基于物联网的军事信息资源开发应用研究

2012-12-19 09:31:39

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摘要:物联网充分展示了先进的技术对信息资源开发的巨大推动、引领作用。随着军事领域的信息资源的智能化应用,物联网成为军事用户的最高层次需求。研究了物联网关键技术及其在军事领域的应用,对我军物联网信息资源开发建设的相关问题进行了探讨。

物联网被认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业革命性发展,代表了下一代技术的方向。我国工信部于2011年11月发布《物联网“十二五”发展规划》明确指出:到2015年,我国要在核心技术研究与产业化、关键标准研究与制定、产业链条建立与完善、重大应用示范与推广等方面取得显著成效,初步形成创新驱动、应用牵引、协同发展、安全可控的物联网发展格局。

物联网充分展示了先进的技术对信息资源开发的巨大推动、引领作用。目前,物联网已经逐渐成为一体化联合作战指挥决策的辅助支撑,成为牵引军事思想、军事体制、武器装备、战略战术、军事文化等领域发生变革的重要动力,引领新军事变革向纵深发展。本文研究了物联网关键技术及其在军事领域的应用,对我军物联网信息资源开发建设的相关问题进行了有益的探讨。

1、物联网及其关键技术

1.1物联网概念

物联网是指物体通过传感器、射频识别、二维码等智能感应装置,经过传输网络,到达信息化处理中心,最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。实质是利用射频自动识别(RFID)等技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

同现有的各种信息通信网和互联网相比,物联网延伸了现有的信息网络的通信领域,通过在自然界事物当中嵌入智能装置,获取来自自然界事物的信息,并进行信息的分析处理,提升现有信息网络的自动化和互动性。

1.2物联网的体系架构

物联网体系架构主要分为三个部分,根据其各种承担功能的不同,依次为感知层、网络层以及应用层,如图一所示。

1.2.1感知层

在物联网中属于信息收集的主要部分,主要由各种型号以及功能不同的传感器组成,这些传感器相当于人体的感觉器官,复杂感知外界的信息,对各种信息进行分析识别,收集有用信息,为后续工作的开展奠定基础。其中,数据采集执行和短距离的无线通信是感知层的两个重要方面,可以使得多个物品在小范围内实现信息集中和互通。

1.2.2网络层

通过PSTN网络、2G/3G移动网络等已经存在的通信系统,能够在第一时间将各种传感器收集的信息进行传输,传到地球各个地方,实现地球范围内的远距离通信,并由云计算平台对传输过来的信息进行分析和计算,从而做出相应的判断。

1.2.3应用层

在感知层和网络层的工作完成之后,需要通过应用层将所获得的所有关于物品的信息进行汇总,经过对信息的在加工,从而进一步提高信息的综合利用度。应用层主要包括接入物联网的各种终端设备。通过各种终端设备能够及时获取物联网传递的信息。人们可以通过应用层的接入终端及时获取物联网中丰富的信息。当前物联网技术不断发展,相应的控制领域也在不断扩大,对于人们生活和生产作业的影响也越来越大。

2.军事物联网

物联网充分展示先进的技术对信息化建设的巨大推动、引领作用,将成为牵引军事思想、军事体制、武器装备、战略战术、军事文化等领域发生变革的重要动力,引领新军事变革向纵深发展。

目前,军事物联网还没有一个严格的定义。简单来说,军事物联网就是物联网技术在军事上的应用,是一个以现有军用网络为基础,将其末端延伸到具体武器装备,以现实战场环境以及实时后勤保障,从而实现物物相连的智能化网络。该网络能使战场感知精确化、武器装备智能化、综合保障灵敏化,从而提升信息化条件下作战打击的精确度和自动化程度。

