意尔创传感器:军事领域中的应用需要无线传感器网络
军事领域中的应用需要无线传感器网络
无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三要素。
无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、微电子技术、现代网络及无线通信技术、分布式处理技术等，是当前上研究的热点领域。美国商业周刊将其列为21世纪zui有影响的技术之一。无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)不仅是物联网技术发展的重点，同时也在信息化作战中具有广阔的应用前景。
麻省理工学院技术评论则将其列为改变世界的*技术之一。无线传感器网络通过分布在检测区域内的传感器节点，获取客观世界的zui直接、zui有效、zui真实的信息，并通过无线自组织的网络传递到用户端。在国防和军事领域，该网络可以实时监测、感知、采集和传递战场环境内的各种信息，协助实现有效的战场态势感知，为作战指挥员提供战场情报服务。世界军事强国纷纷开展无线传感器网络的军事应用研究。
在军事领域中，传感器包括磁、声、光传感器，毒气传感器，气象传感器等各种类型的传感器。感知对象包括敌、友军兵力，装备和物质情况，冲突区火力情况，敌方地形和布防等。观察者既可指用户端计算机，也可指我军情报工作人员。
无线传感器网络的结构如图1所示，传感器节点感知监测区域信息，并在网络内通过其他节点将信息多跳路由到汇聚节点，zui后通过互联网或卫星传到信息处理中心，用户在信息处理中心查阅监测区域信息。

无线传感器网络具有快速部署、隐蔽性强、自组织以及良好的容错性等特点，在军事上具有广泛的应用前景。在战场上，战斗环境恶劣，作战态势瞬息万变，战机稍纵即逝，作战指挥员需要即时了解掌握*的情况。铺设在作战区域内的传感器节点可以采集相应的信息，并通过汇聚节点将数据送至指挥所，再转发到指挥部，zui后融合来自各战场的数据，形成完备的战区事态图。
无线传感器网络在军事应用中的潜在优势表现在以下几个方面：
1，部署方便快捷。传感器节点可以通过飞机投递或者炮弹发射直接部署于敌方阵地内，近距离获取战场信息。
2，隐蔽性。传感器节点是一种微型设备，其体积可以不超过1mm3，这一优势使得传感器节点不易被敌方发现。
3，容错性。网络由大量廉价的传感器节点组成，使得网内存在许多冗余节点，为整个系统提供了较强的容错能力。
4，准确性。传感器覆盖区域广阔，从不同空间视角采集多方位信息，具有更大的信噪比。
5，无人值守。传感器节点密集分布于监测环境中，每个节点依靠自带电源或自主获取电源维持工作供电，采用启发式的节点唤醒/睡眠机制，无需人工值守，在恶劣的战场中能发挥重要作用。
无线传感器网络较传统通信网络有其自身潜在的优势，能在战场环境中发挥“神经元"的作用，因此受到世界各军事强国的广泛关注。
美国国防部较早开始启动无线传感器网络的研究，将其定位为指挥、控制、通信、计算机、打击、情报、监视、侦查（C4KISR）系统*的一部分。自2001年起，美国国防部远景计划研究局（DARPA）已投资几千万美元，帮助大学进行“智能尘埃"传感器技术的研发。美*2001年提出“灵巧传感器网络通信"计划，旨在通过在战场上布置大量传感器为参战人员搜集和传输信息。2005年又确立了“无人值守地面传感器群"项目，其主要目标是是使基层*指挥员根据需要能够将传感器灵活部署到任何区域。美*确立了“传感器组网统"研究项目，其核心是一套实时数据库管理系统，对从战术级到战略级的传感器信息进行管理。
除美国外，日本、英国、意大利、巴西等也对无线传感器网络表现出极大的兴趣，并各自开展了该领域的研究工作。
中国在无线传感器网络领域的研究几乎与发达国家同步启动，1999年中国科学院《知识创新工程试点领域方向研究--信息与自动化领域研究报告》中首先将无线传感器网络列入其中。2001年，中国科学院成立了微系统研究与发展中心，挂靠中科院上海微系统所，旨在整合中科院内部的相关单位，共同推进传感器网络的研究。从2002年开始，中国国家自然科学基金委员会开始部署传感器网络相关的课题。
尽管无线传感器网络存在许多优势，但目前技术的发展还不能够支持其在军事上的广泛应用，主要存在以下亟待解决的关键性问题。
1，安全性问题
在军事应用领域，无线传感器网络的安全性显得尤为重要。传感器节点往往散布在敌方区域，其物理安全无法保证，节点很有可能遭俘获，因此在网络设计过程中首先要考虑被俘节点的问题。其次，数据在网络中传输、存储和处理的过程中也要保证其逻辑安全。
2，目标跟踪问题
无线传感器网络在战场上需要及时跟踪敌方车辆的行进路线和兵力的调动情况，将获取的战场信息及时发送回我方指挥中心，但传感器节点能源和体积受限，易受战场恶劣环境影响，无线链路易受干扰，拓扑结构动态变化，而作战对无线传感器网络的实时性提出了很高的要求。这就使得网络采用的跟踪定位算法必须能以较小代价实时传输跟踪数据和计算结果。
3，能量受限问题
无线传感器节点体积微小，只能携带十分有限的电池，数据的采集，处理，特别是传输需要消耗大量的能量，而节点部署的广泛性和战场环境的恶劣性使得更换节点电池变得不现实。如何设计合理的网络拓扑控制和协议，节省能量以维持全网络的生存期，是一个必须贯穿全网络设计的重要问题。
zui后，通过对无线传感器网络在军事上的应用进行了探析，可以看到无线传感器网络在军事上应用存在许多优势，但受现阶段技术发展制约，还有很多关键问题亟待解决。相信随着技术的进一步发展，无线传感器网络一定能在信息化战争中发挥重要作用。
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