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eltra傳感器:軍事領域中的應用需要無線傳感器網絡
點擊次數：276 發(fā)布時間：2015-11-25
意爾創(chuàng)傳感技術有限公司是意大利Eltra S.P.A（意爾創(chuàng)股份有限公司）全額投資的外資企業(yè)。意大利Eltra公司成立于1985年，專業(yè)從事傳感器的開發(fā)和生產。
無線傳感器網絡是由部署在監(jiān)測區(qū)域內大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構成了傳感器網絡的三要素。
無線傳感器網絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、微電子技術、現代網絡及無線通信技術、分布式處理技術等，是當前上研究的熱點領域。美國商業(yè)周刊將其列為21世紀zui有影響的技術之一。無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)不僅是物聯網技術發(fā)展的重點，同時也在信息化作戰(zhàn)中具有廣闊的應用前景。
麻省理工學院技術評論則將其列為改變世界的*技術之一。無線傳感器網絡通過分布在檢測區(qū)域內的傳感器節(jié)點，獲取客觀世界的zui直接、zui有效、zui真實的信息，并通過無線自組織的網絡傳遞到用戶端。在國防和軍事領域，該網絡可以實時監(jiān)測、感知、采集和傳遞戰(zhàn)場環(huán)境內的各種信息，協助實現有效的戰(zhàn)場態(tài)勢感知，為作戰(zhàn)指揮員提供戰(zhàn)場情報服務。世界軍事強國紛紛開展無線傳感器網絡的軍事應用研究。
在軍事領域中，傳感器包括磁、聲、光傳感器，毒氣傳感器，氣象傳感器等各種類型的傳感器。感知對象包括敵、友軍兵力，裝備和物質情況，沖突區(qū)火力情況，敵方地形和布防等。觀察者既可指用戶端計算機，也可指我軍情報工作人員。
無線傳感器網絡的結構如圖1所示，傳感器節(jié)點感知監(jiān)測區(qū)域信息，并在網絡內通過其他節(jié)點將信息多跳路由到匯聚節(jié)點，zui后通過互聯網或衛(wèi)星傳到信息處理中心，用戶在信息處理中心查閱監(jiān)測區(qū)域信息。
無線傳感器網絡具有快速部署、隱蔽性強、自組織以及良好的容錯性等特點，在軍事上具有廣泛的應用前景。在戰(zhàn)場上，戰(zhàn)斗環(huán)境惡劣，作戰(zhàn)態(tài)勢瞬息萬變，戰(zhàn)機稍縱即逝，作戰(zhàn)指揮員需要即時了解掌握*的情況。鋪設在作戰(zhàn)區(qū)域內的傳感器節(jié)點可以采集相應的信息，并通過匯聚節(jié)點將數據送至指揮所，再轉發(fā)到指揮部，zui后融合來自各戰(zhàn)場的數據，形成完備的戰(zhàn)區(qū)事態(tài)圖。
無線傳感器網絡在軍事應用中的潛在優(yōu)勢表現在以下幾個方面：
1，部署方便快捷。傳感器節(jié)點可以通過飛機投遞或者炮彈發(fā)射直接部署于敵方陣地內，近距離獲取戰(zhàn)場信息。
2，隱蔽性。傳感器節(jié)點是一種微型設備，其體積可以不超過1mm3，這一優(yōu)勢使得傳感器節(jié)點不易被敵方發(fā)現。
3，容錯性。網絡由大量廉價的傳感器節(jié)點組成，使得網內存在許多冗余節(jié)點，為整個系統提供了較強的容錯能力。
4，準確性。傳感器覆蓋區(qū)域廣闊，從不同空間視角采集多方位信息，具有更大的信噪比。
