物联网的军事应用研究

摘要：物联网被公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。在以高姿态进入人们视野的同时，物联网的应用成为万众瞩目的焦点。军事领域历来都是高新技术创新与应用的聚焦地，物联网带来的军事影响绝不亚于互联网，将触发军事变革的一次重新启动。文章从物联网的军事应用出发，分析了物联网在战场感知、作战指挥、装备管理、后勤保障等方面的应用，指出了物联网在军事应用中所面临的主要问题。

关键词：物联网；军事应用；战场感知；信息安全

中图分类号：TP212-34；TP393文献标识码：A文章编号：2095-1302(2012)05-0078-04

0引言

1999年，物联网的概念由麻省理工学院的Auto-ID实验室提出。Auto-ID提出的物联网概念以RFID技术和无线传感网络作为支撑。同年，麻省理工学院的Gershenfeld Neil教授撰写了“When Things Start to Think”一书[1]。这些都标志着物联网发展的开始。2005年，国际电信联盟（简称ITU）正式提出物联网的概念。这一概念意味着利用RFID和Internet可以构造一个覆盖世界上万事万物的网络，从而实现物品的自动识别和物品信息的互联与共享[2]。

物联网的概念虽然已经提出，但一直在不断地变化和发展着，至今仍然没有形成一个明确、统一的定义。目前使用最为广泛的物联网定义是：在计算机互联网的基础上，利用射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，构造一个覆盖世界上万物的实物互联网[3-6]。

由于技术上的突破往往最先应用于军事领域，由此物联网的强势崛起，势必会对军事作战产生重大影响，甚至让每一颗子弹都会“说话”。在军事应用中，最优先、最核心的问题是明确军事需求，并将其融入战场感知、作战指挥、装备管理和后勤保障中，从而提升作战能力和保障作战效能。

1物联网的军事应用

物联网的军事应用随着其概念和技术的不断发展而迅速展开，其先进的理念对革新作战和保障方式起着很大作用。

1.1战场感知

战场感知是随着信息技术的发展，以及新军事革命理论的深化而产生的新概念。战场感知（Battlefield Awareness，BA）是指参战部队和支援保障部队对战场空间内敌、我、友各方的、武器配备和战场环境（如地形、气象和水文）等信息的实时掌握过程。除了具有传统的侦察、监视、情报、目标指示与毁伤评估等内涵以外，战场感知的最大特点在于信息共享和信息资源的管理与控制[7-8]。

事实上，物联网的“神经末梢”，即无线传感器网络的军事应用，最早可以追溯到20世纪60年代末越战时期使用的传感器系统[9]。当年美越双方在密林覆盖的“胡志明小道”进行了一场血腥较量，后来，美军在此投放了2万多个“热带树”传感器。所谓“热带树”，实际上是利用震动和声响传感器来探测越方车队经过的信息传感系统，并把敌情自动发送到指挥中心，美机立即展开轰炸，取得了不错的战果 [10]。

无线传感器网络源于军事应用，在军事领域的研究也最为成熟。作为很有代表性的研究项目，“智能尘埃(Smart Dust)”和“沙地直线( A Line in the Sand)”取得了令人瞩目的研究成果。“智能尘埃”的设计思想是，在战场上抛撒数千个具有计算能力和无线通信功能的低成本、低功耗超微型传感器模块并组成网络，用于监控敌人的活动情况，并将采集到的原始数据进行简单处理后发送回指挥部。“沙地直线”是在美国国防高级研究计划局的资助下开发的一种WSN系统。该系统可将探测节点散布到整个战场，以侦测战区内高金属含量的运动目标。德国、芬兰、意大利、法国、英国等欧洲国家的研究机构也纷纷开展了WSN技术的基础理论与军事应用等相关研究工作。日本与韩国甚至将建设WSN系统提升到国家战略高度[11-12]。

对于战场感知的精确化，现在普遍认同是建立战场“从传感器到射手”的自动感知、数据传输、指挥决策、火力控制的全要素和全过程综合信息链。主要用于对敌方、武器配置、运动状态的侦察和作战地形、防卫设施等环境的勘察，对己方阵地防护和部队动态等战场信息的实时感知，以及大型武器平台、各种兵力兵器的联合协同等，实施全面、精确、有效地控制[13-14]。

物联网的最大优势在于其可以在更高层次上实现战场感知的精确化、系统化和智能化。它可以把过去在战场上需要几小时乃至更长时间才能完成处理、传送和利用的目标信息，压缩到几分钟、几秒钟，甚至同步。同时，其感知能力不会因某一节点的损坏而导致整个监测系统的崩溃，各汇聚节点将数据送至指挥部，再融合来自战场的数据，从而形成完备的战场态势图[15]，最后为各级指战人员提供全方位、多层次的战场情报保障。

