物联网及其技术在军事领域的应用

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【摘 要】 本文介绍了物联网的含义、基本特征、架构、解决方案等知识，以及物联网设计的关键技术，说明了物联网目前存在问题，最后对物联网在军事上的应用作了一些展望。

【关键词】 物联网 军事 应用

1 物联网的含义

1.1 物联网（The Internet of things）概念

物联网即“物物相连的互联网”。可以这样描述：通过条码、射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等各种信息传感设备，按约定的协议，把任何人及物体与互联网相连接，实时采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种信息，以实现任何时间、任何位置、任何事物之间的信息交换和通信，并实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

1.2 物联网基本特征

物联网具有区别于传统互联网的特征。一是广泛应用各种感知技术，即全面化感知。物联网上的物体安装了多种类型传感器，可捕获物体及环境等不同的信息，并形成不同格式的，具有实时性、周期性的数据，便于被能化识别、定位、跟踪、监控和管理。二是建立在互联网上的泛在网络，即实时化互联。互联网是物联网技术重要基础和核心，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体信息实时准确地传递出去，并适应各种异构网络和协议。三是具有智能化处理能力，实现对物体实施智能控制，即智能化控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能处理技术，通过分析、加工和处理出有针对性和有意义的信息，适应各种用户的不同需求。

1.3 物联网的架构

从技术架构上来看可分为三层：一是感知层，由各种传感器以及传感器网关构成。其作用相当于人的神经末梢，主要功能是识别物体，采集信息。二是网络层，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。三是应用层，是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，其与行业需求结合，以实现物联网的智能应用。

1.4 物联网解决方案

物联网解决方案最典型的有两种：欧美的EPC系统和日本的UID系统。

EPC系统是一个先进的、复杂的、综合性的系统。其由EPC编码体系、RFID系统和信息网络系统三个部分组成，主要包括：EPC编码、EPC标签、读写器、EPC中间件、对象名称解析服务器（ONS）、EPC信息服务器（EPCIS）六个部分。

2 物联网涉及的技术

物联网是个交叉领域学科，涉及的技术繁杂。

2.1 感知技术

（1）传感器及传感网络技术：微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。传感器网络主要解决物联网中的信息感知问题，包括数据信息的采集和处理、短距离的无线通信两个部分。在数据的采集和处理阶段，主要是综合可传感器技术、嵌入式可编程技术，网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，对物品进行数据的采集，之后接收上层传递来的控制信号和信息处理，产生响应并完成相应动作。

（2）射频识别技术：射频识别是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。其是一种非接触自动识别技术，通过射频的信号来自动识别对象，同时获得相关数据。包括电子标签、阅读器、应用软件三部分。

（3）微机电系统（MEMS）：微机电系统是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加工，得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。mems主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分，它是在融合多种微细加工技术。mems传感器集信息获取、处理和执行于一体，能组成多功能微型系统，从而大幅度提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。MEMS技术属于物联网的信息采集技术。

（4）全球定位导航技术：新一代的的全球定位技术具有快速、高效、准确特点，可以提供实时的、全时空的授时、定位、导航、通信等信息能力，是移动物体提供移动信息的重要技术，也是物流智能化、智能交通的重要技术。

2.2 网络技术

（1）无线传感器网络（WSN）技术：无线传感器网络（WSN）的功能是将一系列分散在空间的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而可将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并依据获得信息进行分析和处理。WSN技术是结合了计算、通信、传感器三项技术的一门新兴技术，具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势，且对物联网其他产业具有显著带动作用。

（2）无线移动网络技术：①无线保真（Wi-Fi）技术：Wi-Fi是一种基于接入点（AP）的无线网络结构，目前已有一定规模的布设，可以在应用中与传感器相结合。②通用分组无线服务（GPRS）技术：GPRS是一种基于GSM移动通信网络的数据服务技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。GPRS技术可以充分利用现有GSM网络，目前在很多领域有广泛应用，在物联网领域也有部分应用。③NGB广域网络：中国下一代广播电视网（NGB）是以有线电视数字化和移动多媒体广播（CMMB）技术为基础，以自主创新的“高性能带宽信息网”核心技术为支撑，构建适合我国国情的、三网融合的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。NGB广域网络应用于物联网将开辟新的天地和模式。

2.3 应用技术

（1）专家系统（Exper System）：专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和经验来处理该领域问题的智能计算机程序系统。

（2）云计算：云计算是一个网络应用模式，是指IT基础设施的交付和使用，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源，就像使用使用空气和水一样方便。

