基于傳感器網(wǎng)絡的網(wǎng)絡中心戰(zhàn)構建模型研究

網(wǎng)絡中心戰(zhàn)理論是人們對歷史上信息和戰(zhàn)爭之間不解之緣深化認識的具體體現(xiàn)。眾所周知，空間和時間是軍事行動中兩個非常重要的要素，而網(wǎng)絡可以很好地聯(lián)系這兩個要素，因此隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，網(wǎng)絡中心戰(zhàn)構建模型逐漸興起。網(wǎng)絡中心戰(zhàn)是一種基于全新概念的戰(zhàn)爭，與過去的消耗型戰(zhàn)爭有著本質(zhì)上的不同，它可以促進作戰(zhàn)部隊和作戰(zhàn)環(huán)境之間的良好結合與互動，指揮行動的快速性和部隊間的自同步使之成為快速有效的戰(zhàn)爭模型。

1 傳感器網(wǎng)絡的特點和應用

1.1傳感器網(wǎng)絡的特點

傳感器網(wǎng)絡(sensor network)是由一定數(shù)量部署在作用區(qū)域內(nèi)，具有感應、通信和計算能力的傳感器節(jié)點，通過自組織方式構成的，能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務的分布式智能化網(wǎng)絡系統(tǒng)。該節(jié)點由感知部件、嵌入式處理器、存儲器、通信部件、軟件和電源這幾部分構成。傳感器網(wǎng)絡主要有如下特點：

　　(1)因具有成本低，功耗小，功能多，隱蔽性好的特點，所以它可以大范圍地散布設置在一定區(qū)域，即使是人類無法到達的區(qū)域，也能正常工作。

　　(2)具有通信能力和計算能力。

　　(3)具有傳感器數(shù)量多，分布范圍廣，感知數(shù)據(jù)流大的特點。網(wǎng)絡中傳感器節(jié)點密集，數(shù)量巨大，可分布在很廣泛的地理區(qū)域，傳感器通常都產(chǎn)生較大的流式數(shù)據(jù)，并具有實時性。

　　(4)網(wǎng)絡動態(tài)性強。網(wǎng)絡中的傳感器、感知對象和觀察者這三要素都可能具有移動性，并且經(jīng)常有新結點加入或已有節(jié)點失效。

　　(5)大規(guī)模分布式觸發(fā)器。很多傳感器網(wǎng)絡需要對感知對象進行控制，如溫度、聲音控制等，這樣很多傳感器都具有回控裝置和控制軟件。這里稱回控裝置和控制軟件為觸發(fā)器。

1.2傳感器網(wǎng)絡的應用

傳感器網(wǎng)絡的研究主要集中在通信、節(jié)能和網(wǎng)絡控制3個方面。目前，這3方面已經(jīng)有了比較成熟的解決方法，為傳感器網(wǎng)絡投入實際應用提供了理論基礎。

目前的傳感器網(wǎng)絡常應用于軍事國防、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療健康、空間探測、政府管制及工商農(nóng)業(yè)等領域。

(1)軍事應用。傳感器網(wǎng)絡的產(chǎn)生正是源于網(wǎng)絡在軍事應用上的需求，在軍事上的應用非常貼近傳感器網(wǎng)絡本身的概念。由于它具有數(shù)量多，隱蔽性高，動態(tài)性強等特點，故在戰(zhàn)場上的應用主要是信息收集、跟蹤敵人、戰(zhàn)場監(jiān)視和目標分類等。和平年代傳感器網(wǎng)絡可以用于國土安全保護、邊境監(jiān)視等。

目前，針對網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的需求開發(fā)的傳感器網(wǎng)絡，主要思想是在戰(zhàn)場上布設大量的傳感器，以收集和中繼信息，并對相關原始數(shù)據(jù)進行過濾，然后再把重要的信息傳送到各數(shù)據(jù)融合中心，從而將大量的信息集成為一幅實時戰(zhàn)場全景圖，使參戰(zhàn)單元(人員)對戰(zhàn)場態(tài)勢的感知能力大大提高。

