物聯網技術對軍事電子系統建設的影響分析

岳亮

摘 要：物聯網技術的興起深刻影響著科技領域的發展變革，同時對軍事領域的現有格局也必將產生巨大的沖擊。文章分析了物聯網技術對軍事電子系統的建設所產生的影響，通過對信息化條件下基于物聯網技術的軍事電子系統的建設需求、應用場景和關鍵技術的分析，探討了物聯網技術在未來軍事電子領域的應用前景和所面臨的技術挑戰。

關鍵詞：物聯網；軍事電子；認知；智能決策

中圖分類號：TN95 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）08-00-03

0 引 言

物聯網技術作為計算機和通信技術的發展方向，展現著引人注目的應用前景。物聯網通過實現人、機、物三者的智能互聯和信息交互，實現虛擬和現實之間的有效溝通和融合，深刻的改變著整個世界。

軍事電子信息系統是一個應用于作戰指揮和作戰保障領域，主要實現指揮、控制、通信、情報、信息對抗等功能， 由信息獲取、傳遞、加工、存儲等硬件與軟件組成的有機整體[1]。

軍事領域作為推動新技術發展的重要領域，牢牢把握著新科技的發展前沿，新技術的產生必將對整個軍事領域產生革命性的影響。物聯網技術的出現引起了世界各國的極大興趣，紛紛研究其在軍事領域的應用，以確保戰爭主動權的把握。美軍推出了一系列軍事傳感系統，包括用于戰場信息感知的 “智能微塵”系統、用于戰場環境實時監控的 “倫巴斯”系統、用于作戰武器平臺跟蹤的 “沙地直線”和用于戰場無線頻譜資源感知的“狼群”系統等[2]，日本、意大利、法國等世界其他強國也不甘落后。隨著研究的不斷深入，物聯網技術的發展必將對軍事電子系統的建設產生深遠影響。

1 信息化條件下軍事電子系統建設的背景分析

1.1 一體化聯合作戰對軍事電子系統建設的影響

信息化時代對作戰要素之間的廣泛和可靠的互聯出了新的要求。現代戰爭是信息化條件下的一體化聯合作戰，戰爭形態和作戰樣式將發生重大改變。現代戰爭的作戰范圍涵蓋陸、海、空、天多個維度，作戰指揮需要統一協調戰略、戰役、戰術層次，實現不同視角、不同層次、不同類型的情報信息的融合顯得尤為重要[3]。

一體化聯合作戰對軍事電子系統的建設提出了嚴格的要求。實現信息的全面搜集、實時分析和快速共享，進而做到準確決策和精準打擊將是今后軍事電子系統建設的關鍵。

1.2 物聯網技術對軍事電子系統建設的影響

物聯網技術的廣泛互聯性以及分布式的數據處理和智能決策技術，將擴展未來的作戰空間，改變未來的作戰樣式，深刻影響軍事電子系統的建設。

1.3 物聯網和認知物聯網

物聯網最早于1999年由麻省理工學院的Ashton教授提出，指的是“通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網絡連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡”[4]。顧名思義這是一種物物相連的網絡，但絕不是簡單的物物相連。隨著相關學科的發展及其應用領域的拓展，物聯網不斷被賦予新的內涵。人工智能技術的發展使得認知物聯網的概念逐漸清晰[5]：認知物聯網將網絡中廣泛分布的節點所感知的數據進行高效的傳輸和交換，同時強化數據的處理過程，智能的分析所獲得的數據并提取出隱藏在復雜數據中的知識信息，建立起知識庫以輔助決策和判斷，從而實現快速和準確的決策，賦予整個網絡更多的智能，真正實現人、機、物的全面交互。

1.4 軍事電子系統建設對物聯網技術的需求

軍事電子系統的發展趨勢對物聯網技術的應用提出了迫切的需求，主要表現在以下幾個方面：

（1）信息主動權的掌握。現代戰爭的戰場形勢瞬息萬變，唯有“看得明”才能突破戰爭迷霧，從而實現“反應快”，最終做到“打得準”。信息主動權的掌握需要利用物聯網的廣泛互聯和快速感知。

（2）一體化聯合作戰的需求。現代戰爭的作戰維度極大擴展，強調不同軍兵種的配合和不同武器裝備的協同，需要物聯網的全面感知和全局掌控。

（3）綜合保障靈敏化的考驗。“兵馬未動，糧草先行”，現代戰爭對后勤保障體系提出了更加嚴格的要求。后勤保障的需求日益增多，保障物資的種類日趨復雜，實現高效的資源利用和精細化的物資配屬至關重要。

