傳感器網(wǎng)絡(luò)與軍事運用的兩個實例

傳感器網(wǎng)絡(luò)與軍事運用的兩個實例傳感器網(wǎng)絡(luò)與軍事運用的兩個實例電氣學(xué)院通信工程1043031420孫大山【摘要】信息技術(shù)正推動著一場新的軍事變革。信息化戰(zhàn)爭要求作戰(zhàn)系統(tǒng)“看得明、反應(yīng)快、打得準(zhǔn)”，誰在信息的獲取、傳輸、處理上占據(jù)優(yōu)勢(取得制信息權(quán))，誰就能掌握戰(zhàn)爭的主動權(quán)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以其獨特的優(yōu)勢，能在多種場合滿足軍事信息獲取的實時性、準(zhǔn)確性、全面性等需求。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以協(xié)助實現(xiàn)有效的戰(zhàn)場態(tài)勢感知，滿足作戰(zhàn)力量“知己知彼”的要求。典型設(shè)想是用飛行器將大量微傳感器結(jié)點散布在戰(zhàn)場的廣闊地域，這些結(jié)點自組成網(wǎng)，將戰(zhàn)場信息邊收集、邊傳輸、邊融合，為各參戰(zhàn)單位提供“各取所需”的情報服務(wù)【關(guān)鍵詞】傳感器網(wǎng)絡(luò)、軍事運用、信息戰(zhàn)術(shù)美國陸軍“陸戰(zhàn)網(wǎng)”(LandWarNet）：2012年美國陸軍態(tài)勢報告指出，美國陸軍現(xiàn)在正處于轉(zhuǎn)型期。隨著從阿富汗撤軍，美國陸軍正進入一個充滿不確定性因素的全球性挑戰(zhàn)的新時代。在不同任務(wù)間快速、無縫地進行轉(zhuǎn)換將是美國陸軍在應(yīng)對多種威脅中取勝的一個必然要求，這種能力的基礎(chǔ)保障正是“陸戰(zhàn)網(wǎng)”。1.1何為“陸戰(zhàn)網(wǎng)”為獲得決定性、快速的決策優(yōu)勢，根據(jù)全球信息柵格(GIG)建設(shè)指導(dǎo)思想，美國陸軍正在構(gòu)建一個更加可靠的信息網(wǎng)，并將該網(wǎng)與GIG構(gòu)成一個整體，這就是“陸戰(zhàn)網(wǎng)”(LandWarNet)。作為美軍全球信息柵格陸軍子系統(tǒng)的“陸戰(zhàn)網(wǎng)”，目前在給士兵提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方面還存在一些困難和制約。雖然“陸戰(zhàn)網(wǎng)”已經(jīng)部署了十多年，但現(xiàn)在越來越有必要將多個網(wǎng)絡(luò)整合到一起。未來美軍將不再有單獨的子網(wǎng)傳輸系統(tǒng)，美軍將將把醫(yī)療保障和后勤等單獨的領(lǐng)域整合起來，統(tǒng)一指揮。雖然軍隊開始采用共同的標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)有系統(tǒng)還是過于復(fù)雜。美軍的目標(biāo)是將更多的復(fù)雜工作加入到后臺中去自動運行，而不是需要大量的人工操作。對于系統(tǒng)操作員來說，只需通過輕點鼠標(biāo)或簡單的鍵盤操作，即可完成任務(wù)。這番話意味著美國陸軍正試圖使陸戰(zhàn)網(wǎng)跟上快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以更快地向“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”轉(zhuǎn)變。1.2全球信息柵格的陸軍部分全球信息柵格（GIG）是美國國防部為實現(xiàn)跨軍種信息網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通的頂層設(shè)計，其目的是徹底打通各軍兵種信息系統(tǒng)間的通道，把天基、空基、地基和?；乃行畔⑾到y(tǒng)集成為一個陸?？哲姽灿玫谋环Q為“諸網(wǎng)之網(wǎng)”的全球網(wǎng)，以實時方式和真實圖像為未來的聯(lián)合作戰(zhàn)提供通用的態(tài)勢感知能力，提高從傳感器到武器系統(tǒng)的反應(yīng)速度，增強聯(lián)合打擊能力，以獲得非對稱作戰(zhàn)優(yōu)勢。這也是美軍2020年前后形成全面的網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)能力的核心之所在。早在1993年，美軍就啟動了全球指揮控制系統(tǒng)的陸軍部分——陸軍作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)（ABCS）建設(shè)計劃，它是美國陸軍數(shù)字化總體計劃（ADMP）的重要組成部分。