[轉載]淺談自組網技術在國外軍事領域的應用

2017-05-04 by:CAE仿真在線來源:互聯網

自組網技術來源于軍事通信協同作戰需求,隨著世界各國軍隊網絡中心戰的轉型,自組網技術被軍隊日漸重視,應用于軍事通信的各個方面。下面就已知的自組網技術在國外軍事領域的用途展開介紹。

戰術通信數據鏈

驅動著軍隊從“平臺中心戰”向“網絡中心戰”轉型的技術裝備,就是戰術數據鏈。美國防部為了將各軍兵種研制的通信裝備統一起來,充分利用網絡中心戰基礎設施,成立了聯合項目執行辦公室,目的是提供一個滿足聯合戰術無線電系統(JTRS)作戰需求說明書規范的、波形、接口標準化的軟件定義無線電(SDR)戰術通信系統,使得裝備了JTRS的作戰單元能夠進行橫向互通和縱向鏈接,為實現美國防部的作戰單元進化目標提供移動自組網的能力。也就是說,凡是美軍的標準通信裝備都必須符合JTRS要求;而凡是符合JTRS要求的戰術電臺,都必須提供戰術自組網的能力。

圖:美軍JTRS系統構架自組網示意圖,其中WNW、SRW、JAN-TE等先進波形都采用自適應動態戰術自組網技術,我們的自組網關鍵技術的原型就來源于該自適應動態戰術自組網技術,并針對現有基礎進行了優化和改進,在已有的產品和項目中取得了很好的效果,處于國內領先地位。

由此可知,自組網技術在當前及未來軍事通信中的地位。如上圖所示,JTRS規范的波形當中,除了衛星通信可以直接連接以外,先進的士兵電臺波形(SRW)、寬帶組網波形(WNW)和聯合空基組網-戰術邊緣(JAN-TE)(JAN-TE與Link-16長期共存并逐步取代之)這三種主要的陸基、空基和海基數據鏈都采用了自組網技術。除此以外,美軍與北約對傳統的短波、超短波通信電臺也都正在進行自組網能力的升級改造,并逐步裝備部隊。

下面列舉一下美軍目前典型的戰術自組網產品。

(1) SRW波形
美國哈里斯公司開發的“獵鷹”III便攜式無線電臺,并采用了JTRS士兵無線電波形(SRW)的設計。目前已投入戰場使用的“獵鷹”III型AN/PRC-117G,傳輸率為5Mbps,特征包括:移動自組網、自動化的網絡編制和維護,以及一體化的安全1類型。2008年8月展出了符合SRW波形的RF-300S手持臺。

圖:RF-300S手持臺(左)、協同作戰地圖(中)、AN/PRC-117G便攜電臺(右),都是基于SRW波形自組網技術開發。

另外一個典型的SRW電臺就是美國Raytheon公司的MicroLight DH500電臺。2004年6月雷神公司已經啟動了MicroLight的研究工作。MicroLight是一種高速數字化系統,可與無線網絡進行安全的數據和語音通信。MicroLight被設計成體積最小、重量最輕、能效最佳的軟件無線終端。該電臺同步支持語音、視頻和數據通信和“藍軍”跟蹤,為步兵提供單電臺解決方案。這種號稱是世界上最先進的話音、數據和視頻電臺完全滿足SRW的自組網要求。工作頻段從225MHz到2GHz共有3個,數話同傳,可同時支持3路IP視頻傳輸,內置GPS定位或TOA自主定位,可支持8跳自動中繼。