随着军事领域信息的智能化应用,物联网是军事用户的最高层次需求,成为一体化联合作战指挥决策的辅助支撑,是信息化军队的高级境界。因此,世界各国把信息智能化应用需求和,作为顺应信息技术发展和应用潮流趋势的重要指标,并以此牵引顶层滚动设计、信息基础设施和指控系统建设,全面提升信息基础设施和信息应用系统的建设基准和发展水平。

3.物联网在军事信息资源开发领域的应用

随着军事信息化变革的逐步深化,信息化军事系统已经由最初的C²系统阶段——指挥(Command)、控制(Control),发展到了C4KISR系统阶段—— 指挥(Command)、控制(Control)、通信(Communication)、计算机(Computer)、杀伤(Killing)、智能(Intelligence)、监视(Surveillance)、侦察(Reconnaissance)。通过集中化信息融合平台将各类战场信息汇总分析形成基于多兵种类型、多维度空间、复杂参数指标、复合专家决策的信息化战略数据网络系统。物联网技术的军事化应用可满足战场的多层面信息收集、识别、传输、挖掘、决策等功能体系要求,为加快现代化信息化军事变革提供了有力的支持。

3.1单兵状态检测

基于RFID技术的单兵状态检测包括士兵个人身份识别、士兵生理状态监测两方面功能。

通过集成在“士兵牌”中的RFID芯片、多模态生物特征识别算法以及战场单兵身份识别系统区分敌我身份,特别是在城市建筑作战中可以通过“士兵牌”获取战友位置信息便于小队任务协作,有效减少误判导致的内部伤亡。士兵生理状态监测是将个人医疗历史记录在RFID芯片中,对处于昏迷状态的伤员或数量较多时的战地抢救可直接读取历史信息,提高医疗效率;通过“士兵牌”集成的微小生理传感器可以不断获得士兵的各方面生理指标,将单兵生理信息汇总后传输至作战指挥部,为战略指挥和态势评估提供强有力的支持。例如,美军的单兵电子病历卡(Personal  Information Carrier,PIC)、战术医疗协作系统(Tactical Medical Coordination System,TacMedCS)等。

2007年,我军远程医疗技术研究所和北京烽火联拓公司联合承担了电子伤票系统。该系统采用了最先进的RFID技术、无线通信技术来满足对于伤员距离、快速识别的要求,同时考虑到战场流动性大、组网困难的特点,系统中所设计的识读设备采用了先进的无线通信技术,使其具备产品本身自组网的功能,能满足快速布网、灵活应用的需求。单兵电子伤票系统于2007年年底通过总后组织的军工装备产品定型评审,正式成为我军二代装备,在应用中得到大量推广。

3.2军事资产管理

军事资产管理包括军械管理、运输管理、军事物资等方面内容;军事后勤保障包括日常生活、军事训练、任务行动等方面的后勤支援。军事物资管理包括装备食品、武器弹药、易燃易爆品、有毒有害品等,通过基于RFID技术的军用物资管理系统可随时随地调取,物资统计登记无需人工登记,防止了人员误操作、数据更新延迟,同时简化盘点流程、提高盘点质量等。军械的维修和使用记录可以实时记录,便于军械的升级和完善,同时可以实现“托盘化”的集中分拣和管理,可以有效降低军械物资的搬运次数和破损几率,按照先进先出(FIFO)的原则最大限度地发挥军械的军事效能。例如,英国的智能抽屉军械库系统(Intelligent Drawer Armory System,IDAS)、美国的“Easy Arms”武器追踪方案等。

2007年,我军研制并使用了战救物资管理系统。战救物资管理系统采用了四功能一体化手持设备,其手持产品集成了二维条码、无源RFID、有源RFID,以及无线数据通信功能,是目前我国第一款同时具备这四种功能的手持设备,目前这些系统和产品都已经正式成为我军RFID装备定型产品。这些系统及产品的大量使用,不仅具有极高的战略价值和应用价值,也使我军的信息化水平向前跃进一大步。