目前，ABCS已建成為以國家信息基礎(chǔ)設(shè)施為依托，以戰(zhàn)術(shù)級戰(zhàn)場信息控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以戰(zhàn)役、戰(zhàn)略級指揮控制系統(tǒng)為支撐，以單兵指揮控制系統(tǒng)為末端的戰(zhàn)場指揮控制系統(tǒng)體系。2003年，世界第一支數(shù)字化部隊——配備陸軍作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)（ABCS）的美陸軍第４機步師在伊拉克參戰(zhàn)。旅級指揮所需將多種指揮控制系統(tǒng)整合為一，包括各種專用計算機系統(tǒng)和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)集成工作非常復(fù)雜。而由于情報、監(jiān)視和偵察能力越來越強，導(dǎo)致“信息泛濫”，使信息轉(zhuǎn)化為有用情報的處理和分析工作異常艱難，由此延緩決策周期，貽誤戰(zhàn)機。經(jīng)過實戰(zhàn)檢驗，陸軍作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)暴露出系統(tǒng)集成復(fù)雜、信息量過多以及系統(tǒng)互操作能力有限的弊端。為了徹底解決美國陸軍指揮控制系統(tǒng)的問題，適應(yīng)GIG的發(fā)展需要，美陸軍于2004年2月提出“陸戰(zhàn)網(wǎng)”（LandWarNet）的發(fā)展計劃。“陸戰(zhàn)網(wǎng)”將與海軍的“部隊網(wǎng)”、空軍的“星座網(wǎng)”并列成為全球信息柵格的軍種子網(wǎng)。各軍種子網(wǎng)的建設(shè)將遵循共同的標(biāo)準(zhǔn)和框架以及聯(lián)合體系結(jié)構(gòu)，確保能夠互聯(lián)、互通、互操作，以實現(xiàn)各軍兵種間最大限度的態(tài)勢共享和聯(lián)合打擊。1.3“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”的主要支撐“陸戰(zhàn)網(wǎng)”涵蓋美陸軍所有網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)施、通信系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)，將美國陸軍眾多的網(wǎng)絡(luò)集成為一體化網(wǎng)絡(luò)，組成新型的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈，將使美國陸軍從后方支援基地到前方部署部隊的所有網(wǎng)絡(luò)連為一體，使陸軍整體作戰(zhàn)力量得到優(yōu)化，并將陸軍作戰(zhàn)行動納入聯(lián)合作戰(zhàn)框架，是陸軍實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、一體化，提高網(wǎng)絡(luò)中心作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵?！瓣憫?zhàn)網(wǎng)”部署后，美軍士兵可以在全球任何地點進入網(wǎng)絡(luò)，并通過網(wǎng)絡(luò)進行信息接收、存儲、處理和傳輸，從而大大提高士兵的態(tài)勢感知能力、作戰(zhàn)效率和作戰(zhàn)效果，使美國陸軍成為一支“以知識為基礎(chǔ)、以網(wǎng)絡(luò)為中心”的部隊?！瓣憫?zhàn)網(wǎng)”建設(shè)的進展主要體現(xiàn)在以下三個子系統(tǒng)上：戰(zhàn)術(shù)級作戰(zhàn)人員信息網(wǎng)（WIN—T）WIN—T是美國陸軍新型高速、高容量的戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)主干，通過地面、機載和空間的通信系統(tǒng)為部隊提供實時、保密、抗干擾、無縫和多媒體的互聯(lián)能力，能夠即插即用，為戰(zhàn)場上的士兵提供速度更快、帶寬更寬的音頻、數(shù)據(jù)和視頻信息，并能保證運動中不間斷的指揮控制，因而被稱為是“陸戰(zhàn)網(wǎng)”的重要推動器，是陸軍未來部隊進行網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的關(guān)鍵。WIN—T也是全球信息柵格GIG向戰(zhàn)術(shù)領(lǐng)域的擴展，可與聯(lián)合部隊、盟國部隊和其他政府機構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互操作。