（4）指揮體系結構的變化。信息化條件下特戰小分隊的精確打擊日益取代大兵團的直接對抗。實現分隊之間及分隊內部準確及時的敵我識別，推進快速通信組網以保證作戰指令的時效傳達，都離不開物聯網技術的發展。

2 物聯網技術在軍事電子系統中的應用

2.1 實時戰場態勢感知

利用物聯網技術可以對每個作戰單元進行標識， IPv6協議的引入可以確保所有裝備的無沖突連接。微型傳感器技術的發展使得在目標區域快速部署大量無線傳感器成為可能，實現對聲、光、電、磁、紅外、震動等信息的全面感知。利用物聯網的互聯性可以實現各類傳感器之間的快速自組網，建立起戰場綜合偵查信息網，在牢牢掌握己方部隊動向的同時準確感知敵方兵力和武器裝備的部署和動向，綜合相應的地形和氣候信息進行分析，可以達到“知己知彼，百戰不殆”的境界。大到衛星、導彈、飛機、艦船、坦克，小到士兵的單兵裝備，利用物聯網技術都可以實現完美的融合[6]。裝備之間的互聯互通可以實現數據的快速傳輸，通過與指揮中心的交互，指揮中心便可以實現對戰場態勢及時和準確的感知，建立起動態的戰場態勢圖，時刻把握戰場動向。

認知物聯網的引入在更高層次上推動了對戰場態勢的掌握，實現了對戰場態勢的綜合評估。認知物聯網賦予了傳統物聯網更多的智能，物體之間不是簡單的相互連接，而是整個網絡對于所收集的數據進行分布式的處理，分析各種數據之間的關聯關系，提取出相應的知識，再經過智能的分析判斷，做出預見性的決策。戰場態勢將不再是簡單的感知和再現，而是通過對數據的處理和分析來預估戰場態勢的變化，從而找出潛在的威脅，建立起自動偵測預警和決策指揮系統，將傳統作戰體系中信息感知、傳遞、處理、決策、行動、反饋、評估的時間大大縮短，建立一條所有武器裝備相互協同的控制鏈，實現信息化條件下的快速攻防，抓住稍縱即逝的戰機。

2.2 精確的作戰綜合保障

物聯網技術在軍隊后勤領域有著突出的表現。利用射頻識別技術（RFID）、二維條碼技術和智能傳感技術，給每份物資貼上特有的標識，可以實現對物資動態的實時掌控。傳感技術的發展使得物資的快速識別、準確定位和精確分類成為可能，從而建立起現代化的物流和倉儲系統，保障整個后勤體系的高效運轉[7]。未來的保障體系需要在準確的時間，準確的地點，向準確的人，提供準確的物資和裝備補給。通過高效的分配物資和保障力量來實現資源的最優化配置，避免資源的浪費。

認知物聯網的引入為智能化后勤保障體系的建立提供了技術支撐。認知物聯網不僅可以感知現有物資的種類、數目和流通情況以建立起高效的物流體系，還可以綜合分析整個保障體系在運行過程中產生的超大規模的數據。通過對數據信息的智能化處理，提取出有關后勤保障的知識信息，為保障決策提供依據。基于認知的網絡可以對后勤保障的需求做出預見性的決策，提高后勤保障的反應速度，切實發揮出后勤保障的最大效能。以物聯網技術準確的戰場態勢感知為基礎，通過分析戰場環境的變化情況，結合從歷史數據中提取的信息，就可以預估各類作戰物資的消耗需求趨勢，分析各類裝備可能的補給需求。在作戰行動真正開始前，就可以實現對物資生產的準確管控，利用有限的資源生產急需物資，再高效的補給到需要的地方，建立從“生產線到散兵坑”的精細化的物資生產和流通體系，真正做到“急人之所急，補人之所需”。

認知物聯網技術在裝備保障領域同樣起著不可或缺的作用。通過收集裝備運行過程中產生的數據，就可以了解裝備的工作時間、使用強度、例行維護保養和故障維修等情況，實現對裝備信息的全程跟蹤，充分掌握裝備的工作動態。基于認知的信息分析從歷史運行數據中挖掘出相應知識，就可以評估出裝備的運行狀況，預估出裝備在什么時候最可能出現什么樣的問題，建立相應的風險預警機制，提前進行相應的維修和保障，消除風險于未然。智能化的裝備保障可以保證所有裝備時刻處在最佳狀態，為執行任務打下堅實的基礎。

