基于無線傳感器網絡（WSN）的感知—反應型軍事物流模式研究

黃琦志，郝建生，陳 琪

（軍事交通學院 汽車指揮系， 天津 300161）

基于無線傳感器網絡（WSN）的感知—反應型軍事物流模式研究

黃琦志，郝建生，陳 琪

（軍事交通學院 汽車指揮系， 天津 300161）

介紹了無線傳感器網絡的概念與感知-反應型軍事物流的概念、特征和主要內容，重點闡述了基于無線傳感器網絡的感知-反應型軍事物流模式的構建原則、構建方法、運行分析和基礎條件。

無線傳感器網絡；感知-反應型軍事物流；模式

1 引言

美軍在《2020年聯合構想》中明確提出未來信息時代戰場的突出特點就是陸、海、空、天、電和信息的多維作戰，作戰行動在時間、空間和目的方面正變得更加分散，性質卻日趨聯合。網絡中心戰將成為未來信息化戰場聯合作戰的高級形態，這種新的作戰形式和部隊編制給美軍傳統的軍事物流帶來了巨大的挑戰。基于此，美軍提出了以網絡為中心的感知-反應型軍事物流模式，而被美國《技術評論》列為未來改變人類生活的十大技術之首—無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）可以成為感知-反應型軍事物流模式強有力的技術支撐。

2 無線傳感器網絡（WSN）概述

無線傳感器網絡是當前在國際上倍受關注的、涉及多學科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點研究領域，它是集信息采集、信息傳輸、信息處理于一體的綜合智能信息系統，在軍事國防、工農業、環境監測、危險區域遠程控制等許多重要領域都有潛在的實用價值，被認為是21世紀產生巨大影響力的技術之一。

無線傳感器網絡（WSN）是通過各類集成化的微型傳感器協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息，這些信息通過無線方式被發送出去，并以自組多跳的網絡方式傳送到用戶終端。它是一種大規模、無線、自組織、多跳、無分區、無基礎設施支持的網絡，其中的節點是同構的、成本較低、體積較小、大部分節點不移動、被隨意撒布在工作區域，要求網絡系統有盡可能長的工作時間，同時它也是網絡中心戰的關鍵技術之一。

3 感知-反應型軍事物流

3.1 感知-反應型軍事物流基本概念與特點

（1）基本概念。感知-反應型軍事物流是基于一種革命性的網絡中心理念，它可以形成靈活的全維保障網絡，針對不同的作戰環境進行調整，提供精確的保障。其首要評判標準是速度和保障效果。它由一系列靈活適應、自動協調的物理及功能流程組成，因而能夠預知各種變化，在戰略、戰役、戰術層次上出色地完成作戰保障工作，幫助C4ISR與作戰和后勤在各個層次上實現協調一致。在該軍事物流系統中，每個實體（無論是政府部門、軍事單位還是企業）都既是潛在的需求者，也是潛在的補給者[1]。

（2）基本特點。感知-反應型軍事物流具備以下特點：

①網絡一體化。感知-反應型軍事物流以網絡為中心實施保障。通過無線傳感器網絡，將遍布在各個地方的物流資源整合在動態的保障網絡中，使物流、作戰、情報偵察與監視系統和指揮控制實現一體化，使各級指揮機構之間、軍事部門與地方部門之間以及戰場需求與保障之間的保障效能得到空前提高。

②體系穩定化。感知-反應型軍事物流根據特定保障任務形成，由于網絡上各個節點的職能和任務是依據具體環境而動態確定的，敵方難以對整個網絡進行攻擊，即使某個節點癱瘓，整個網絡照樣可以正常運行。網絡體系的穩定性還使得指揮員能夠快速做出決策，及時對作戰任務的變化做出反應。

③保障實時化。感知-反應型軍事物流能對實時的需求靈活作出反應，有效保障靈活的分布式作戰。網絡的適應性使人們能預見性地制定并不斷調整物流保障決策，使作戰的靈活性大大增強，危機管理更加有效，從而能實現對作戰行動的無縫隙保障。

④綜合能力化。感知-反應型軍事物流是以網絡為中心實施的物流保障，它強調以適應能力、自同步能力、快速反應能力和對戰場態勢的適時感知能力保障基于效果的網絡中心戰。這些能力的獲得，依賴于C4ISR系統所提供的決策優勢和通信系統的互操作性，依賴于構建新型指揮與控制關系，依賴于部隊對后勤的信心，依賴于軍事物流結構模塊化，依賴于網絡上的各個節點對態勢的完全感知和對戰場形勢的相同感悟。因為只有具備對自身所處的位置、擔負的任務、作戰態勢的適時感知能力，才能完成這種角色轉換[2]。