WIN—T采用了多種先進的通信技術(shù)，包括第三代蜂窩電話、無線局域網(wǎng)、下一代衛(wèi)星、第六版IP協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)電話。WIN—T項目最關(guān)鍵的技術(shù)難題是運動中的通信技術(shù)，其作用是保持作戰(zhàn)人員的通信和與網(wǎng)絡(luò)的連接。WIN—T還將與“未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)”車輛和正在開發(fā)的士兵用蜂窩電話集成。目前，WIN—T正在逐步取代現(xiàn)有的系統(tǒng)。聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（JNN）聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（JNN）是當(dāng)前美國陸軍的一種橋接設(shè)備，是WIN—T的組成部分。在WIN—T應(yīng)用之前，JNN可為現(xiàn)在的士兵提供野戰(zhàn)通信能力。JNN用以取代已過時的基于電路的移動用戶設(shè)備（MSE）。目前，JNN已經(jīng)部署到了美軍第3步兵師、第10山地師、第101空降師等部隊。JNN把網(wǎng)絡(luò)擴展到了關(guān)鍵任務(wù)信息的端用戶，提高了部隊的部署速度和協(xié)同能力。士兵能夠在30分鐘之內(nèi)安裝JNN衛(wèi)星設(shè)備并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，而不必受視距無線電網(wǎng)絡(luò)的制約，減少了營以下部隊繁雜的信息處理和規(guī)劃工作，增強了動中通的能力。JNN還具有較高的可靠性，來自部隊的報告稱，JNN的戰(zhàn)備率可達(dá)99%。聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)（JTRS）聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)項目于1997年開始實施，其目的是將各個軍種單獨發(fā)展無線電臺的方案集成為一個可編程、模塊化、多種工作模式和多波段的無線電臺，以代替國防部現(xiàn)有的各種無線電臺。目前，聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)項目已從一個無線電臺項目發(fā)展成一個支持全球信息柵格的移動自組織網(wǎng)絡(luò)項目。此外，美國陸軍還將建設(shè)由有人／無人空地傳感器組成的網(wǎng)絡(luò)化ISR系統(tǒng)，確保部隊能及時獲得各種相關(guān)信息，支持快速戰(zhàn)斗和快速決策。ISR系統(tǒng)將能透過墻壁和森林，能遠(yuǎn)距離探測地雷和障礙。ISR系統(tǒng)還將與所有打擊武器構(gòu)成鏈接。1.4“陸戰(zhàn)網(wǎng)”面臨的挑戰(zhàn)：“陸戰(zhàn)網(wǎng)”是美軍轉(zhuǎn)型計劃的產(chǎn)物。從宏觀的層面來看，“陸戰(zhàn)網(wǎng)”當(dāng)前面臨著兩個主要的挑戰(zhàn)：一是領(lǐng)導(dǎo)職責(zé)有待明確?！瓣憫?zhàn)網(wǎng)”既是全球信息柵格的一部分，又是陸軍的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，因此如何明確職責(zé)成為“陸戰(zhàn)網(wǎng)”發(fā)展成敗的關(guān)鍵。有關(guān)官員指出，現(xiàn)在還沒有一個負(fù)責(zé)“陸戰(zhàn)網(wǎng)”的控制性機構(gòu)。根據(jù)陸軍LD17號戰(zhàn)役計劃指令，首席信息官負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的集成。而其他司令部也聲明擁有直接的管理權(quán)，因此，他們必須要協(xié)同行動。訓(xùn)練與條令司令部充當(dāng)陸軍的作戰(zhàn)設(shè)計師，而首席信息官則充當(dāng)技術(shù)設(shè)計師。采購機構(gòu)在“陸戰(zhàn)網(wǎng)”里也占有一席之地，因為“陸戰(zhàn)網(wǎng)”里有它提供的應(yīng)用系統(tǒng)。“陸戰(zhàn)網(wǎng)”的管理還涉及國防信息服務(wù)局(DISA)和各軍種。DISA提供GIG的主干，而且它所負(fù)責(zé)的計劃只是GIG的一部分。