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标题: 简述无线传感器网络在军事的应用 [打印本页]

作者: rise_ming 时间: 2012-5-22 10:04 标题: 简述无线传感器网络在军事的应用

序言：消息技巧正前进着一场新的军事改革。消息化抗争要求作战系统“看得明、反响快、打得准”，谁在消息的获得、传输、处理上割据优势（获得制消息权），谁就能掌握抗争的积极权。无线传感器网络以其尤其的优势，能在多种场合中意军事消息获得的实时性、准确性、全面性等需求。
无线传感器网络能够帮助告终管用的沙场形势感知，中意作战能力“知己知彼”的要求。标兵假象是用飞行器将许多微传感器结点散布在沙场的宽阔地域，这些结点自构成网，将沙场消息边采集、边传输、边混杂，为各参战单位供给“各取所需”的情报服务。
依据白宫的消息技巧专家推荐，计算机、通信及小型化技巧递升正领导美军进去一个新时代，在防御技巧上发生“革命性”收获。隶属于总统办公厅的国度消息技术琢磨与进展归纳办公室主任大卫•纳尔逊说，无线传感器网络技巧，预示着为沙场上带来新的电子眼和电子耳，“能够在未来几十年内改革沙场环境”。
由于无线传感器网络具有集合型、随机散布的个性，使其极其合乎利用于卑劣的沙场环境中，使其极其合乎利用于卑劣的沙场环境中，包括侦察敌情、监控兵力、装备和物资，推断生物化学报复等多方面用处。友军兵力、装备、弹药搭配监视；战区监控；敌方军力的侦查；目标追寻；抗争措伤估价；核、生物和化学报复的探测与侦查等。
鉴于无线传感器网络在军事利用的宏伟作用，引起了世界众多国度的军事部门、工业界和学术界的极大关怀.美国慷慨科学基金委员会2003年制订了传感器网络琢磨计划,投资34 000 000美元,扶持相干基础理论的琢磨.美国国防部和各军事部门都对传感器网络授予了高度偏重,在C4ISR的基础上提出了C4KISR计划,偏重沙场情报的感知力气、消息的归纳力气和消息的利用力气,把传感器网络作为一个重要琢磨领土,发生了一系列的军事传感器网络琢磨项目.美国英特尔公司、美国微软公司等消息工业界巨头也开始了传感器网络方面的工作,纷纷发生或启用相应的行动计划.日本、英国、意大利、巴西等国度也对传感器网络出现出了极大的乐趣,纷纷展开了该领土的琢磨工作.
无线传感器网络的标兵利用形式可分为两类，一类是传感器结点监测环境事态的改变或事件的发生，将发生的事件或改变的事态报告给管教中心；一类是由管教中心公布号召给某一区域的传感器结点，传感器结点厉行号召并归来相应的监测数据。与之对应的，传感器网络中的通信形式也重要有两种，一是传感器将采集到的数据传输到管教中心，称为多到一通信形式；一是管教中心向区域内的传感器结点公布号召，称为一到多通信形式。前一种通信形式的数据量大，后一种则相对较小。
在这里采集了一些现在西方国度（重要是美国）在无线传感器网络军事利用方面的重要琢磨：
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构成一个无线网络的软件共同构成。将一点滴尘散放在定然范围内，它们就能够互相定位，采集数据并向基站递交消息。近几年，由于硅片技巧和出产工艺的突飞猛进，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曾经缩小到了沙粒般大小，但它却包括了从消息采集、消息处理到消息发送所必需的全副部件。未来的智能微尘甚至能够悬浮在空中几个小时，搜集、处理、发射消息，它能够仅攀附微型电池工作多年。智能微尘的长途传感器芯片能够追寻仇人的军事行动，能够把许多智能微尘装在宣扬品、子弹或炮弹中，在目标地点撒落下去，构成精细的监视网络，敌国的军事能力和人员、物资的流动慷慨洞悉其***。
2）目标定位网络嵌入式系统技巧
