超寬帶無線傳感器網絡及其軍事應用展望

李星熠

【摘要】 超寬帶無線傳感器網絡作為一種新型的通信方法，具有獲取、處理與傳輸信息功能，不需要中頻電路與射頻電路即可完成，對減少網絡體制與節約能耗具有重要意義。文章主要從超寬帶無線傳感器網絡的系統結構出發，對超寬帶無線傳感器網絡的技術及其軍事應用展望進行了分析，以供參考完善。

【關鍵詞】 超寬帶 無線傳感器網絡 軍事應用展望

隨著信息化時代不斷創新，傳統的正弦載波通信方式已經無法滿足無線傳感器網絡系統運行的需求，加上傳統的正弦載波通信方式中中頻電路和射頻電路的問題，阻礙了無線傳感器網絡系統的發展。而超寬帶作為一種新型的通信技術，自身具有脈沖無線電優勢，有利于減少傳感器內部各個節點能量的消耗與體積，對無線傳感器網絡系統正常運行具有重大意義。

一、超寬帶無線傳感器網絡的系統結構

超寬帶無線傳感器網絡的系統結構，主要包括5個模塊：傳感器節點、任務管理管理節點、接受發送器、通信衛星以及互聯網等。其中，傳感器節點即是在限定的感知范圍內，每一個節點之間都能夠將全部的數據信息采集起來并加以處理，然后再借助“多跳”路由方法將需要的信息數據傳送到接收發送器中。而接收發送器通過“多跳”路由方法和互聯網、通信衛星連接起來，把儲存的信息數據再發送到各個管理節點中，達到信息數據實時共享的目標。

二、超寬帶無線傳感器網絡的技術分析

2.1介質訪問控制協議設計

（1）媒體共享。通常情況下，媒體共享主要包括預約接入與隨機接入等2種類型。其中，傳統的有中心節點的無線傳感器網絡使用預約接入；而隨機接入適用于突發業務，超寬帶無線傳感器網絡中隨機接入的方案一般分為Aloha、帶外信令和CSMA。

（2）準入控制。準入控制的設計不僅會影響到網絡中節點發送數據信息的時間，還會給節點中數據信息的發送方式帶來影響；準入控制的設計目的是防止網絡系統擁塞。

（3）傳輸控制。傳輸控制的設計目的是為了保障網絡數據分組傳輸的精確度，防止網絡擁塞，從而提升介質訪問控制的質量與效率。

（4）信息共享和拓撲控制。信息共享和拓撲控制設計的目的是在無線傳感器網絡各個節點之間共享節點位置信息和狀態信息，然后利用共享的信息協調合作，完成通信任務。例如某國家DARPA與USAF利在軍事方面運用超寬帶無線傳感器網絡，通過將各個管理節點散布在戰斗區域、護衛軍隊、檢查站及建筑物，在拓撲控制的基礎上，作戰人員能夠準確找出狙擊手與其他隱蔽位置的射手，然后對子彈產生的沖擊波進行遠程跟蹤，以此檢測子彈發射時產生的槍震時間與聲震時間，從而對子彈發射源做出準確判斷。

2.2路由協議設計

超寬帶無線傳感器網絡系統的路由協議設計目的，主要是通過介質訪問控制協議實現信息數據共享，讓管理節點能夠計算戰術網絡的拓撲結構。因此，在超寬帶無線傳感器網絡中，可使用基于位置信息的路由協議。但在實際使用過程中，必須充分結合網絡定位服務、QuS性能與傳輸服務等設計內容。此外，在路由協議設計的過程中，不能根據最短路徑原則進行，而是按照具體的構造路由代價函數和最小代價原則進行。

2.3跨層優化

為了充分利用超寬帶無線傳感器的優勢，設計人員應在完成介質訪問控制協議與設計路由協議的條件下，充分考慮上述兩種設計的跨層優化。詳細分析以下內容：路由協議通過介質訪問控制協議實現信息數據共享，對路由選擇代價函數優化的重要性；路由協議按照自身需求借助介質訪問控制協議，合理控制傳感器網絡的拓撲。

三、超寬帶無線傳感器網絡的軍事應用展望

超寬帶無線傳感器網路本身具有低截獲率、耗能低和檢測率低的優勢，因此，被廣泛運用到軍事偵察中。在戰場十分惡劣的情形下，超寬帶無線傳感器網絡系統內部具有投入成本低、體積小、共存能力高、隱蔽性良好、抗毀性能高的優點為軍事偵察提供了有效決策依據。通常情況下，超寬帶無線傳感器網絡主要適用于戰斗地區天氣變化、戰場核化環境和生化壞境、兵力運動、敵方兵力部署及戰斗地區地形地貌等軍事偵察。此外，超寬帶無線傳感器網絡還可適用于地理定位、人員救援及軍事補給等活動。由此可見，與其他偵察方法相比，超寬帶無線傳感器的優勢主要體現在以下幾方面：（1）能夠近距離實施偵察，不受周圍環境和人為干擾。（2）偵察盲區較小，提高偵察準確度。（3）綜合利用不同節點、角度及方位的信息資源，確保偵察信號的信噪比。（4）綜合運用各種傳感器有利資源，確保偵察的可信度。

結束語：綜上所述，超寬帶無線傳感器網絡作為一種新型的網絡技術，其系統內部主要包括MAC協議設計、路由協議設計和跨層優化等內容，其使用有利于節約傳感器內部能源消耗，減少體積占用的空間，目前已經延伸到各軍方通信領域中，為軍事應用注入了源源不斷的動力。

參 考 文 獻

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