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意爾創(chuàng)傳感器:軍事領域中的應用需要無線傳感器網(wǎng)絡
無線傳感器網(wǎng)絡是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構(gòu)成了傳感器網(wǎng)絡的三要素。
無線傳感器網(wǎng)絡綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信技術(shù)、分布式處理技術(shù)等，是當前上研究的熱點領域。美國商業(yè)周刊將其列為21世紀zui有影響的技術(shù)之一。無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network，WSN)不僅是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重點，同時也在信息化作戰(zhàn)中具有廣闊的應用前景。
麻省理工學院技術(shù)評論則將其列為改變世界的*技術(shù)之一。無線傳感器網(wǎng)絡通過分布在檢測區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點，獲取客觀世界的zui直接、zui有效、zui真實的信息，并通過無線自組織的網(wǎng)絡傳遞到用戶端。在國防和軍事領域，該網(wǎng)絡可以實時監(jiān)測、感知、采集和傳遞戰(zhàn)場環(huán)境內(nèi)的各種信息，協(xié)助實現(xiàn)有效的戰(zhàn)場態(tài)勢感知，為作戰(zhàn)指揮員提供戰(zhàn)場情報服務。世界軍事強國紛紛開展無線傳感器網(wǎng)絡的軍事應用研究。
在軍事領域中，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型的傳感器。感知對象包括敵、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算機，也可指我軍情報工作人員。
無線傳感器網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)如圖1所示，傳感器節(jié)點感知監(jiān)測區(qū)域信息，并在網(wǎng)絡內(nèi)通過其他節(jié)點將信息多跳路由到匯聚節(jié)點，zui后通過互聯(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)測區(qū)域信息。

無線傳感器網(wǎng)絡具有快速部署、隱蔽性強、自組織以及良好的容錯性等特點，在軍事上具有廣泛的應用前景。在戰(zhàn)場上，戰(zhàn)斗環(huán)境惡劣，作戰(zhàn)態(tài)勢瞬息萬變，戰(zhàn)機稍縱即逝，作戰(zhàn)指揮員需要即時了解掌握*的情況。鋪設在作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點可以采集相應的信息，并通過匯聚節(jié)點將數(shù)據(jù)送至指揮所，再轉(zhuǎn)發(fā)到指揮部，zui后融合來自各戰(zhàn)場的數(shù)據(jù)，形成完備的戰(zhàn)區(qū)事態(tài)圖。
無線傳感器網(wǎng)絡在軍事應用中的潛在優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面：
1，部署方便快捷。傳感器節(jié)點可以通過飛機投遞或者炮彈發(fā)射直接部署于敵方陣地內(nèi)，近距離獲取戰(zhàn)場信息。
2，隱蔽性。傳感器節(jié)點是一種微型設備，其體積可以不超過1mm3，這一優(yōu)勢使得傳感器節(jié)點不易被敵方發(fā)現(xiàn)。
3，容錯性。網(wǎng)絡由大量廉價的傳感器節(jié)點組成，使得網(wǎng)內(nèi)存在許多冗余節(jié)點，為整個系統(tǒng)提供了較強的容錯能力。
4，準確性。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，無人值守。傳感器節(jié)點密集分布于監(jiān)測環(huán)境中，每個節(jié)點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)點喚醒/睡眠機制，無需人工值守，在惡劣的戰(zhàn)場中能發(fā)揮重要作用。
無線傳感器網(wǎng)絡較傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡有其自身潛在的優(yōu)勢，能在戰(zhàn)場環(huán)境中發(fā)揮“神經(jīng)元"的作用，因此受到世界各軍事強國的廣泛關(guān)注。
美國國防部較早開始啟動無線傳感器網(wǎng)絡的研究，將其定位為指揮、控制、通信、計算機、打擊、情報、監(jiān)視、偵查（C4KISR）系統(tǒng)*的一部分。自2001年起，美國國防部遠景計劃研究局（DARPA）已投資幾千萬美元，幫助大學進行“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)絡通信"計劃，旨在通過在戰(zhàn)場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“無人值守地面?zhèn)鞲衅魅?項目，其主要目標是是使基層*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)"研究項目，其核心是一套實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，對從戰(zhàn)術(shù)級到戰(zhàn)略級的傳感器信息進行管理。
除美國外，日本、英國、意大利、巴西等也對無線傳感器網(wǎng)絡表現(xiàn)出極大的興趣，并各自開展了該領域的研究工作。
中國在無線傳感器網(wǎng)絡領域的研究幾乎與發(fā)達國家同步啟動，1999年中國科學院《知識創(chuàng)新工程試點領域方向研究--信息與自動化領域研究報告》中首先將無線傳感器網(wǎng)絡列入其中。2001年，中國科學院成立了微系統(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，共同推進傳感器網(wǎng)絡的研究。從2002年開始，中國國家自然科學基金委員會開始部署傳感器網(wǎng)絡相關(guān)的課題。
盡管無線傳感器網(wǎng)絡存在許多優(yōu)勢，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用，主要存在以下亟待解決的關(guān)鍵性問題。
1，安全性問題
在軍事應用領域，無線傳感器網(wǎng)絡的安全性顯得尤為重要。傳感器節(jié)點往往散布在敵方區(qū)域，其物理安全無法保證，節(jié)點很有可能遭俘獲，因此在網(wǎng)絡設計過程中首先要考慮被俘節(jié)點的問題。其次，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中傳輸、存儲和處理的過程中也要保證其邏輯安全。
2，目標跟蹤問題
無線傳感器網(wǎng)絡在戰(zhàn)場上需要及時跟蹤敵方車輛的行進路線和兵力的調(diào)動情況，將獲取的戰(zhàn)場信息及時發(fā)送回我方指揮中心，但傳感器節(jié)點能源和體積受限，易受戰(zhàn)場惡劣環(huán)境影響，無線鏈路易受干擾，拓撲結(jié)構(gòu)動態(tài)變化，而作戰(zhàn)對無線傳感器網(wǎng)絡的實時性提出了很高的要求。這就使得網(wǎng)絡采用的跟蹤定位算法必須能以較小代價實時傳輸跟蹤數(shù)據(jù)和計算結(jié)果。
3，能量受限問題
無線傳感器節(jié)點體積微小，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)點部署的廣泛性和戰(zhàn)場環(huán)境的惡劣性使得更換節(jié)點電池變得不現(xiàn)實。如何設計合理的網(wǎng)絡拓撲控制和協(xié)議，節(jié)省能量以維持全網(wǎng)絡的生存期，是一個必須貫穿全網(wǎng)絡設計的重要問題。
zui后，通過對無線傳感器網(wǎng)絡在軍事上的應用進行了探析，可以看到無線傳感器網(wǎng)絡在軍事上應用存在許多優(yōu)勢，但受現(xiàn)階段技術(shù)發(fā)展制約，還有很多關(guān)鍵問題亟待解決。相信隨著技術(shù)的進一步發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡一定能在信息化戰(zhàn)爭中發(fā)揮重要作用。
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