目标定位网络嵌入式系统技巧(Network Embed System Technology)是沙场利用实验是美国国防高级琢磨计划局主导的一个项目，它将告终系统和消息处理混杂。项目标定量目标是发生包括10 ~100万个计算节点的可靠、实时、散布式利用网络。这些节点包括连接传感器和作动器的物理和消息系统部件。基础嵌入式系统技巧节点批准现场可编程门阵列 (FPGA)形式。该项目利用了许多的微型传感器、微电子、良好传感器融划算法、自定位技巧和消息技巧方面的收获。项目标常年目标是告终传感器消息的网络中心散布和混杂，显明长进作战形势感知力气。2003年该项目获胜检讨了能够正确定位敌方狙击手的传感器网络技巧，它批准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到达1http://www.missouri-river.info/lianxiwomen/596.html.5米，定位迟到到达2秒，甚至能揭示出敌方射手批准跪姿和站姿射击的差异。
防核生化袭击美国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巧中，称为Cyrano NoseChip。基于这一技巧可创立一个低成本的化学传感器系统，捉拿和解释数据，并供给实时告警，以应付可怕分子利用化学兵器举行的报复。该系统在前端利用一个C320手持传感器负责采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，电脑上运行着长途监控和服务器过程。该系统利用IBM公司的无线通信装备WebSphere MQ Everyplace传输数据，这个手持装备还能够小型化为渺小结点，安排到监测环境中去，构成自主工作的无线传感器网络。
3）灵便传感器网络
“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。其大约信念是在沙场上布设许多的传感器以采集和中继消息，并对相干原始数据举行过滤，然后再把那些重要的消息递交到各数据混杂中心，从而将许多的消息集成为一幅沙场全景图，当参战人员必需时可发放给他们，使其对沙场形势的感知力气大大长进。SSW系统作为一个军事战术工具可向沙场点拨员供给一个从大型传感器矩阵中得来的动态更新数据库，并及时向相干作战人员供给实时或近实时的沙场信息，包括穿越有人和无人扼制的地面车辆、无人扼制飞机、空中、海上及卫星中获得的高判别率数字地图、三维地势个性、多重频谱图形等消息。系统软件将批准预先制订的规范来解读传感器的内容，将它们与诸如公路、建造、天气、单元位置等前后相干消息，以及由其他传感器输入的消息互相干联，从而为交战网络供给诸如开火、装甲车的行动以及爆炸等引发传感器的恳挚事件的实时消息。SSW系统是关于传感器基于网络平台的集成，这种集成是穿越主体交互作用来告终的。例如，一个被引发的传感器主体可能会要求在其范围内激活其他传感器，到达对前后相干消息的廓清和确认，该要求消息同来自天气或兵器层的SSW中的消息相联合，就生成一幅有关作战环境的全景图。
4）无人值守地面传感器群
美国陆军近期确立了“无人值守地面传感器群”项目,其重要目标是使基层部队点拨员具有在他们所渴望安排传感器的任何地方灵便地安排传感器的力气.该项目是扶持陆军“更宽阔视野”的3个项目之一.
5）沙场环境侦查与监视系统
美国陆军最近确立了“沙场环境侦查与监视系统”项目.该系统是一个智能化传感器网络,能够更为翔实、准确地探测到正坚消息,如一些特异地势地域的特种消息 (登陆作战中敌方岸滩的翔实地理个性消息,丛林地带的地面坚硬度、干湿度)等,为更准确地制订抗争行动计划供给情报依据.它穿越“数字化路标”作为传输工具,为各作战平台与单位供给“各取所需”的情报服务,使情报侦查与获得力气发生质的飞跃.该系统组由撒布型微传感器网络系统、机载和车载型侦查与探测装备等构成.
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”琢磨项目.传感器组网系统的中心是一套实时数据库管教系统.该系统能够利用现有的通信机制对从战术级到战略级的传感器消息举行管教,而管教工作只需穿越一台专用的商用便携机即可,无须要其他专用装备.该系统以现有的带宽举行通信,并可调停来自地面和空中监视传感器以及太空监视装备的消息.该系统能够安排到各级点拨单位.