1.2作战指挥

基于物联网的作战指挥源于无处不在的战场感知，从感知到快速决策打击，“发现即摧毁”已经在伊拉克战争中得到验证。从作战角度看，由观察、定位、决策、行动（OODA循环）组成的指挥周期时间值将进一步缩短，从而使指挥更加快速灵活。另外，也使指挥活动由指挥员对部队的指挥，拓展为对部队及武器平台的直接远程指挥与控制[16]。

物联网可以推动和实现战场上彼此独立的侦察网、通信网、指挥控制系统的综合集成，从而更好地将情报、侦察、监视、预警、通信、指挥、对抗等各种武器装备及平台连接成一体的网络系统。借助于智能传感器和物联网技术，指挥官可随时获取所需的战场情报，精确感知战场态势，并可通过互联的传感和网络，将指挥官的指挥触角、指挥意图、指挥命令延伸或直接传递给一线的作战单元，使军事指挥更加灵活和高效 [17]。

美军“网络中心战”的作战模式之所以能在伊拉克战争中取得成功，主要得益于三个方面：一是将所有战略、战区和战术级传感器得到的数据融合在一起，并迅速产生对战场空间态势感知的传感器网络；二是由主要武器系统组成的交战网络；三是对传感器网络和交战网络起支撑作用的信息网络。因此，物联网也对“网络中心战”起到了关键的支撑作用[18]。

物联网主要将对作战指挥的三个方面产生影响：一是战场认知快速，便于精确指挥；二是指挥周期缩短，便于实施指挥；三是指挥效率提高，便于稳定指挥[19]。同时，物联网也在新模式下，在作战指挥方式上，网络化指挥方式强调指挥触角延伸至每一个作战单元和每一个单兵，同时结合指挥信息系统，能够正确、及时地利用信息和信息流；自适应指挥方式则注重实时战场信息的共享，围绕任务进行“自协同”作战，即在发现并确定攻击目标后，各作战单元能够着眼实现“最佳效益”；而分布式指挥方式是利用指挥控制系统，对所属信息作战部队和武器系统实现“无”指挥层次的扁平式指挥控制方式。

1.3装备管理

装备管理主要包括仓储管理、领请调拨、使用维修等。将以RFID为基础的物联网技术应用到其中的各个环节，可以加快流程运作速度，提高工作效率，并对整个流程实现信息化监控。将物联网应用于装备管理的必要性在于：一是装备管理时代要求的体现；二是创新发展的体现；三是完善装备管理的体现。

装备管理的实现流程包括三个方面[20]：一是入库出库时，读写器自动获取射频卡的内容，同时将读取的信息传递到与其连接的信息管理系统，经检验后准予入库，并做相应的记录，出库时同样读取设备信息，并在出库的设备标签中写入配送单位、到达时间等信息；二是在运输调拨过程中，利用设置的基站随时远距离快速读取标签信息数据，并不断更新数据，实现全程监控；三是在使用维修中，将开机次数、保障场次、维修记录等信息写入RFID电子标签，由指挥员通过查询可以了解装备的使用情况，以便于统计，从而给装备的质量监管提供可靠依据。

装备数字化管理系统[21]可由综合仓库管理系统、武器室管理系统、电子标签管理系统和监控中心组成。采用射频识别技术，并通过电子标签管理系统给部队综合仓库和武器室内的车辆配件和武器装备配备一张唯一序列号的电子识别标签，以实现装备的全程监控和数据网络的全覆盖，旨在实现装备管理的信息化、网络化，库内管理的精确化、智能化，实现入库管理的自动化、快速化，过程追溯的安全化、可靠化。

利用EPC技术、RFID技术和实时定位技术，可以从生产环节、仓储环节、运输环节、交付环节和紧急情况下的工程装备供应等多个环节实现工程装备供应链的管理[22]。

在战场情况下，物联网可被誉为“武器装备的生命线”，文献[23]给出了武器装备物联网管理模式。该模式利用电子标签的标识，通过物联网的纽带作用，可在装备管理领域实现主体与对象间的信息传递，辅助管理主体完成决策、计划、组织、协调与控制功能，使连接到物联网上的装备具有地址标识、感知、通信、可控等四个基本特征，从而建立对武器装备的全系统、全寿命的科学化管理。

基于物联网的装备管理的优点可以归纳为三点[24]：第一，定位重要的武器装备零部件，防止丢失；第二，实时而精确地掌握武器装备的使用情况，为指挥员提供决策支持；第三，可预测性地掌握武器装备的使用状态，以便于对事故的提前预知和处理，提高维修管理效率，延长武器装备的安全使用寿命。