5，無人值守。傳感器節(jié)點密集分布于監(jiān)測環(huán)境中，每個節(jié)點依靠自帶電源或自主獲取電源維持工作供電，采用啟發(fā)式的節(jié)點喚醒/睡眠機制，無需人工值守，在惡劣的戰(zhàn)場中能發(fā)揮重要作用。
無線傳感器網絡較傳統通信網絡有其自身潛在的優(yōu)勢，能在戰(zhàn)場環(huán)境中發(fā)揮“神經元”的作用，因此受到世界各軍事強國的廣泛關注。
美國國防部較早開始啟動無線傳感器網絡的研究，將其定位為指揮、控制、通信、計算機、打擊、情報、監(jiān)視、偵查（C4KISR）系統*的一部分。自2001年起，美國國防部遠景計劃研究局（DARPA）已投資幾千萬美元，幫助大學進行“智能塵埃”傳感器技術的研發(fā)。美*2001年提出“靈巧傳感器網絡通信”計劃，旨在通過在戰(zhàn)場上布置大量傳感器為參戰(zhàn)人員搜集和傳輸信息。2005年又確立了“無人值守地面?zhèn)鞲衅魅?rdquo;項目，其主要目標是是使基層*指揮員根據需要能夠將傳感器靈活部署到任何區(qū)域。美*確立了“傳感器組網統”研究項目，其核心是一套實時數據庫管理系統，對從戰(zhàn)術級到戰(zhàn)略級的傳感器信息進行管理。
除美國外，日本、英國、意大利、巴西等也對無線傳感器網絡表現出極大的興趣，并各自開展了該領域的研究工作。
中國在無線傳感器網絡領域的研究幾乎與發(fā)達國家同步啟動，1999年中國科學院《知識創(chuàng)新工程試點領域方向研究--信息與自動化領域研究報告》中首先將無線傳感器網絡列入其中。2001年，中國科學院成立了微系統研究與發(fā)展中心，掛靠中科院上海微系統所，旨在整合中科院內部的相關單位，共同推進傳感器網絡的研究。從2002年開始，中國國家自然科學基金委員會開始部署傳感器網絡相關的課題。
盡管無線傳感器網絡存在許多優(yōu)勢，但目前技術的發(fā)展還不能夠支持其在軍事上的廣泛應用，主要存在以下亟待解決的關鍵性問題。
1，安全性問題
在軍事應用領域，無線傳感器網絡的安全性顯得尤為重要。傳感器節(jié)點往往散布在敵方區(qū)域，其物理安全無法保證，節(jié)點很有可能遭俘獲，因此在網絡設計過程中首先要考慮被俘節(jié)點的問題。其次，數據在網絡中傳輸、存儲和處理的過程中也要保證其邏輯安全。
2，目標跟蹤問題
無線傳感器網絡在戰(zhàn)場上需要及時跟蹤敵方車輛的行進路線和兵力的調動情況，將獲取的戰(zhàn)場信息及時發(fā)送回我方指揮中心，但傳感器節(jié)點能源和體積受限，易受戰(zhàn)場惡劣環(huán)境影響，無線鏈路易受干擾，拓撲結構動態(tài)變化，而作戰(zhàn)對無線傳感器網絡的實時性提出了很高的要求。這就使得網絡采用的跟蹤定位算法必須能以較小代價實時傳輸跟蹤數據和計算結果。
3，能量受限問題
無線傳感器節(jié)點體積微小，只能攜帶十分有限的電池，數據的采集，處理，特別是傳輸需要消耗大量的能量，而節(jié)點部署的廣泛性和戰(zhàn)場環(huán)境的惡劣性使得更換節(jié)點電池變得不現實。如何設計合理的網絡拓撲控制和協議，節(jié)省能量以維持全網絡的生存期，是一個必須貫穿全網絡設計的重要問題。
eltra傳感器:軍事領域中的應用需要無線傳感器網絡
zui后，通過對無線傳感器網絡在軍事上的應用進行了探析，可以看到無線傳感器網絡在軍事上應用存在許多優(yōu)勢，但受現階段技術發(fā)展制約，還有很多關鍵問題亟待解決。相信隨著技術的進一步發(fā)展，無線傳感器網絡一定能在信息化戰(zhàn)爭中發(fā)揮重要作用。