圖:美國Raytheon公司的MicroLight DH500電臺及自組網態勢感知演示。

圖:雙信道使得雷聲公司的MicroLight DH500自組網電臺用戶同時加入多個話音、視頻和數據網絡通信。

(2) WNW波形
WNW是專為滿足軍種間互操作而開發的,可提供視頻、音頻、數據的無縫動態網絡傳輸。WNW采用基于IP協議的網絡概念和新型移動網絡技術綜合語音、視頻和數據通信。WNW可使聯合戰術電臺系統實現與其他網絡接點的安全、自組網、自封閉連接。它將最終實現與全球信息柵格(GIG)的連接,使先進網絡服務和信息接入到全球所有作戰人員。
2005年夏天進行的一系列測試成功地驗證了波音公司寬帶網絡波形(WNW)和聯合戰術電臺系統1系列終端(JTRS C1)的能力。在一個戰區測試環境中,WNW與JTRS C1系列終端中的多種波形實現了互操作。
2006年諾斯羅普?格魯曼公司成功完成了第12次WNW的飛行測試任務。諾?格公司開發的軟件電臺中采用的這種先進WNW軟件成功地驗證了關鍵機載網絡波形能力。本次飛行測試驗證了即時接入和退出可進行無縫視頻、高清晰圖像、文本文件和語音對話傳輸的網絡能力。

圖:Rockwell Collins公司開發的JTRS終端(內含WNW自組網波形板)。

(3) JAN-TE波形
上個世紀90年代開始,針對Link-16數據鏈有中心TDMA存在的問題,Rockwell Collins公司展開了自組網數據鏈的研究。通過和瑞典國防部研究局FOI合作,完成了士兵電臺項目樣機的研制。同時,Rockwell Collins公司開發了TTNT波形作為與Link-16數據鏈兼容的未來替代者,并使之成為JTRS規范中的JAN-TE波形標準。
TTNT是一個嵌入到MIDS JTRS的高速、寬帶、基于IP的新型波形,可將空中平臺與陸基全球信息柵格節點連接在一起,并通過采用多層網絡管理和自動帶寬調節,可確保將重要的信息實時發送給最需要它的節點,支持時敏任務。TTNT經常被認為是下一代的Link-16,但是兩者之間區別甚大。與Link-16相比,TTNT能夠在各用戶之間以2Mbps的速率傳輸數據,相當于每秒傳輸8張靜止圖片,而Link-16在實際傳輸過程中傳輸單張靜止圖片就需要20~40秒的時間;TTNT無需中心網絡控制,可以在飛機進入和離開某區域時自動地進行網絡的自我創建和維護,裝備TTNT的飛機在飛入作戰區域后可以在5秒之內接入網絡,而Link-16需要兩天的時間。此外,TTNT還具有網絡語音傳輸功能及低可探測性和低可截獲特性,不會對現有Link-16產生干擾。

圖:TTNT實現的空地自組網自動中繼多跳轉發實時視頻多媒體通信。多架戰機、精確制導炸彈、地面站之間自動聯網,根據實時態勢感知信息動態改變作戰任務。

圖:Rockwell Collins公司的TTNT終端樣機。TTNT兼容Link-16數據鏈,并將逐步取代之。

(4) 衛星自組網
美國國防先進研究計劃局(DARPA)選中波音團隊演示新航天器系統結構方案的初始技術。DARPA授予波音先進系統的是一項為期12個月、1300萬美元左右的成本加固定費用的階段1合同。波音公司將研究、設計、開發并測試DARPA的“以信息交換為紐帶的未來、快速、靈活、分塊、自由飛行航天器”(即System F6)航天技術演示項目。

圖:自組網航天器,一個大衛星的功能由多個協同的小航天器完成,相互之間自組網,具有抗毀性強,升級容易、維護費用低等優點。

System F6的基礎方案是將一組航天器作為一個單位,以無線方式一起運行,多個航天器運行在一起執行某個任務的方案類似于一個單個較大航天器。分塊航天器與其它航天器(如星座或編隊)不同,其模塊各不相同,執行傳統衛星上各多子系統的相應功能,能實現航天器間數據的靈活共享與分發處理。
System F6計劃的目標是驗證衛星結構的可行性和優勢,其中單一航天器的功能被無線聯通航天器集群所替代。后者執行的任務可以比單個航天器系統更為廣泛多樣。除了增加靈活性,該技術還能降低整個項目的成本。

(5) 自愈式雷場
美國DAPRA資助了一項研究——“自愈式雷場”。系統采用智能化的移動反坦克地雷陣來挫敗敵人對地雷防線的突破。這些地雷均配備有無線通信與自組織聯網單元,通過某種方式布撒之后,這些地雷迅速構成移動自組網。在遭到敵方坦克突破之后,這種地雷通過對拓樸結構的判定,以及自動彈跳功能迅速“自愈”,即通過網絡重構恢復連通。“自愈式雷場”可以大大限制敵軍的機動能力,延緩敵軍進攻或撤退的速度,在一段時間內封鎖特定區域。該系統采用FHSS擴頻方式,中心頻率為2.4GHz,帶寬為83MHz。節點之間采用聲波沿距定位。