由于具有了以上特點，感知-反應型軍事物流能夠更快地向作戰指揮員提供更多適合當前戰況的支援選擇方案，從而成為作戰部隊的力量倍增器。

3.2 感知-反應型軍事物流主要內容

（1）以網絡為中心，實施軍事物流保障，使物流、作戰、情報偵察與監視系統和指揮控制系統實現一體化；以戰略、戰役、戰術各個級別的探測感知為基礎，快速反應并全面實施基于效能的作戰與物流。

（2）提供終端對終端，包括在運物資在內的物流資源可視性，并針對反饋信息和經驗，及時調整從工廠到用戶的物流保障適應能力。在這種按功能組織的網絡化結構下，所有部隊既是潛在的物流消費者，同時也可為網內其他部隊提供保障。針對外界環境的變化，要求進行動態同步的調整，對再補給、補給鏈和物流規劃不斷修正改進。

（3）軍事物流必須預見所有各種潛在的作戰行動方案，根據風險評估和風險緩解預測由此產生的成套的潛在的軍事物流行動方案。軍事物流要提供與之有關的認知性決策輔助程序，支持軍事物流決策和作業，把軍事物流職能與作戰及情報職能整合到一起，為指揮決策提供前瞻性支持。采用認知決策工具和知識管理工具，使指揮員能夠根據情況做出準確及時的軍事物流保障決策，并制定出實際可行的軍事物流行動方案。

（4）針對各種軍事作戰樣式，從投入戰斗到和平時期的駐屯、待命以及訓練，從基礎性設施建設，到科研和發展，以及物資采辦與部隊的保護等，要求必須做到快速反應、適時適量。

（5）為遠距離適應性聯合作戰和基于效能的、分散的協同作戰提供保障，通過靈活快速投送、機動基地和持續性補給，實現快速決勝的作戰行動。

（6）有效管理和處理通信和信息情報資源，保證網絡的運作、完整及安全。同時，適時適量的運輸和配送，突出強調保障網絡對需求的快速適應。

4 基于無線傳感器網絡的感知-反應型軍事物流模式的構建

4.1 構建原則

在高度模塊化、實時化的動態、分布式適應性作戰中，需求在本質上是不可能準確預測的，所以成功有賴于認知模式的變化和反應速度的提高，而單純依靠補給鏈的有效管理來提高反應速度，其潛力是有限的，只有提高系統的柔韌性和靈活性才是最好途徑。柔韌性和靈活性的獲得有賴于具有適應性和自同步能力的動態網絡。基于這種認識，構建感知-反應型軍事物流模式應遵循的基本原則：一是以網絡為中心，信息共享；二是適應性和靈活性，強調速度與合作；三是適量、適時，非線性，不間斷；四是充分實現一體化、自動化、模塊化；五是感知決策保障，預測與預置，強大有力，動態同步，防震防沖擊。

4.2 構建策略

（1）感知-反應型軍事物流的組織結構。感知-反應型軍事物流的組織結構應由以下幾類主要的構件組成：一是保障能力模塊。按軍事物流保障能力模塊組織而成的軍事物流保障力量；二是軍事信息管理中心。它是感知-反應型軍事物流的“綜合”部門和“神經中樞”，負責戰場態勢、戰況數據的采集、預測，以及整個軍事物流網絡的協調、監控、引導和對外聯絡[3]。

（2）基于無線傳感器網絡的感知-反應型軍事物流模式構建方法

①感知-反應型軍事物流是以網絡為中心實施保障。通過戰略、戰役、戰術各個級別的無線傳感器網絡，將遍布在各個地方的物流資源整合在動態的保障網絡中，使物流、作戰、情報偵察與監視系統和指揮控制實現無縫連接。這種高速、寬帶、互聯互操作的信息網絡，使各級指揮機構之間、軍事部門與地方部門之間以及戰場需求與保障節點的保障效能得到空前提高，從而實現保障任務的順利完成。

②感知-反應型軍事物流由于特定保障任務形成，并可不斷調整，因而具有以往物流模式無法比擬的穩定性和高度的適應性。由于網絡上各個節點的職能和任務是動態變化的，并且各個節點都與其周圍的節點構成相對穩定的結構，這樣即使某個節點癱瘓，整個網絡照樣可以正常運行。網絡體系的穩定性還使得指揮員能夠快速作出物流決策，及時對作戰任務的變化作出反應。

③從外軍的情況看，感知-反應型軍事物流進一步強化了物流與作戰、信息的緊密結合，提倡更廣泛地利用民力，充分調動可以使用的資源。越來越多地采取直接供貨商和承包商保障等方式，實現從工廠到部隊的無縫隙保障，其保障基地和終端對終端傳送管線將不再為某一個特定的目標服務，而是利用整個國防系統及其附屬資源實現對需求的適時滿足。因為所有實體既可以是需求者，也可以是保障者，所有物流活動既可以由特定的物資管理部門完成，又可以在戰場上各個單位之間以點對點方式進行。