2.3 智能武器裝備協同

以無人機的興起為標志，未來武器裝備的發展趨勢在于智能化。智能化的裝備具備遠程精確化打擊的能力，大大減少了士兵在正面戰場的直接對抗。隨著裝備種類日益增多，裝備結構日趨復雜，裝備和武器平臺之間需要有有效的火力協同，才能實現火力打擊效能的最大化。

認知的引入使得系統可以分析出作戰區域內可動用的裝備的種類和數量以及可調用的后備資源，建立起實時的戰場綜合火力評估鏈，預估所有裝備可以提供的最大火力。一旦明確作戰目標，系統就可以分析出合適的火力打擊策略，確定所需要動用的裝備以及各種裝備之間的聯合策略，保證作戰目的的達成。只有全面掌握己方和敵軍的裝備部署情況，評估出合適的打擊策略，實現武器裝備之間的智能協同，才能避免作戰資源的盲目使用和不同裝備之間的相互干擾，最大限度的發揮其作戰效能。

3 關鍵技術展望

盡管應用前景可觀，物聯網技術還處在不斷發展的階段。物聯網在軍事領域的應用更是剛剛起步，還有很多核心技術需要克服，才能真正發揮其效用。

3.1 大數據處理技術

信息化條件下，聲、光、電、磁、壓力、震動等各類型傳感器的高密度鋪開，所搜集的數據信息將呈現爆發式的增長，遠遠超過現有的數據規模。高速的數據流對系統的數據存儲和處理能力提出了極大的挑戰。不同種類的傳感器所搜集的數據類型各異，各種異構和非結構化的數據對信息的融合提出了新的要求[8]。只有實現對異構數據的高效融合和快速處理，才能做到對同一目標從不同角度的準確感知，構建一條清晰的綜合信息鏈，準確反映戰場態勢的動態變化。

3.2 數據挖掘與智能決策

數據挖掘技術就是對數據進行分析，提取出隱藏在里面的信息，為決策提供可靠的依據。整個電子系統在運行過程中將不斷收到傳感數據，數據不僅規模龐大，結構各異，包含著不確定性，且時效性要求高，對于數據挖掘技術提出了新的挑戰。認知技術的“觀測-調整-認知-決策”的認知環，使得整個軍事電子系統具備了學習能力。信息的提取為決策提供了依據，對決策結果的再觀測又可以實時調整下一步決策，力求決策的準確性。高效認知和決策系統值得進一步的研究。

3.3 高效的頻譜管理

現代戰爭的快節奏使各類裝備位置變換極為頻繁，傳感數據的實時收集很大程度上依靠無線網絡。無線傳感網絡的工作環境極為復雜，信道狀況復雜多變，可能受到敵方強烈的電磁干擾，同時在目標區域部署的大量傳感器和用頻設備之間對于有限的頻譜資源存在競爭，可能面臨著頻譜緊張的問題。如何給海量的傳感設備分配工作頻率，避免相鄰傳感器之間、傳感器與雷達、導航等電磁設備之間的相互干擾，保證電子系統的有效運轉，對電磁頻譜的管理提出了極高的要求。

3.4 網絡信息安全

網絡信息安全決定著整個電子系統建設的成敗。基于物聯網的軍事電子系統具備開放的特性，同時也衍生出自身的脆弱性。大量傳感器面臨著故障和失效風險，以致產生不準確甚至錯誤的感知結果；同時敵方可以通過部署惡意節點來攻擊網絡，利用其產生的虛假感知數據來干擾整個系統的判斷；戰場信息被敵方通過無線網絡攻擊技術截獲、干擾甚至篡改。這些都將使系統安全性面臨著極大的考驗，所以高效的網絡風險評估相當重要。實現準確的檢測和剔除惡意節點，研發合適的加解密技術、通信抗干擾技術和網絡反攻擊技術，實現基于信用的不同等級的接入權限控制，建立相應的網絡風險評估機制值得深入研究。

4 結 語

物聯網技術的不斷發展將帶來軍事領域的新變革。只有研究和論證物聯網技術對未來的軍事電子系統建設可能產生的影響，才能引領軍事技術發展的潮流。當前物聯網技術在軍事電子系統建設領域的應用還處于起步階段，然而伴隨著技術的不斷進步，必將展現其重要的一面。

參考文獻

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