圖:自愈性雷場示意圖(左)和自組網地雷(右),地雷“長腳”,會自動蹦跳到一定的位置,阻止敵方機動部隊的前進,拖延時間,從而改變戰局。

圖:自愈性雷場測試照片,地雷“長腳”,會蹦跳到指定位置,重新自行組網。

(6) 彈藥數據鏈
為了與武器平臺之間溝通瞄準信息,精確彈藥也需要裝備數據鏈。洛克希德?馬丁公司為AGM-62“白眼星”導彈研制的增程數據鏈(ERDL)是較早一代的彈藥數據鏈,可以傳輸從導彈發射到擊中目標期間的視頻圖像。現代彈藥數據鏈的功能更多,使飛機能夠控制飛行中的彈藥并重新瞄準。對遠程武器、尤其是待機時間較長的彈藥,數據鏈的應用越來越多。除了具有飛行中重新瞄準能力,彈藥數據鏈還具有ISR功能。例如,英國“風暴影子”巡航導彈就利用超高頻數據鏈進行作戰毀損評估。洛?馬公司正在為“未來作戰系統”研制的非直瞄發射系統(NLOS-LS)包括精確攻擊導彈(PAM)和待機攻擊導彈(LAM)。其中,LAM的滯空時間達30分鐘、射程110km,不僅能夠摧毀目標,而且可以通過數據鏈傳輸目標情報。LAM的數據鏈選用“士兵無線電波形”(SRW),在帶寬為1.2MHz時的傳輸速率為900Kbps~2.4Mbps,在帶寬為4MHz時的傳輸速率為8Mbps。這表明,隨著通信技術的進步,“非數據鏈路”能夠而且正在提供所需的鏈接能力。

圖:美軍未來戰斗系統中的精確攻擊導彈(PAM)和待機攻擊導彈(LAM)采用SRW波形中的自適應動態自組網技術,可以在飛行過程中動態改變作戰任務,從而能夠對遠程移動目標進行精確打擊。

(7) 無人機自組網
無人機在未來戰爭中的作用已經被近年來的所有高科技局部戰爭,如伊拉克戰爭、阿富汗戰爭、以色列“鑄鉛行動”、格俄沖突所證實。美軍宣稱其F-35將會是最后一代有人戰機。我軍也在大力發展無人機技術,并取得了長足的進展。
現代的高科技網絡化戰爭中,作戰焦點區域由空曠的野外轉為了城市巷戰,小編成作戰單元(SUO),如一個班組,將成為作戰的主角,面對瞬間變化的戰場態勢要做出及時、正確的重新決策和遠程火力呼叫,在此過程中,無人機(UAV)能夠以非常好的空中視角來完成偵查和決策支持,作用不可替代。

圖:城市作戰的復雜環境和無人偵查機控制,多架無人機協同將指令和偵查圖像等數據傳遞給作戰人員,從而有效進行態勢感知和信息共享。

美國防部投資的異構空基偵查小組(HART)項目,就是為此目的而展開。一個班組通過將無人機彈射或拋擲出去,從而獲得所關心區域的態勢圖像,若區域較大,則要需要多個無人機協同自組網。

圖:手拋式微型無人偵查機和無人機自組網協同作戰

軍用傳感器網絡

信息技術正推動著一場新的軍事變革。信息化戰爭要求作戰系統“看得明、反應快、打得準”,誰在信息的獲取、傳輸、處理上占據優勢(取得制信息權),誰就能掌握戰爭的主動權。無線傳感器網絡以其獨特的優勢,能在多種場合滿足軍事信息獲取的實時性、準確性、全面性等需求。
無線傳感器網絡可以協助實現有效的戰場態勢感知,滿足作戰力量“知己知彼”的要求。典型設想是用飛行器將大量微傳感器結點散布在戰場的廣闊地域,這些結點自組成網,將戰場信息邊收集、邊傳輸、邊融合,為各參戰單位提供“各取所需”的情報服務。
根據白宮的信息技術專家介紹,計算機、通信及小型化技術進步正引導美軍進入一個新時代,在防御技術上產生“革命性”效果。隸屬于總統辦公廳的國家信息技術研究與發展綜合辦公室主任大衛?納爾遜說,無線傳感器網絡技術,預示著為戰場上帶來新的電子眼和電子耳,“能夠在未來幾十年內變革戰場環境”。