3.3战场感知攻击系统

在基于信息系统的体系化作战中,战场信息的感知和获取是战争胜利的前提和基础。战场感知的信息内容包括:敌方和我方各自的兵力部署、武器配置及状态,作战地形、防卫设施等环境信息,预警空情、目标运动诸元、战损战果等战场实时态势信息等。采用物联网的新型传感器和智能嵌入、无线传感网络、智慧云计算、模糊识别等关键技术,有助于实现

随着微机电系统的工程化发展,微型传感器为信息化战场感知体系的重要组成部分,结合数字信号处理、模式识别算法、无线组网等技术实现了战场的复合维度感知体系,通过声波、振动、磁场、红外、图像等传感器  采集战场环境数据传输至作战单元或指挥系统。利用RFID技术进行敌我身份识别,当敌方目标进入探测范围内,传感器网络根据其运动路径自动或人为控制完成目标定位、运动汇聚和火力攻击,自动完成“观察--判断--决策--行动”的整个流程,真正实现“发现即摧毁”的感知攻击战斗功能。

3.4作战控制领域

指挥系统的主要任务是通过传感器单元获取战场环境数据、感知评估作战态势、优化指挥调度、监督任务执行等,此类系统主要用于探测分析、袭击检测等方面。利用物联网的IPv6技术和GPS等定位定向技术可以为作战体系中每一个节点实现高精度的定位授时、精确导引;采用泛在传感技术、新型网络与终端管理技术、智能化运算及信息融合技术、中间件技术,可以实现不同层面上作战信息流、控制流的合理规划与传输,不仅形成通用实时态势图、实现指挥类作战控制,还能实现对火力随动的控制、对平台运动姿态的控制、对搜索跟踪等探测器的强实时控制、对弹药和电源能耗等的控制,从而缩短系统侦打反应时间、增强信息与火力的融合深度。此外,上述技术结合智能控制和网络化协同控制技术可以促进武器装备的智能化发展,实现局部全自主式机器人协同作战、无人机与有人机的联合编队等战法,即可实现类似于法军提出的“作战水泡”BOA计划和美军提出的“协同作战”CEC概念。

4.对我军物联网信息资源开发建设的思考

结合我军物联网建设,要使物联网系统在战争中发挥真正的作用,必须处理好以下几个问题:

(1)针对军事战斗需求,结合国情军情,正确认识物联网技术的内涵,科学设定物联网在军事领域的研发目标和内容,合理地部署科技研发资源。

(2)在统一认识的基础上,在军队内部全局规划,结合未来技术的发展,制定统一的标准。引入物联网新技术的作战体系建设,是一项浩大的工程。标准化的数据库和软硬件接口、互联互通的网络平台、统一的身份标识和编码系统,才能让遍布战场的作战资源接入网络,被作战体系识别和控制。

(3)在实施路线上,首先做好需求牵引。选择重点研究方向,在现有的网络中,加强终端设备研发,引入智能处理等相关技术,寻找突破口,带动物联网技术的军事应用,提高军队的总体信息化水平。

(4)针对信息安全问题,制定严格的面向各级指战员的信息安全控制技术规范,并设立军队内部统一管理的安全认证机构,制定针对不同级别不同装备人员的严密的安全认证规范。对于研发应用的物联网系统进行严格的安全验证,防范由于技术研发或生产机构急于求成而造成的危害,确保军队物联网建设安全有效。

(5)建立军民融合、良性互动的体制。要从战略全局上谋划物联网技术的推广应用,鼓励社会企业承担物联网军品任务。利用军民融合式的机制创新带动物联网产业发展。

5.结束语

我军物联网发展虽然刚刚起步,但其在军事信息资源开发利用的战略意义和深远影响是不容置疑的。大力发展军事物联网建设,对于我军信息化建设既是机遇,又是挑战。扎扎实实地推进物联网技术在我军信息资源开发领域的应用,促进我军信息化建设的全面发展。  

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  • 物联网
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