7）防生化网络
2002年5 月,美国Sandia国度实验室与美国能源部配合,共同琢磨能够及早觉察以地铁、车站等场合为目标的生化兵器袭击,并及时批准防范对策的系统.该琢磨属于美国能源部可怕对策项目标重要一环.该系统融检测有毒气体的化学传感器和网络技巧于一体.安装在车站的传感器一旦检测到某种有害物质,就会积极向管教中心通报,积极举行领导旅客避难的广播,并封锁有关入口等.该系统除非能够在专用管教中心举行监视之外,还能够穿越WWW举行长途监视.
8）网状传感器系统CEC
美国海军最近展开的网状传感器系统CEC(cooperative engagement capability)是一项革命性的技巧.CEC是一个无线网络,其感知数据是原始的雷达数据.该系统实用于舰船或飞机抗争群携带的电脑举行感知数据的处理.每艘战船不但依靠于自己的雷达,还攀附其他战船可能装载CEC的战机来获得感知数据.例如,一艘战船除非从自己的雷达获得数据以外,还从舰船抗争群的20个以上的雷达中获得数据,也能够从鸟瞰沙场的战机上获得数据.空中的传感器负责侦查更大范围的低空目标,这些传感器也是网络中重要的一局部.利用这些数据融合图片具有很高的精度.由于CEC能够从多方面探测目标,极大地长进了测量精度.利用CEC数据能够准确地击中目标.CEC还能够迅速而准确地跟踪混乱抗争环境中的敌机和导弹,使战船能够击中多个地平线或地平线以上近海面飞行的超声波目标.因而,即便是今天最良好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。在国防高级琢磨计划局的帮助下，这个体系能够散射电子绊网就任何地方，也即便到全副沙场，以侦测行动着的高金属含量目标。这种力气意味着一个特异的军事用处，例如侦查和定位敌军坦克和其他车辆。这项技巧有着普遍的利用可能，正如所提及的这些假象，它不但能够感受到行动的或静止的金属，而且能够感受到声音、光线、温度、化学物品，以及动植物的生理个性。
10）C4ISRT系统
无线传感器网络的琢磨直接前进了以网络技巧为中心的新军事革命，诞生了网络中心战的信念和系统。传感器网络将会成为C4ISRT系统不可或缺的一局部．C4ISRT系统的目标是利用良好的高科技技巧，为未来的当代化抗争设计一个集号召、扼制、通信、计算、智能、监视、侦查和定位于一体的沙场点拨系统，受到了军事繁密国度的普遍偏重．因为传感器网络是由集合型、低成本、随机散布的节点构成的，自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意报复中的摧毁而导致整个体系的分化，这一点是传统的传感器技巧所无法比拟的，也正是这一点，使传感器网络极其合乎利用于卑劣的沙场环境中，包括监控我军兵力、装备和物资，监视抵触区，侦查敌方地势和布防，定位报复目标，估价磨损，侦查和探测核、生物和化学报复．在沙场，点拨员经常必需及时准确地打听部队、兵器装备和军用物资供给的情形，敷设的传感器将采集相应的消息，并穿越云集节点将数据送至点拨所，再转发到点拨部，最后混杂来自各沙场的数据构成我军健全的战区形势图．在抗争中，对抵触区和军事要地的监视也是至关重要当然，也能够直接将传感器节点撒向敌方阵地，在敌方还未来得及反响时迅速采集利于作战的消息．传感器网络也可感受火控和制导系统供给准确的目标定位消息．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供给贵重的反响工夫，从而最大可能地减小伤亡．传感器网络也可避免核反响部队直接泄露在核辐射的环境中．在军事利用中，与自力更生的卫星和地面雷达系统相比，传感器网络的埋伏优势体目前以下几个方面：
(1)散布节点中多角度和多方位消息的归纳管用地长进了信噪比，这始终是卫星和雷达这类自力更生系统难以征服的技巧问题之一．
(2)传感器网络低成本、高冗余的设计分寸为整个体系供给了较强的容错力气．
(3)传感器节点与探测目标的近距离接触大大肃清了环境噪声对系统功能的波及．
(4)节点中多种传感器的混杂利用利于于长进探测的功能指标．
(5)多节点联合，构成遮蔽面积较大的实时探测区域．
(6)借助于个别具有挪动力气的节点对网络拓扑构造的调剂力气，能够管用地肃清

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