(tài)勢，通過單兵負(fù)載無線通信設(shè)備，相比傳統(tǒng)的車載、機(jī)載和星載的方式，增加了靈活性，擴(kuò)展了探測范圍并降低了成本。如圖5所示為單兵戰(zhàn)場示意圖，單兵攜帶無線通信設(shè)備潛入戰(zhàn)場后，通過無線設(shè)備自組網(wǎng)絡(luò)互相通信，同時將戰(zhàn)地信息數(shù)據(jù)發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn)，經(jīng)由匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)分析后，將戰(zhàn)場態(tài)勢發(fā)送給戰(zhàn)地指揮所，或者經(jīng)由光纖/衛(wèi)星將態(tài)勢同步至指揮員大廳。同時，匯聚節(jié)點(diǎn)可以將不同戰(zhàn)地區(qū)域的單兵上傳的信息互相轉(zhuǎn)發(fā)，使得各區(qū)域協(xié)同作戰(zhàn)。[5]

2.2 軍事物流

軍事物流的定義：軍事物資經(jīng)由采購、運(yùn)輸、儲存、包裝、維護(hù)保養(yǎng)、配送等環(huán)節(jié)，最終抵達(dá)用戶，從而實(shí)現(xiàn)其空間轉(zhuǎn)移的全過程[6]。

和民用物流相比，軍事物流有著它的特征性[7]：

（1）多樣性。隨著生產(chǎn)力發(fā)展，軍用物資的種類日新月異，同時隨著作戰(zhàn)規(guī)模的擴(kuò)大、作戰(zhàn)地域的擴(kuò)展及作戰(zhàn)力量的增強(qiáng)，軍事物流呈現(xiàn)種類多、數(shù)量大、運(yùn)輸范圍廣、儲存條件復(fù)雜、管理人員技術(shù)要求高等特點(diǎn)。

（2）軍事性。為軍事服務(wù)，屬于軍事活動的范疇，這也是它區(qū)別于民用物流的重要特征。

（3）突發(fā)性。在日常訓(xùn)練情況下，部隊(duì)的物資運(yùn)輸供給量相對穩(wěn)定，但是在自然災(zāi)害、大型軍事演習(xí)等情況下，局部范圍內(nèi)的軍事物流運(yùn)輸便具有突發(fā)性特點(diǎn)。

利用物聯(lián)網(wǎng)，首先可以保證物資在庫管理階段的信息透明，利用電子標(biāo)簽，可以實(shí)時地掌握庫存和使用情況，機(jī)動的進(jìn)行補(bǔ)貨和維修，并對有限期限的物品進(jìn)行監(jiān)控管理。其次，在物資的運(yùn)輸管理階段，實(shí)時地對物資的運(yùn)輸狀態(tài)和物理環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)資源動態(tài)保障。還可利用定位功能，根據(jù)實(shí)時路況優(yōu)化運(yùn)輸路線，保證物資以最短時間運(yùn)輸?shù)侥康牡亍Ｗ詈?，在入庫管理階段，利用電子標(biāo)簽和通信網(wǎng)絡(luò)完成物資的驗(yàn)收、信息錄入和數(shù)據(jù)傳輸[8]。圖6所示即為軍事物流的流程圖，其中庫存量部分只有在運(yùn)輸部門可掌握。[9]

3 軍事物聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)

一是安全問題。當(dāng)所有設(shè)備都智能化、網(wǎng)絡(luò)化，邊界概念將會被進(jìn)一步削弱。如何保證軍事物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用時的安全問題，是一個亟待突破的障礙。[10]針對這個問題，首先利用指紋、聲控、視網(wǎng)膜、密碼等物理安全手段；其次通過安全路由、密鑰管理、加解密算法、端到端認(rèn)證等手段，并且針對跨網(wǎng)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)要確立安全的銜接機(jī)制[11]。

二是標(biāo)準(zhǔn)化問題。目前各種傳感識別種類多樣，僅RFID就有250多種，各類協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一將是一個漫長而艱巨的過程。在2010年，“中國物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合工作組”成立，對于加快物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化、深化物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，具有非常重要的意義。

三是數(shù)據(jù)處理技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是巨大的感知傳感網(wǎng)絡(luò)，將獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合，最后為決策系統(tǒng)提供依據(jù)。這些都需要數(shù)據(jù)融合技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、云計算、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、人工智能理論及智能信號處理技術(shù)等作為支撐。

4 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)體系是一個龐大、復(fù)雜、精細(xì)的系統(tǒng)，涉及嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、安全算法、軟件開發(fā)、數(shù)控技術(shù)等多領(lǐng)域，將它和軍事應(yīng)用結(jié)合起來可以實(shí)現(xiàn)海、陸、空、天多維空間的信息互聯(lián)，形成“智能化戰(zhàn)場”，從而將以“武器平臺”為核心轉(zhuǎn)為以“網(wǎng)絡(luò)平臺”為中心的新型信息化戰(zhàn)爭模式。

參考文獻(xiàn)

[1]《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》[Z].工業(yè)和信息化部，2011.

[2]于輝，蔣飛，趙克儉.物聯(lián)網(wǎng)軍事應(yīng)用分析[J].指揮信息系統(tǒng)與技術(shù)，2011，（05）：10-14.

[3]郭石軍，羅挺，卿太平.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在一體化軍事物流信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].物流技術(shù)，2012，31（02）：4.

[4]喬正偉，羊彥，侯靜.戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)評價方法[J].指揮控制與仿真，Command Control & Simulation， 2016，（05）：52-56.

[5]李志亮，孫德翔，刑國平.物聯(lián)網(wǎng)的軍事應(yīng)用研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012，2（05）：78-81.

[6]藍(lán)羽石，于輝，蔣飛，等.物聯(lián)網(wǎng)軍事應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[7]聶強(qiáng)，田廣東，仇大勇，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在軍事物流中的應(yīng)用研究[J].軍事通信技術(shù)，2010，（06）：23-25.

[8]潘毅，錢翔，李晶.美軍后勤物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的做法及啟示[J].物流工程與管理，2014，（02）：77-79.

[9]宮曉曼.應(yīng)用于軍事物流中的物聯(lián)網(wǎng)安全性研究[J].物流技術(shù).2013，（15）：284-286.

[10]宋航.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其軍事應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013：1-2.

[11]《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布[Z].中國新通信，2011，（24）：4.