(2)民用及科研應用。環(huán)境監(jiān)測所涉及的范圍非常廣，傳感器網(wǎng)絡能夠很好地完成這項依靠傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)計方法已經(jīng)無法正常進行的工作。醫(yī)療領域可以用于檢測人體的生理數(shù)據(jù)和健康狀況，對醫(yī)院藥品進行管理以及用于遠程醫(yī)療等。工業(yè)領域可以用于生產(chǎn)監(jiān)控、建筑物狀態(tài)監(jiān)測等。在太空探索方面它可以實現(xiàn)對星球表面長期的監(jiān)測。其他應用在此不再逐一列出。

2網(wǎng)絡中心戰(zhàn)及其構建模型研究

2.1網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的實質(zhì)

網(wǎng)絡中心戰(zhàn)(network centric waRFare，NCW)是通過戰(zhàn)場各個作戰(zhàn)單元的網(wǎng)絡化，把信息優(yōu)勢變?yōu)樽鲬?zhàn)優(yōu)勢，使各分散配置的部隊共同感知戰(zhàn)場態(tài)勢，協(xié)調(diào)行動，從而發(fā)揮最大作戰(zhàn)效能的作戰(zhàn)樣式。網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的實質(zhì)是利用計算機信息網(wǎng)絡對處于各地的部隊或士兵實施一體化指揮和控制，將分布在廣闊區(qū)域內(nèi)的各種傳感器系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)和火力打擊系統(tǒng)，通過高速、抗干擾的數(shù)據(jù)鏈路聯(lián)網(wǎng)并融合在一起，向處于該網(wǎng)絡中的人員提供一套完整的戰(zhàn)術態(tài)勢圖像。它的核心是利用網(wǎng)絡讓所有作戰(zhàn)力量實現(xiàn)信息共享，實時掌握戰(zhàn)場態(tài)勢，縮短決策時間，提高打擊速度與精度。目的在于改進信息和指揮控制能力，以增強聯(lián)合火力和對付目標所需要的能力。網(wǎng)絡與信息技術使部隊從戰(zhàn)場有形的地理位置中解脫出來，提高了作戰(zhàn)的機動性。基于傳感器網(wǎng)絡的網(wǎng)絡中心戰(zhàn)，使地理上分散配置的部隊可以清楚地掌握和了解戰(zhàn)場態(tài)勢，作戰(zhàn)單元能隨時集中火力而不再是集中兵力來打擊敵人，火力機動將替代傳統(tǒng)的兵力機動。

2.2不同層次的信息需求

信息基礎設施是網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的重要環(huán)節(jié)，這些設施為作戰(zhàn)行動的所有單元提供高質(zhì)量的信息服務。這些單元包括部署的部隊、支援部隊以及聯(lián)盟伙伴等。如圖1所示，對高質(zhì)量信息的需求隨著每一個單元任務的要求不同而不同。行動領域的高端是聯(lián)合感知和火力打擊，實現(xiàn)這一目標需要高速的數(shù)據(jù)傳輸速率和快速反應的信息傳輸能力，使用具有協(xié)同作戰(zhàn)能力的復合跟蹤網(wǎng)絡(傳感器網(wǎng))。中間層次是不同類型的指揮控制行動，這些行動可以允許信息延遲數(shù)秒，主要由戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈(主要運用LINKl6/10)支持。其他類型的指揮控制以及后勤保障行動，對時間的要求并不十分緊迫，應用全球指揮控制系統(tǒng)(global command and control system，GCCS)等聯(lián)合規(guī)劃網(wǎng)絡。

2.3 網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的構建模型

網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的基本思想就是充分利用網(wǎng)絡平臺的網(wǎng)絡優(yōu)勢，獲取和鞏固己方的信息優(yōu)勢，并且將這種信息優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為決策優(yōu)勢。網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的強大威力主要來自其 “品”字形網(wǎng)絡構建模型(如圖2所示)，按功能可以把整個網(wǎng)絡分為3個互相聯(lián)接的部分：傳感器網(wǎng)絡、交戰(zhàn)網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡，它們都植根于全球信息柵格(global informaTIon grid，GIG)之上。全球信息柵格是由全球互聯(lián)的、端到端連接的一系列信息能力、相關程序和人員構成的，皆在根據(jù)作戰(zhàn)人員、決策人員和支援人員要求來收集、處理、存儲和管理信息的綜合體。全球信息柵格網(wǎng)是實現(xiàn)傳感器系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)和火力打擊系統(tǒng)網(wǎng)絡化的基礎設施，也是各類電子信息系統(tǒng)綜合集成的基礎。所有傳感器諸如衛(wèi)星、飛機、雷達、潛艇的聲納、偵察部隊所得到的信息等，由傳感器網(wǎng)絡通過數(shù)據(jù)融合技術。迅速合成整個戰(zhàn)場空間的態(tài)勢圖，并實時更新，其完整性和精確程度遠遠超過了任何單個傳感器能達到的水平。

