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无线传感器网络在军事领域的应用研究

时间:2019-03-03 18:18:08 来源:凤凰平台 作者:匿名



信息技术正在推动新的军事革命。信息化战争要求战斗系统“看得清楚,反应迅速,发挥良好”。在获取,传输和处理信息(获得信息的权利)方面具有优势的人,谁能掌握战争的主动权。凭借其独特的优势,无线传感器网络可以满足各种场合军事信息采集的实时性,准确性和综合性要求。无线传感器网络可以帮助实现有效的战场态势感知,并满足作战力量“相互了解和了解”的要求。典型的想法是使用飞机在战场的广泛区域中传播大量微传感器节点。这些节点是自组装的,收集,传输和合并战场信息,以便为每个参与单元提供信息。服务。

据白宫信息技术专家称,计算机,通信和小型化技术的进步正在引领美国军队进入一个新时代,对国防技术产生“革命性”影响。国家信息技术研究与发展办公室主任大卫·尼尔森说,无线传感器网络技术是将新的电子眼和电子耳带入战场的标志。 “在未来几十年内改变战场环境的能力。” “。由于无线传感器网络的密集和随机分布,它非常适合在恶劣的战场环境中使用,非常适合在恶劣的战场环境中使用,包括侦察敌军,监视部队,装备和物资,以及判断有机体化学攻击和其他用途。友军部队,装备,弹药部署监测;战区监视;敌方侦察;目标跟踪;战争损害评估;核,生物和化学攻击探测和侦察。

鉴于无线传感器网络在军事应用中的巨大作用,它引起了世界各国军事,工业和学术界的极大关注。美国自然科学基金会于2003年制定了传感器网络研究计划,投资额为3400万美元。支持相关基础理论的研究。美国国防部和各军事部门都非常重视传感器网络。基于C4ISR,提出了C4KISR计划,强调战场情报的感知,信息的综合能力和信息使用能力。传感器网络是一个重要的研究领域,并建立了一系列军事传感器网络研究项目。美国的英特尔公司和美国的微软公司等信息产业巨头也已经开始研究传感器网络,并已经制定或启动了相应的行动计划。日本,英国,意大利和巴西等国家也对传感器网络表现出极大的兴趣,并开始在该领域开展研究工作。无线传感器网络的典型应用模式可以分为两类。一个是传感器节点监控环境条件或事件的变化,并报告管理中心发生的事件或变化。一种类型由管理中心发布。对于特定区域中的传感器节点,传感器节点执行命令并返回相应的监视数据。相应地,传感器网络中有两种主要的通信模式。一个是传感器将收集的数据发送到管理中心,这被称为多对一通信模式。首先,管理中心将传感器节点发布到该区域。该命令称为一对多通信模式。前一种通信模式具有大量数据,后者相对较小。

以下是西方国家(主要是美国)当前无线传感器网络军事应用的一些主要研究:

1)智能灰尘

Smart dust是一种支持计算机的超小型传感器,由微处理器,无线电收发器和软件组成,可以形成无线网络。通过将一些尘埃粒子分散在一定范围内,它们能够相互定位,收集数据并将信息传输到基站。近年来,由于硅技术和生产技术的快速发展,与传感器,计算电路,双向无线通信模块和电源模块集成的微尘设备的数量已经减少到沙子的大小,但是它包含信息收集。 ,信息处理到信息传输所需的所有组件。未来的智能尘埃甚至可以在空中盘旋数小时,收集,处理和传输信息,并且它可以单独使用微电池多年。智能微尘遥感器芯片可以跟踪敌人的军事行动,可以将大量的智能灰尘放在宣传材料,子弹或炮弹中,并将其放在目标位置,形成严密的监控网络,敌军,人员,材料的流动自然是清晰的。

2)目标定位网络嵌入式系统技术

目标定位网络(Network Embed System Technology)是由美国国防高级研究计划局牵头的战场应用实验,它将整合系统和信息处理。该项目的量化目标是构建一个可靠的,实时的分布式应用程序网络,其中包含1000到100万个计算节点。这些节点包括连接传感器和执行器的物理和信息系统组件。基础嵌入式系统技术节点使用现场可编程门阵列(FPGA)模式。该项目采用了大量的微传感器,微电子技术,先进的传感器融合算法,自定位技术和信息技术。该项目的长期目标是实现网络中心分布和传感器信息的整合,显着提高运行态势感知能力。 2003年,该项目成功验证了能够准确定位敌方狙击手的传感器网络技术。它使用多个廉价的音频传感器来共同定位敌方射击者并在所有参与人员的个人计算机中识别它们。三维空间的定位精度可以达到1.5米,定位延迟2秒,甚至可以显示敌人射手使用跪姿和站立的差异。反核生物化学攻击美国Cyrano科学公司将化学检测和数据解释结合到一种名为Cyrano NoseChip的专有芯片技术中。基于这项技术,可以创建一个低成本的化学传感器系统,捕获和解释数据,并提供实时警报,以打击使用化学武器的恐怖袭击。该系统在前端使用C320手持式传感器来收集有关化学品的数据。传感器与后置笔记本电脑无线连接,计算机运行远程监控和服务器程序。该系统使用IBM的无线通信设备WebSphere MQ Everyplace来传输数据。手持设备还可以小型化为微小节点并部署到监控环境中以形成自操作无线传感器网络。