由于無線傳感器網絡具有密集型、隨機分布的特點,使其非常適合應用于惡劣的戰場環境中,使其非常適合應用于惡劣的戰場環境中,包括偵察敵情、監控兵力、裝備和物資,判斷生物化學攻擊等多方面用途。友軍兵力、裝備、彈藥調配監視;戰區監控;敵方軍力的偵察;目標追蹤;戰爭損傷評估;核、生物和化學攻擊的探測與偵察等。
鑒于無線傳感器網絡在軍事應用的巨大作用,引起了世界許多國家的軍事部門、工業界和學術界的極大關注。美國自然科學基金委員會2003年制定了傳感器網絡研究計劃,投資3400萬美元,支持相關基礎理論的研究。美國國防部和各軍事部門都對傳感器網絡給予了高度重視,在C4ISR的基礎上提出了C4KISR計劃,強調戰場情報的感知能力、信息的綜合能力和信息的利用能力,把傳感器網絡作為一個重要研究領域,設立了一系列的軍事傳感器網絡研究項目。美國英特爾公司、美國微軟公司等信息工業界巨頭也開始了傳感器網絡方面的工作,紛紛設立或啟動相應的行動計劃。日本、英國、意大利、巴西等國家也對傳感器網絡表現出了極大的興趣,紛紛展開了該領域的研究工作。

在軍事應用中,與獨立的衛星和地面雷達系統相比,傳感器網絡的潛在優勢表現在以下幾個方面:
(1)分布節點中多角度和多方位信息的綜合有效地提高了信噪比,這一直是衛星和雷達這類獨立系統難以克服的技術問題之一。
(2)傳感器網絡低成本、高冗余的設計原則為整個系統提供了較強容錯能力。
(3)傳感器節點與探測目標的近距離大大消除了環境噪聲對系統性能的影響。
(4)節點中多種傳感器的混合應用有利于提高探測的性能指標。
(5)多節點聯合,形成覆蓋面積較大的實時探測區域。
(6)借助于個別具有移動能力的節點對網絡拓撲結構的調整能力,可以有效地消除探測區域內的陰影和盲點。

這里收集了一些國家目前在無線傳感器網絡軍事應用方面的主要研究進展:

1) 智能微塵(smart dust)
智能微塵(smart dust)是一個具有電腦功能的超微型傳感器,它由微處理器、無線電收發裝置和使它們能夠組成一個無線網絡的軟件共同組成。將一些微塵散放在一定范圍內,它們就能夠相互定位,收集數據并向基站傳遞信息。近幾年,由于硅片技術和生產工藝的突飛猛進,集成有傳感器、計算電路、雙向無線通信模塊和供電模塊的微塵器件的體積已經縮小到了沙粒般大小,但它卻包含了從信息收集、信息處理到信息發送所必需的全部部件。未來的智能微塵甚至可以懸浮在空中幾個小時,搜集、處理、發射信息,它能夠僅依靠微型電池工作多年。智能微塵的遠程傳感器芯片能夠跟蹤敵人的軍事行動,可以把大量智能微塵裝在宣傳品、子彈或炮彈中,在目標地點撒落下去,形成嚴密的監視網絡,敵國的軍事力量和人員、物資的流動自然一清二楚。

圖:智能塵埃,只有一個1元硬幣大小的無線傳感器網絡節點具有數據采集、數據處理、無線通信、自組網傳輸的能力。

2)目標定位網絡
目標定位網絡是戰場應用實驗是美國國防高級研究計劃局主導的一個項目,它將實現系統和信息處理融合。項目的定量目標是建立包括10 ~100萬個計算節點的可靠、實時、分布式應用網絡。這些節點包括連接傳感器和作動器的物理和信息系統部件。該項目應用了大量的微型傳感器、微電子、先進傳感器融合算法、自定位技術和信息技術方面的成果。項目的長期目標是實現傳感器信息的網絡中心分布和融合,顯著提高作戰態勢感知能力。2003年該項目成功驗證了能夠準確定位敵方狙擊手的傳感器網絡技術,它采用多個廉價音頻傳感協同定位敵方射手并標識在所有參戰人員的個人計算機中,三維空間的定位精度可達到1.5米,定位延遲達到2秒,甚至能顯示出敵方射手采用跪姿和站姿射擊的差異。