網(wǎng)絡中心戰(zhàn)模型的三級網(wǎng)絡賦予其極大的威力，戰(zhàn)場態(tài)勢的真實感知能力、指揮決策的正確性和及時性、火力打擊的精度和范圍都有很大提高，為未來作戰(zhàn)提供了快速反應能力。交戰(zhàn)網(wǎng)絡將主戰(zhàn)武器平臺網(wǎng)絡化，能夠控制分散在戰(zhàn)場中的各種武器平臺，甚至戰(zhàn)區(qū)外的遠程打擊武器，迅速選擇最有效的火力攻擊手段。指揮控制網(wǎng)絡是將指揮控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化，每個指揮控制系統(tǒng)成為指揮控制網(wǎng)中的一個節(jié)點，指揮控制網(wǎng)絡中的節(jié)點可以與傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點互連，也可與交戰(zhàn)網(wǎng)絡中的火力打擊節(jié)點互連。高質(zhì)量的信息網(wǎng)絡為傳感器網(wǎng)絡和交戰(zhàn)網(wǎng)絡提供支撐，它是所有這一切的基礎。信息網(wǎng)絡不僅是動態(tài)開放網(wǎng)絡，也是保密網(wǎng)絡，整個網(wǎng)絡通過指揮控制程序進行管理。

以往作戰(zhàn)行動主要是圍繞武器平臺(如坦克、軍艦、飛機等)進行的，各平臺自身的機動性有助于實施靈活的獨立作戰(zhàn)，但同時也限制了平臺問信息的交流與共享能力，影響整體作戰(zhàn)效能。網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的構建模型使平臺與平臺之間的信息交流與共享成為可能，從而使戰(zhàn)場傳感器系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)和火力打擊系統(tǒng)構成一個有機整體，實現(xiàn)真正意義上的聯(lián)合作戰(zhàn)，這種以網(wǎng)絡為核心和紐帶的網(wǎng)絡中心戰(zhàn)又可稱為基于網(wǎng)絡的戰(zhàn)爭。

與傳統(tǒng)作戰(zhàn)模型相比，網(wǎng)絡中心戰(zhàn)具有3個重要優(yōu)勢：一是通過集結火力對共同目標同時交戰(zhàn)；二是通過資源提高兵力保護；三是可形成更有效、更迅速的“發(fā)現(xiàn)一控制”交戰(zhàn)順序。它具有4個關鍵要素：信息結構(使各傳感器聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng))、作戰(zhàn)態(tài)勢感知、實施協(xié)同作戰(zhàn)、最終效果。

3結語

網(wǎng)絡中心戰(zhàn)模型具有強大的作戰(zhàn)態(tài)勢感知能力和信息共享能力，在作戰(zhàn)中可以實現(xiàn)部隊部署的分散化，利用信息流動代替物質(zhì)流動，提高作戰(zhàn)指揮速度和作戰(zhàn)質(zhì)量，使武器的戰(zhàn)斗力可以得到充分發(fā)揮。它優(yōu)越的數(shù)據(jù)融合能力更提高了部隊對作戰(zhàn)空間的把握能力，有力支持了部隊的協(xié)同作戰(zhàn)。網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的作戰(zhàn)思想將對未來戰(zhàn)爭產(chǎn)生重大的影響。本文對網(wǎng)絡中心戰(zhàn)構建模型進行了研究，隨著技術的進步和需求的擴展，網(wǎng)絡中心戰(zhàn)理論和模型都將產(chǎn)生新的變化，面臨新的問題，這將有賴于人們進一步的分析研究。