1.4后勤保障

在海湾战争中，美军运抵沙特装满物资器材的集装箱约有4万个，由于缺乏有效的标识，致使其中2 200个集装箱不得不重新撬开，以确认箱内物资的种类和用户。在伊拉克战争期间，美军的一个物资中转站由于未能准确掌握物资的具置，竟然有十几个集装箱被遗忘在补给基地长达一个星期之久。

兵马未动，粮草先行，没有高效的后勤保障，就没有高效的作战行动。后勤保障引入物联网的必要性[25]在于：有利于资源配置从“物力型”向“信息型”转变，从“储备型”向“敏捷型”转变，从“消费型”向“经营型”转变。另外，将物联网应用于精确的主动配送式保障、建立网络化军需保障体系和应用于智能化军需保障服务，也是物联网应用于战场后勤保障的重要课题[26]。

物联网是基于互联网的实时感知网络，可为后勤精确化保障提供技术支撑。发展军用物联网是后勤保障力的新增长点[27]。首先，通过物联网对后勤的感知，后勤保障会更为精确；其次，通过基于物联网的组织保障，可以极大地提高后勤物流速度；再次，基于物联网的保障，能够实现更为有效的后勤指挥控制。

物联网的建立和应用将为后勤保障至少带来如下五方面的好处[28]：一是可以大大缩短信息流程，有利于提高后勤指挥效率，实现实时决策和指挥；二是后勤资源实时可视，使各保障单元之间能够更有效地进行自助式协同保障；三是可有效地调度、管理后勤资源，实现在信息流控制下的物资流、人员流的实时、有序流动；四是后勤指挥员、保障单元与传感器、作战指挥员和作战单元能实时共享整个战场态势，使部队保障需求实时可知，使作战行动与保障行动紧密融合，发挥最佳保障效益；五是可以通过各种智能传感器与高速网络使远程维修和远程医疗十分方便。

1.5其他应用

穿戴计算机[29]的出现为打造最小的C4ISR系统，也就是数字化单兵提供了技术支撑。在未来的数字化战场上，士兵将不再是一个孤立的兵卒，而是数字化部队的主要组成部分，同样也是数字化战场上不容忽视的重要作战力量，是战场信息网中的一个节点、一个终端、一个最小的C4ISR系统。同时，智能机器人的发展将使未来战场上出现更多执行特殊任务的战斗力。

第一套基于无线传感器网络的枪声定位系统已经于2003年研制成功，该系统可以通过向关注的区域事先撒布大量低成本的声传感器节点的方法，形成多跳自组网的无线传感器网络。当发生枪击事件时，声传感器将枪响的时间、强度、角度数据传送给基站。基站通过对数据的融合和计算，定位设计者的位置，为反恐、救护与保障重点部位安全提供有效的感知和检测手段[30]。

采用纳米生物等传感技术研制的核生化武器检测网络系统，通过在作战部队配备手持传感终端，或在车辆、大型武器装备上嵌入专项传感器，可在第一现场、第一时间自动侦察和感知，可以实时动态检测核生化武器潜在袭击事件，实现“三防”预警。

2物联网在军事应用中面临的问题

物联网给军事上带来的影响是不言而喻的，而要真正实现各方面的应用，仍有很多问题亟待解决。

2.1标准化问题

物联网是一个国家工程甚至是世界工程，需要有标准化的传感系统、统一的编码和识别系统、通用的数据接口与通信协议、互联互通的网络平台，才能让遍布世界各个角落的物体接入这个庞大的网络系统，进而被感知、识别和控制。而目前各种标识标准千差万别，据统计，现有的RFID就有250多种，可见各类协议标准如何统一仍是一个很漫长的过程，制约着物联网发展的步伐。

2.2信息安全问题

在“物物相联”的世界，每一件武器装备都可随时随地地连接到这个网络并被感知，一旦遭到攻击，对于军队来说，都将是致命的打击，不但会影响物联网本身的运行，还可能危及国家安全，甚至产生连锁反应。如何防止军事信息被敌方窃取利用，保证物联网在应用时的安全，是有待突破的重大障碍。

2.3资金成本问题

在把物联网推广于军事领域的过程中，不但需要大量的RFID标签、传感器节点、无线通信和数据存储传输设备等，还需要开发先进的信息管理系统，每一步的实现都将有大量的军费投入。同时，相应的技术和标准还不成熟，例如RFID标签的成本与广泛使用仍有矛盾，由此，开发低成本、低能耗、高处理能力的传感器节点迫在眉睫。在这样的背景下，物联网的军事应用仍会受到很大限制。

3结语

物联网在军事领域的应用已初露锋芒，在使战场感知透明化、作战指挥自动化、装备管理智能化和后勤保障灵敏化的同时，我们更应关注尚未解决的问题，其发展成熟之路仍然十分漫长。事实上，新的军事变革已经吹响号角，我们更应早点规划，早点突破，加强物联网核心技术的研究与开发，让物联网的军事应用不只是概念或前景。

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