各軍種都依賴DISA提供的主干業(yè)務(wù)，但其中的許多業(yè)務(wù)都可延伸到偏遠(yuǎn)地區(qū)，而DISA并不直接監(jiān)管那些地區(qū)，這就使陸軍體系結(jié)構(gòu)集成室的工作變得更加重要。二是軍種聯(lián)合有待加強。滿足聯(lián)合需求是“陸戰(zhàn)網(wǎng)”面臨的另一個挑戰(zhàn)?！瓣憫?zhàn)網(wǎng)”在考慮陸軍需求的同時，仍要兼顧其他軍種同類系統(tǒng)的發(fā)展。目前，陸軍啟動了“陸戰(zhàn)網(wǎng)”，但各軍種的專用計劃之間沒能進行協(xié)調(diào)。陸軍一直在關(guān)注聯(lián)合級、聯(lián)合機構(gòu)的情況，確保陸軍的能力能夠連接在一起，而且能夠與聯(lián)合機構(gòu)實現(xiàn)連接，并確保與作戰(zhàn)體系連接，以便陸軍提出的各種能力確實能夠滿足作戰(zhàn)人員的需求。正是在軍事需求的“剛性”牽引下，“陸戰(zhàn)網(wǎng)”的研發(fā)雖然承受了政策調(diào)整、資金短缺、技術(shù)成熟度及各類體系融合等多方面的壓力，但各子網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)還是在不斷調(diào)整中取得了一定的進展。2軍事后勤陣地的“云”：云計算在后勤領(lǐng)域的應(yīng)用前瞻2.1云計算被視為繼大型計算機、個人計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的第4次IT產(chǎn)業(yè)革命，順應(yīng)了當(dāng)前全球范圍內(nèi)整合計算資源和服務(wù)能力的要求，滿足了海量數(shù)據(jù)高速處理的需求，成為引領(lǐng)當(dāng)今世界信息技術(shù)變革的主力軍。正是因為云計算擁有如此強大的應(yīng)用前景，它理所當(dāng)然的被各國軍隊所重視。2.2云計算就是：計算能力當(dāng)成商品通過互聯(lián)網(wǎng)進行流通，用戶只需要擁有能上網(wǎng)并安裝了瀏覽器的簡易終端設(shè)備，就可以像使用自來水一樣打開開關(guān)便能使用計算資源。由于云計算是通過虛擬化方式共享服務(wù)資源的計算模式，這種服務(wù)就像一種看不見的資源池，所以稱之為“云”。作為高科技密集的軍事領(lǐng)域，云計算的軍事應(yīng)用已經(jīng)躍入軍事專家們的眼簾，在多個領(lǐng)域開始布局。特別是在后勤領(lǐng)域，由于傳統(tǒng)的終端計算和存儲能力非常有限，這使云計算技術(shù)能夠滿足軍隊后勤信息系統(tǒng)建設(shè)需要，積極發(fā)展一個有利于信息快速流動和高效利用，具有較強兼容性的現(xiàn)代后勤指揮控制信息系統(tǒng)。2.3先進的科學(xué)技術(shù)最新應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，是世界各國的通用之道，但由于云計算誕生的時間不長，在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用還處于起步階段。美國最先將云計算技術(shù)運用到軍隊，不斷在軍事領(lǐng)域部署云計算架構(gòu)。美國國防信息系統(tǒng)局首席信息官蓋林提出：“云計算是國防部的驅(qū)動力，必須在云計算上有所作為?！?008年，美國國防部與惠普公司合作建立了云計算基礎(chǔ)設(shè)施，并在陸軍體驗中心項目和空軍的人力資源管理項目等業(yè)務(wù)部門進行云計算的應(yīng)用研究。2010年2月，美國空軍與IBM公司簽訂合同，為其部隊建立一個能夠安全地支持國防和情報網(wǎng)絡(luò)的云計算系統(tǒng)，目的是更加有效地保護軍方的網(wǎng)絡(luò)安全。美國國防信息局還制訂了一系列云計算解決方案，建立云計算策略，構(gòu)建快速存取計算環(huán)境，以便讓軍事人員通過云計算模式在任意時刻配置和使用國防信息局網(wǎng)絡(luò)上的資源。目前，發(fā)達(dá)國家的軍隊都對云計算給予越來越多的重視，依托云計算技術(shù)進行后勤保障活動，必將對后勤建設(shè)與發(fā)展產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。2.4后勤保障能力的倍增器：隨著以信息技術(shù)為主要特征的世界新軍事變革深入推進，現(xiàn)代戰(zhàn)爭的形態(tài)正由機械化向信息化快速轉(zhuǎn)變，作戰(zhàn)形式不再是從前沿到縱深逐線突破、逐步推進，而是超越時空，直接攻擊縱深目標(biāo)，以求速戰(zhàn)速決。