3)智能传感器网络

智能传感器网络(SSW:智能传感器网络)是美国陆军为满足以网络为中心的战争需求而开发的新型传感器网络。基本思想是在战场上部署大量传感器来收集和传递信息,过滤相关的原始数据,然后将这些重要信息传递到每个数据融合中心,从而将大量信息集成到战场中。全景图可以在需要时分发给战士,使他们对战场情况的感知更好。作为军事战术工具,SSW系统为战场指挥官提供了来自大型传感器矩阵的动态更新数据库,并向相关作战人员提供实时或近实时战场信息,包括通过有人和无人地面。高分辨率数字地图,三维地形特征,多种光谱模式,以及来自车辆,无人机,空中,海上和卫星的更多。系统软件将使用预定义的标准来解释传感器的内容,将其与诸如道路,建筑物,天气,单元位置和其他传感器的上下文信息相关联,以向战争网络提供诸如火灾和装甲车辆的信息。触发传感器的真实事件的实时信息,例如爆炸。 SSW系统是关于基于网络平台的传感器的集成。这种整合是通过主体的相互作用实现的。例如,触发的传感器主体可能需要激活其范围内的其他传感器以澄清和验证之前和之后的相关信息,其与来自气候或武器层中的SSW的信息组合以生成操作环境的A全景视图。4)无人值守的地面传感器组

美国陆军最近建立了“无人地面传感器组”项目,其主要目标是为基层部队指挥官提供在任何他们希望部署传感器的地方灵活部署传感器的能力。该项目是支持陆军“更广阔愿景”的三个项目之一。

5)战场环境侦察和监视系统

美国陆军最近建立了“战场环境侦察和监视系统”项目。该系统是一个智能传感器网络,可以更准确,更准确地检测准确的信息,如特殊地形区域(着陆操作中的敌人)的特殊信息。有关海滩地理特征,丛林地面硬度和干湿度的信息为更准确地制定作战行动提供了情报基础。它使用“数字道路标志”作为传输工具来提供“战斗平台和单位”。每项所需的情报服务都在智能侦察和获取能力方面取得了质的飞跃。该系统由分布式微传感器网络系统,机载和机载侦察和检测设备组成。

6)传感器网络系统

美国海军最近还建立了“传感器网络系统”研究项目。传感器网络系统的核心是实时数据库管理系统,可以使用现有的通信机制管理从战术到战略的传感器信息。管理可以通过专用的商用笔记本电脑完成,无需额外的专用设备。该系统通过现有带宽进行通信,并协调来自地面和空中监视传感器和空间监视设备的信息。系统可以部署到各个级别的命令单元。

7)抗生化网络

2002年5月,美国桑迪亚国家实验室和美国能源部合作研究了一种能够尽早发现针对地铁,车站等的化学和化学武器攻击的系统,并及时采取对策。该研究属于美国能源部的恐怖对策。该项目的一个重要部分。该系统集成了化学传感器和网络技术,用于检测有毒气体。一旦安装在车站的传感器检测到某种有害物质,它将自动通知管理中心自动为乘客广播避难所。它还可以阻止相关的入口等。除了能够在专用管理中心进行监控外,还可以通过WWW远程监控系统。8)网格传感器系统CEC

美国海军最近开发的合作传感器功能(CEC)是一项革命性的技术。 CEC是一种无线网络,其传感数据是原始雷达数据。该系统适用于船舶或飞机战斗群。计算机处理传感数据。每艘战舰不仅依靠自己的雷达,还依赖其他战舰或装载CEC的战斗机来获取感官数据。例如,军舰不仅可以从自己的雷达获取数据,而且还可以从船舶战斗群中的20多个雷达获取数据。数据也可以从战场的鸟瞰图中获得。空中传感器负责侦察更广泛的低空目标。这些传感器也是网络的重要组成部分。图片精度高。由于CEC可以从多个方面检测目标,因此大大提高了测量精度。 CEC数据可以准确地达到目标。 CEC还可以在混乱的战争环境中快速准确地跟踪敌机和导弹。使战舰能够击中多个视野或超声波目标飞越海面以上的地平线。因此,即使是今天最先进的反舰巡航导弹也会受到实时监控和击中。

摘录自:中国计量与测量网络

[关键词]无线传感器,奥克官方网站,北京世纪奥克

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