圖:狙擊手槍聲定位傳感器網絡檢測區域俯視圖和三維模擬。周邊布置的聲音傳感器通過進行自組網聯合檢測,可以準確獲知狙擊手的位置從而立即展開還擊與抓捕。

美國Cyrano Sciences公司已將化學劑檢測和數據解釋組合到一種專有的芯片技術中,稱為Cyrano NoseChip。基于這一技術可創建一個低成本的化學傳感器系統,捕獲和解釋數據,并提供實時告警,以應付恐怖分子使用化學武器進行的攻擊。該系統在前端使用一個C320手持傳感器負責收集有關化學劑的數據,該傳感建有與后方筆記本電腦的無線連接,電腦上運行著遠程監控和服務器程序。該系統使用IBM公司的無線通信設備WebSphere MQ Everyplace傳輸數據,這個手持設備還可以小型化為微小結點,部署到監測環境中去,形成自主工作的無線傳感器網絡。

圖:Cyrano NoseChip手持傳感器具有自組網功能,可以協作組網將化學武器信號傳遞給報警中心。

3)靈巧傳感器網絡

“靈巧傳感器網絡”(SSW: Smart Sensor Web)是美國陸軍提出的針對網絡中心戰的需求所開發的新型傳感器網絡。其基本思想是在戰場上布設大量的傳感器以收集和中繼信息,并對相關原始數據進行過濾,然后再把那些重要的信息傳送到各數據融合中心,從而將大量的信息集成為一幅戰場全景圖,當參戰人員需要時可分發給他們,使其對戰場態勢的感知能力大大提高。

SSW系統作為一個軍事戰術工具可向戰場指揮員提供一個從大型傳感器矩陣中得來的動態更新數據庫,并及時向相關作戰人員提供實時或近實時的戰場信息,包括通過有人和無人駕駛的地面車輛、無人駕駛飛機、空中、海上及衛星中得到的高分辨率數字地圖、三維地形特征、多重頻譜圖形等信息。系統軟件將采用預先制定的標準來解讀傳感器的內容,將它們與諸如公路、建筑、天氣、單元位置等前后相關信息,以及由其他傳感器輸入的信息相互關聯,從而為交戰網絡提供諸如開火、裝甲車的行動以及爆炸等觸發傳感器的真實事件的實時信息。

SSW系統是關于傳感器基于網絡平臺的集成,這種集成是通過主體交互作用來實現的。例如,一個被觸發的傳感器主體可能會要求在其范圍內激活其他傳感器,達到對前后相關信息的澄清和確認,該要求信息同來自氣候或武器層的SSW中的信息相結合,就生成一幅有關作戰環境的全景圖。

圖:靈巧傳感器網絡使軍隊對戰場態勢的感知能力大大提高。

4)無人值守傳感器群
2005年春夏之交那段日子,美國內華達州Fallon海航站訓練場各種各樣的典型雷達都以不同的姿態在運轉。而此刻在訓練場各處隱蔽著的許多咖啡罐般大小的傳感器卻正在檢驗自己探測雷達信號的能力。這是美國防部和BAE公司在聯合進行“狼群”試驗。“狼群”是那些網絡化的咖啡罐大小的地面傳感器。這種叫“狼群”的網絡化地面傳感器登場,標志著電子戰領域有了戰術和技術的最新突破。

圖:狼群自組網節點(飛狼和地面狼),通過無人機撒播或地面遠程投擲,遍布在地方雷達站四周的“狼群”便可以通過自組網技術協作有效干擾敵方雷達,使得敵方變為“聾子”和“瞎子”,從而方寸大亂,近年來的高科技局部戰爭都證明了這一結論。