這種以快制勝的作戰(zhàn)方式，使后勤領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)對后勤補給物資的數(shù)量和品種、時間和地點等要素?zé)o法進行準(zhǔn)確預(yù)測。這就需要建立一個覆蓋后勤全部范圍、貫穿整個保障過程和各個保障環(huán)節(jié)的后勤信息系統(tǒng)，將所有后勤機構(gòu)、保障任務(wù)和保障職能有機聯(lián)接起來，使后勤系統(tǒng)的各個部分全部綜合集成，促進整個后勤系統(tǒng)最緊密的聯(lián)合和最大程度的協(xié)調(diào)一致。以便能將海量信息進行高效處理，有效擺脫保障需求和保障資源的“迷霧”，精準(zhǔn)測算作戰(zhàn)部隊需要什么、需要多少、何時需要，這樣才能為實現(xiàn)高效的后勤指揮決策與保障提供支持。為了實現(xiàn)后勤信息的互聯(lián)互通，促進后勤信息系統(tǒng)的整體集成，發(fā)揮系統(tǒng)的綜合優(yōu)勢，美軍“聚焦后勤”理論的第一條原則就是“信息融合”，強調(diào)通過信息技術(shù)的綜合運用，實現(xiàn)后勤全部資源的實時可見，以便有效的進行調(diào)遣和利用。美軍的國防后勤局與運輸司令部曾聯(lián)合推行“資產(chǎn)可見性融合項目”，把國防后勤局綜合數(shù)據(jù)環(huán)境中的基礎(chǔ)設(shè)施和以勤務(wù)為中心的體系結(jié)構(gòu)，同支持美軍運輸司令部“全球運輸網(wǎng)”的相關(guān)系統(tǒng)融合集成為一個統(tǒng)一的共享平臺，供相關(guān)部門進行通用數(shù)據(jù)和資產(chǎn)可見信息存取處理。一方面，實現(xiàn)對所有保障資源、保障需求的動態(tài)可視，為組織適時、適地、適量的精確保障奠定基礎(chǔ)。另一方面，可以整合利用諸軍兵種和社會各方面的保障力量，通過對各個保障要素、保障單元、保障體系的綜合集成，實現(xiàn)對所有保障活動的有效控制。我們知道，傳統(tǒng)的終端計算和存儲能力非常有限，使用云計算技術(shù)則能建立一個具有較強兼容性的現(xiàn)代后勤指揮控制信息系統(tǒng)。這個后勤信息系統(tǒng)，以云計算平臺為“大腦”，通過網(wǎng)絡(luò)“神經(jīng)”的傳輸，實現(xiàn)大規(guī)模服務(wù)器群的動態(tài)配置和擴展，按需提供所需的數(shù)據(jù)處理和存儲服務(wù)，實現(xiàn)各類信息的快速計算、綜合分析和有機融合，從而準(zhǔn)確、實時地向各級指揮人員提供后勤指揮決策與保障所需的各類信息，實現(xiàn)信息化戰(zhàn)爭后勤保障能力的跨越式提高。2.5后勤信息數(shù)據(jù)的安全衛(wèi)士：信息化戰(zhàn)爭使部隊面臨越來越多的戰(zhàn)場電磁攻擊，后勤指揮系統(tǒng)一旦遭敵破壞和襲擊，就會造成系統(tǒng)失靈、指揮中斷，導(dǎo)致后勤保障力量失控。隨著計算機病毒武器、電磁脈沖武器、黑客武器等新型武器的研發(fā)和使用，后勤系統(tǒng)的各種軟硬電子設(shè)備將隨時面臨敵電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)的襲擾破壞。2010年，“震網(wǎng)”病毒的隱形巨手摧毀了伊朗核信息系統(tǒng)，舉世震驚，也引發(fā)了各國軍隊對信息安全的高度關(guān)注。云計算作為依托互聯(lián)網(wǎng)傳輸信息的先進技術(shù)，雖然不可能保證絕對安全，但相對于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)方式和計算平臺，可使后勤信息的安全系數(shù)得到較大提高。云計算可以防止數(shù)據(jù)丟失。軍隊后勤采用云計算后，可利用云存儲服務(wù)為重要數(shù)據(jù)提供安全防護，各類用戶都可以隨時隨地憑借口令方便地存取自己的重要數(shù)據(jù)，這樣就能從根本上避免因個人存儲設(shè)備損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。同時，數(shù)據(jù)的集中存儲更容易實現(xiàn)安全監(jiān)控和管理，也可以杜絕各類涉密載體的交替互用，內(nèi)部信息安全可以得到很好的保證。云計算可以避免病毒感染。云計算技術(shù)可以在云計算過程中安裝多個傳感器、監(jiān)視器和其他用，提高信息資源的利用率，避免后勤系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)、信息資源利用率不高的問題，有效降低后勤信息系統(tǒng)的建設(shè)成本。首先，由于云計算技術(shù)對終端設(shè)備的計算能力和硬件配置要求很低，一般操作只需要通過瀏覽