4.3 感知-反應型軍事物流模式的運行分析

按照任務的運行周期（開始、執行、結束），感知-反應型軍事物流系統的運行可以劃分為感知、反應、實施、持續四個階段。前兩個階段合稱為軍事物流系統的構建階段。在這一階段中，影響感知-反應型軍事物流系統運行的關鍵要素包括任務（作戰或突發事件的類型、強度、波及范圍等）、需求分析、現有物資儲備能力、成員選擇等。感知-反應型軍事物流系統的運行過程是一個自發組織過程。

這里以油料保障為例，來分析感知-響應型軍事物流的運作程序。

（1）感知。作為需求節點，當戰地指揮員需要更多的油料時，無線傳感器網絡會監測、查詢附近的戰斗部隊、保障部隊，看何處存有油料 （無論是其它軍種、其它建制的后勤單位，還是盟軍或戰場承包商；無論是戰略、戰役還是戰術級軍事物流）。

（2）反應。此時，這些相關的單位就成了可能提供相應保障的供應節點。他們會以自動方式或手工方式做出回應，而信息管理系統能夠根據距離、運輸工具、所需時間、任務優先順序等變數，確定由哪些部隊來滿足這一申請最為合適，為指揮員做出保障決策提供參考依據。

（3）實施。一旦確定并發出保障需求，能夠滿足其需求的單位就會為其提供油料保障。針對這一具體保障事件，兩個單位就構成了保障與被保障的關系。依照效果最優原則，是配送還是自領，采用空中、地面或管線運輸，這些具體保障細節則由相關單位經過平等協商后，視情況而定。

（4）持續。提供保障的這個單位，當因行動任務需要也發生了油料短缺，它也按這一機制運作，直至向后延伸到本土保障基地和生產商那里。同理，各個單位都會根據任務需要和所擁有資源狀況，按此機制對各類軍事物流需求項目組織保障。通過這種運作方式，就構成了一個自主協調、實時互動的軍事物流網絡，能夠解決應急和持續補給問題。

4.4 感知-反應型軍事物流模式的基礎條件

感知-響應型軍事物流的基礎條件包括技術、體制、機制、人員等各種條件，需要按照感知-響應型軍事物流的基本需求進行整合[4]。

（1）感知條件。作戰、后勤部隊都要配有無線傳感器網絡，大多數軍事成品裝備、系統甚至作戰人員都要配備相應的裝置，以感知部件故障或消耗品狀況。各類勤務、運輸資產、工具設施等后勤資源，要擁有相應的電子產品代碼，安裝射頻識別裝置，生成可在全球各地訪問的數據庫。

（2）反應條件。各軍種的物流、作戰、情報系統能夠相互適應、實現相互連接，形成以網絡為中心的信息基礎設施，并具有安全可靠性。要擁有一個共同的作戰與物流運作圖像，擁有自動化的決策輔助工具，能夠共享知識、信息、數據、狀態。

（3）協作條件。要在物流領域指定“代理人”，能夠代表指揮員的意圖，確保計劃、命令、任務、使命、效果相統一。與制造商、供應商、承包商簽訂協議，實現前方基地與持續保障基地的無縫隙鏈接，使效果點至工廠的直接聯系更加暢通。

（4）素質條件。軍事物流人員，尤其是軍事物流指揮員、參謀和管理人員，在現行條令條例要求具備的能力基礎上，需要具備一些新的核心能力。例如，高度分散條件下的決策能力，局部的自我協調能力；能夠將一項業務設計成一個系統，運用網絡進行管理。

[1]王宗喜，徐東.軍事物流學[M].北京：清華大學出版社，2007.461-463.

[2]徐克洲，李佳.美軍感知與反應后勤理論探析[J].外國軍事后勤，2007,（6）：54-55.

[3]蔣林華，方匯遠.“感知與反應”型應急物流模式分析[J].軍事經濟研究，2008,（2）：39-40.

[4]商世民.美軍感知與響應后勤理念及運作[J].外國軍事學術，2007,（9）：75-76.

Study on the WSN-based Sense-response Military Logistics Mode

HUANGQi-zhi,HAO Jian-sheng,CHENQi
（Department of Automobile Transport Command,Academy of Military Transportation,Tianjin 300161,China）

The paper introduces the basic concept,characteristics,and main contents of the sense-response military logistics mode and then focuses on the principles and methods for its establishment and the basic conditions and analytical methods for its running.

wireless senser network;sense-response military logistics;mode

E234

A

1005-152X（2011）03-0133-03

10.3969/j.issn.1005-152X.2011.03.043

2010-12-20

黃琦志（1968-）,男，江西吉安人，工學碩士，副教授，大校,主要研究方向:軍事物流信息化。