伊拉克反美武裝利用商用步話機進行組織聯絡,增加了美軍傷亡。這種步話機體積很小,成本只有100美元,頻率40~50兆赫,通信距離10公里。由于它的信號為直序、擴頻信號,低于背景噪音,美軍現裝備的擅長捕捉常規信號的系統很難對它進行有效監視。“狼群”起初就是為了對付這種低功率通信威脅而開發的,之后又增加了巷戰、電子攻擊等功能。BAE公司先研制出了一種能偵聽敵方雷達和通信的小型地面傳感器,稱之為“狼”。

“狼”是單只高304.8毫米、直徑120毫米的罐狀體小型化硬件。5只安裝了升級軟件的“狼”分布在臨近的地方,組成了一個“狼群”,其中1只“狼”按預編程序要求成為“頭狼”。“狼群”中的“狼”實現智能聯網,相互間可進行通信聯絡。一只“狼”出了故障或遭敵毀壞,另外的“狼”可接替它的工作。“狼群”確定探測目標的識別、定位,并由“頭狼”向更大的網絡或傳感控制中心傳送獲得的信息。

“狼群”工作頻段覆蓋范圍為30MHz~20GHz,也就是說覆蓋了現有常用的雷達和通信工作頻率,因而能對目標的通信和雷達信號進行監視和搜集。“狼群”是自治的動態網絡,能根據需要對“狼”調整分配任務。它可對正在運行的敵方通信網絡進行分析,確定敵方使用電子系統的工作模式和節點,并通過圖形在操作控制臺上顯示。“狼群”對目標輻射源的定位精度可確保己方火力百發百中。
將“狼群”轉化成具有機載電子攻擊能力的最佳途徑是“狼群”借助航空器升空。BAE公司為此研制出了“飛狼”無人機。“飛狼”是種直徑為1.22米、能垂直升降的小型無人機,因嵌入“狼”傳感器而得名。每架“飛狼”嵌入一只“狼”,幾架“飛狼”組成一個“飛狼群”。“飛狼群”具有機動性強的特點,可到“狼群”不便布設的水域或地形復雜地區上空遂行電子戰任務。它可重新部署回收。如果將地面“狼群”網絡與空中“飛狼”聯網,就會在更大空間掌握電子戰主動權。

圖:狼群自組網試驗地圖,通過撒播出去的“狼”自動聯網,相互協作完成預定任務,實施電子干擾和信息戰

5)戰場環境偵察與監視系統
美國陸軍最近確立了“戰場環境偵察與監視系統”項目.該系統是一個智能化傳感器網絡,可以更為詳盡、準確地探測到精確信息,如一些特殊地形地域的特種信息(登陸作戰中敵方岸灘的翔實地理特征信息,叢林地帶的地面堅硬度、干濕度)等,為更準確地制定戰斗行動方案提供情報依據.它通過“數字化路標”作為傳輸工具,為各作戰平臺與單位提供“各取所需”的情報服務,使情報偵察與獲取能力產生質的飛躍.該系統組由撒布型微傳感器網絡系統、機載和車載型偵察與探測設備等構成.

6)傳感器組網系統
美國海軍最近也確立了“傳感器組網系統”研究項目.傳感器組網系統的核心是一套實時數據庫管理系統.該系統可以利用現有的通信機制對從戰術級到戰略級的傳感器信息進行管理,而管理工作只需通過一臺專用的商用便攜機即可,不需要其他專用設備.該系統以現有的帶寬進行通信,并可協調來自地面和空中監視傳感器以及太空監視設備的信息.該系統可以部署到各級指揮單位.

7)防生化網絡
2002年5月,美國Sandia國家實驗室與美國能源部合作,共同研究能夠盡早發現以地鐵、車站等場所為目標的生化武器襲擊,并及時采取防范對策的系統.該研究屬于美國能源部恐怖對策項目的重要一環.該系統融檢測有毒氣體的化學傳感器和網絡技術于一體.安裝在車站的傳感器一旦檢測到某種有害物質,就會自動向管理中心通報,自動進行引導旅客避難的廣播,并封鎖有關入口等.該系統除了能夠在專用管理中心進行監視之外,還可以通過WWW進行遠程監視.