（3）信息安全技术：物联网方便人与物或者物与物之间的信息交换。其在简化和方便人们生活的同时，信息的安全性问题也随之出现。无论物联网技术的应用本身是否安全，但在构建物联网应用系统的同时，必须考虑信息安全方面设计。“没有安全就没有应用，没有应用就没有发展，对于物联网的应用更是如此”。

（4）智能化应用技术：应用领域的各种服务需求可以根据应用领域特点，借助互联网技术手段，开发各类的领域的应用解决方案，将物联网的优势与各自领域的生产经营过程、信息化管理、组织调度结合起来，形成各类的物联网解决方案，构建智能化的各领域应用。比如：智能交通技术、智能电网技术、智慧物流技术、资源打包技术、智能战场技术等等。

3 物联网技术在军事上的应用展望

随着物联网技术发展，在信息化战场牵引下，军事领域物联网建设也会随着地方物联网建设而逐步发展。物联网重在围绕战场态势感知、信息智能处理、行动过程控制等要素，提高战场透明度和破除“战争迷雾”，提升基于信息系统的体系作战能力。

3.1 实现精确的战场态势感知

（1）战场要素感知准确化：未来军事领域可以建立智能化战场，完成智能化作战，嵌入感知器的各种作战要素（战斗人员、武器装备等）通过军事信息系统，完成接入并交换信息，在智能化数据处理系统的协助下，依据实时、准确、可靠的信息，完成对作战也要素的配置、指挥、控制等。实现全要素、全过程、实时化、准确化的综合信息链。

（2）武器装备智能化：武器装备嵌入了传感器并接入网络，即武器装备形成了感知控制网络系统，可以动态地感知和实时统计分析武器装备动态信息，并据此进行管理控制。

（3）作战保障精确化：通过物联网技术建立战场军事物资保障、军用物资筹划、军用物流配送及物资生产感知控制，实现人员装备器材“一卡通”，可以有效地实施作战保障力量对物资器材适时适地适量精确化、智能化、动态化管控。

3.2 建立全时空预警探测系统

（1）建立战略/战术或区域战场传感器网络：采用预先布设或临时投送方式布设各种传感器或智能化武器，形成战场无线传感器网络，实时感知战场信息，准确实时感知敌我双方各种作战信息，进而形成全方位、全频谱、全时域的全维侦察监视预警体系。

（2）建立战场打击效果实时监控网络：采用各种侦察技术和手段，包括纳米技术、生物工程等新技术，建立战场侦察监视系统，监控战场核生化状态、打击目标状态、敌我双方作战要素状态等，做到准确掌握敌人状态，合理调配打击力量。并实现与指挥控制系统连通，确保侦察、打击、监控一体化。

（3）建立生命体征监测网络：建立以单兵生命监测系统为基础的生命体征监测网络，实现对伤病员定位搜救与身份确认，并据此完成应急救援。

3.3 建立智能化战场

（1）建立无人装备网络管理系统：未来战场可能是无人化的时代，无人装备将主宰未来战场，因此无人装备信息获取、使用、管理必须基于网络进行，因此，无人装备网络管理系统建立维护至关重要。

（2）智能装备打击系统：物联网技术的应用使得未来武器装备智能化程度大大提高，可以独立完成独立作战任务，未来武器可能集信息获取传递、展开作战行动、打击效果评判等一体，实现自主作战，并和邻近智能作战系统协同。

4 物联网技术发展目前存在问题

4.1 相关技术标准问题

物联网处在发展初期，各国标准各异。比如各种传感器网络标准非常的多，造成信息交流障碍。其涉及接口的标准化；数据模型的标准化问题。这也影响物联网产业的规模化生产及产业链条，进而影响物联网的发展和应用。

4.2 网络及信息安全问题

物联网以泛在各种网络为基础，其信息采集频繁且来源多样，因此传感器网络及信息安全性非常重要，是实现智能化控制的基础。这也涉及个人隐私信息、商业秘密信息等安全问题。在这一点上，物联网的发展不仅仅是一个技术问题，更有可能涉及到政治法律和国家安全问题。

4.3 相关协议问题

某种程度上可以认为，物联网是互联网得延伸。互联网是基于TCP/IP协议簇，但接入层面协议非常繁杂，如GPRS/CDMA、传感器、有线、无线、短信等多种通道，而物联网事实上需要一个统一的协议栈，以便于接入和应用。

4.4 IP地址问题

目前互联网地址是基于接近耗尽的。物联网每个物体至少需要一个IP地址，这是IPV4无法满足的，就需要海量地址的IPV6来支撑，而IPV4过渡到IPV6需要漫长的过程，使得IPV6必须兼容IPV4。

4.5 终端接入问题

物联网上的物体必须拥有传感器和网络的接入功能，由于应用领域需求差异，如何满足个性化的需求，未来对于商家将是一个挑战。

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