8)網狀傳感器系統CEC
美國海軍最近開展的網狀傳感器系統協同作戰能力(CEC)是一項革命性的技術.CEC是一個無線網絡,其感知數據是原始的雷達數據.該系統適用于艦船或飛機戰斗群攜帶的電腦進行感知數據的處理.每艘戰船不但依賴于自己的雷達,還依靠其他戰船或者裝載CEC的戰機來獲取感知數據.例如,一艘戰船除了從自己的雷達獲取數據以外,還從艦船戰斗群的20個以上的雷達中獲取數據,也可以從鳥瞰戰場的戰機上獲取數據.空中的傳感器負責偵察更大范圍的低空目標,這些傳感器也是網絡中重要的一部分.利用這些數據合成圖片具有很高的精度.由于CEC可以從多方面探測目標,極大地提高了測量精度.利用CEC數據可以準確地擊中目標.CEC還可以快速而準確地跟蹤混亂戰爭環境中的敵機和導彈,使戰船可以擊中多個地平線或地平線以上近海面飛行的超聲波目標.因此,即使是今天最先進的反艦巡航導彈也會被實時地監測到并被擊中.

9)沙地直線(A Line in the Sand)
2003年8月,俄亥俄州開發“沙地直線”(A Line in the Sand),這是一種無線傳感器網絡系統。在國防高級研究計劃局的資助下,這個系統能夠散射電子絆網到任何地方,也就是到整個戰場,以偵測運動著的高金屬含量目標。這種能力意味著一個特殊的軍事用途,例如偵察和定位敵軍坦克和其他車輛。這項技術有著廣泛的應用可能,正如所提及的這些現象,它不僅可以感覺到運動的或靜止的金屬,而且可以感覺到聲音、光線、溫度、化學物品,以及動植物的生理特征。

10)C4ISRT系統
無線傳感器網絡的研究直接推動了以網絡技術為核心的新軍事革命,誕生了網絡中心戰的思想和體系。傳感器網絡將會成為C4ISRT(指令、控制、通信、計算、智能、監視、偵查和瞄準)系統不可或缺的一部分.C4ISRT系統的目標是利用先進的高科技技術,為未來的現代化戰爭設計一個集命令、控制、通信、計算、智能、監視、偵察和定位于一體的戰場指揮系統,受到了軍事發達國家的普遍重視.因為傳感器網絡是由密集型、低成本、隨機分布的節點組成的,自組織性和容錯能力使其不會因為某些節點在惡意攻擊中的損壞而導致整個系統的崩潰,這一點是傳統的傳感器技術所無法比擬的,也正是這一點,使傳感器網絡非常適合應用于惡劣的戰場環境中,包括監控我軍兵力、裝備和物資,監視沖突區,偵察敵方地形和布防,定位攻擊目標,評估損失,偵察和探測核、生物和化學攻擊.在戰場,指揮員往往需要及時準確地了解部隊、武器裝備和軍用物資供給的情況,鋪設的傳感器將采集相應的信息,并通過匯聚節點將數據送至指揮所,再轉發到指揮部,最后融合來自各戰場的數據形成我軍完備的戰區態勢圖.
在戰爭中,對沖突區和軍事要地的監視也是至關重要當然,也可以直接將傳感器節點撒向敵方陣地,在敵方還未來得及反應時迅速收集利于作戰的信息.傳感器網絡也可以為火控和制導系統提供準確的目標定位信息.在生物和化學戰中,利用傳感器網絡及時、準確地探測爆炸中心將會為我軍提供寶貴的反應時間,從而最大可能地減小傷亡.傳感器網絡也可避免核反應部隊直接暴露在核輻射的環境中.

11)先進布放式系統、瀕海機載超光譜傳感器和遠程微光成像系統
美海軍已經選定多種水下系統和無人操作系統,這些系統將于明年進行試驗,以促進服役裝備的現代化計劃。海軍還選定了要開展的若干技術研究項目,分別應用于反潛戰中的高優先領域、水下通信及無人潛航器。
對于反潛戰,美國海軍將對三種系統進行試驗,使目前服役的裝備形成一個水下傳感器網絡,能夠快速有效的偵察敵方潛艇。它們是"先進布放式系統"(ADS)、"瀕海機載超光譜傳感器"(LASH)和"遠程微光成像系統"。ADS是一種被動水下聲學傳感器網絡。它可以提供實時信息,在瀕海區域監視敵方潛艇和水面艦艇。該系統正由洛克希德?馬丁公司研制,美海軍計劃把它部署在未來瀕海作戰艦上。
LASH系統利用非聲超光譜傳感器提供近實時的目標探測、分類和識別,用于反潛戰、搜索和營救,及區域繪圖。而非聲RULLI系統采用光子密度測量法來探測微光條件下和黑暗中的物體。在改善水下通信的速度和深度方面,將從以下四個項目對技術進行測試:"海洋網絡/子數據鏈2004"(SeaWeb/Sublink2004)、"戰術控制網絡水聲信息鏈"(TCN Hail)、"一次性系索浮標"和"先進聲通信系統"。
對現役裝備來說,"海洋網"是一種可自由部署的水下網絡系統。它可以提供水下指揮、控制、通信和導航,采用"遠程聲吶調制解調器",能夠利用固定或移動的水下節點通過聲傳播來實現通信。
通信的速度和深度對于潛艇的發展來說至關重要,特別是改善了潛艇只能在海洋表面或潛望鏡深度以內才可以通過衛星的無線電頻率通信的問題。
同樣,TCN Hail也是利用聲學技術,而利用無線電通信頻率的"一次性系索浮標"正在被發展成為供低成本的系索浮標系統,可為潛航的潛艇提供實時通信。

12)NASA/JPL(噴氣推進實驗室)傳感器網

圖:NASA的空間探索計劃中無線傳感器網絡的應用模式示意圖

計劃始于1997年,NASA對傳感器網的興趣源自他們本希望在行星上部署這樣一個網絡,而不是地球。NASA(美國航空航天局)噴氣推進實驗室的8位工程師組成的團隊正致力于新一代無線傳感器網絡的開發。用這樣一個網絡來幫助控制環境和工業過程的潛力非常大。根據NASA/JPL,傳感器網的設計可以把對許多環境的監控和控制擴展到許多領域,包括農業和生態學,安全和國土防御,也包括太空探索。目前為止傳感器網只是以監控角色進行部署,不過其技術的核心概念已被證明可靠。現在科研小組正在進行實驗,將傳感器網絡的功能從單純監控擴展到對周圍環境做出反應并進行控制。
無線傳感器網絡源于軍事應用,在軍事應用中也最成熟。以上是對美國到目前為止在無線傳感器網絡的軍事應用進行的初步總節,相信在不遠的未來無線傳感器網絡在軍事中的應用將更加廣泛和更加重要。

13)軍隊后勤物流RFID網
RFID就是我們通常所說的射頻技術,是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。RFID系統通常由標簽(TAG)、讀寫器(Reader)、天線、中間件等幾部分組成。由于其利用無線電波來傳送識別信息,不受空間限制,其最大的優點就是可以對高速移動的遠距離目標進行非接觸式識別,這點是條碼等任何其他自動識別技術所不具備的。正是由于這一特性,RFID可以解決很多數據采集的瓶頸問題,因此在軍事物流領域有著廣泛的應用前景。
目前,就美軍而言其后勤系統將自動識別技術、全球運輸網絡、聯合資源信息庫和決策支撐系統等綜合在一起,依托其全球資產可視系統實現了在儲資產、周轉資產和在運資產的可視化,并向各級指揮員、物資管理部門、武器系統管理部門及相關用戶提供全部資產信息,包括其所在位置、類別、數量、狀況、特點等,從而使得相關部門可以全程跟蹤人員、裝備和物資等,并指揮和控制其接受、分發和使用,也就是通過這種技術系統,美軍隨時掌握和配發所有彈藥物資,使物資的供應和管理具有較高的透明度,使得后勤無后顧之憂,大大提高了保障的時效性。正是這種可視化的系統,建造了一條戰略、戰役、戰術各個層次的軍事行動的后勤供應可視性信息鏈。
軍事倉儲是軍事物流領域的重要組成部分,RFID在軍事倉儲中的應用可以改變我軍當前傳統的倉儲方式,極大的提高我軍倉儲的效能。

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