物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其軍事應(yīng)用

引言

1995年，微軟總裁比爾?蓋茨在他撰寫(xiě)的新書(shū)《未來(lái)之路》中首次提到了物聯(lián)網(wǎng)，但當(dāng)時(shí)并沒(méi)有得到有效的推廣。1998年，麻省理工學(xué)院(MIT)創(chuàng)造性地提出了當(dāng)時(shí)被稱為EPC(ElectronicProductCode)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想。2005年，國(guó)際電信聯(lián)盟(Interna-tionnalTelegcommunicationUnion，ITU)在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)(WSIS)上正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念叫

盡管在ITU的報(bào)告中沒(méi)有給出物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一定義，但提出了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵理念，即世界上所有的人和物在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，都能方便地實(shí)現(xiàn)人到人(HumantoHuman，H2H)、人到物(HumantoThing，H2T)、物到物(ThingtoThing，T2T)之間的信息交互。這將使人類(lèi)體驗(yàn)全新的生活，同時(shí)也將改變?nèi)藗兊纳盍?xí)慣?，F(xiàn)在，全球所有國(guó)家都非常重視物聯(lián)網(wǎng)的研究，許多發(fā)展中國(guó)家已經(jīng)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升到與國(guó)家相關(guān)的戰(zhàn)略研究。

1軍事物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)指的是將各種信息設(shè)備，如射頻識(shí)別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等裝置，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。組建物聯(lián)網(wǎng)的目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。如果說(shuō)以計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)為代表的技術(shù)已經(jīng)改變了一個(gè)時(shí)代(機(jī)械化時(shí)代)，那么以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算為核心的新技術(shù)群最終將會(huì)建立另一個(gè)時(shí)代，也就是以智能化為標(biāo)志的信息時(shí)代。

物聯(lián)網(wǎng)在民用方面有著廣泛的應(yīng)用，包括智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療與智能家居九大重點(diǎn)應(yīng)用[2]o同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵理念給軍事領(lǐng)域也帶來(lái)了深遠(yuǎn)的影響并具有重要的戰(zhàn)略意義。由于物流起源于早期的物聯(lián)網(wǎng)，所以，軍事物流是物聯(lián)網(wǎng)最重要的應(yīng)用之一，這大大地改善了軍事物流的敏捷性和安全性叫隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，軍事物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用不僅體現(xiàn)在物流領(lǐng)域，更體現(xiàn)在軍事偵察、環(huán)境監(jiān)測(cè)、無(wú)人作戰(zhàn)等方面叫物聯(lián)網(wǎng)給軍事上帶來(lái)的影響是不言而喻的，而要真正實(shí)現(xiàn)各方面的應(yīng)用，仍有很多問(wèn)題亟待解決，比如標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題、資金成本問(wèn)題以及信息安全問(wèn)題等。

1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展及其在軍事上的應(yīng)用，都要求其充實(shí)和深化物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵。雖然物聯(lián)網(wǎng)的定義不清晰，但物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)是大家普遍接受的。物聯(lián)網(wǎng)非常著名的三層架構(gòu)如圖1所示，主要包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

感知層由各種信息傳感器和收集設(shè)備組成，包括二維條形碼標(biāo)簽和傳感器網(wǎng)關(guān)、RFID電子標(biāo)簽和RFID感應(yīng)器、接入網(wǎng)關(guān)、智能終端和傳感網(wǎng)絡(luò)等。感知層的主要任務(wù)是識(shí)別物體和搜集信息。網(wǎng)絡(luò)層就像物聯(lián)網(wǎng)的大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，主要包括一個(gè)通信融合網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理中心、信息中心和智能處理中心。網(wǎng)絡(luò)層的主要任務(wù)是傳輸和處理從感知層得到的信息。在物聯(lián)網(wǎng)中，應(yīng)用層為了實(shí)現(xiàn)廣泛的智能化，綜合了物聯(lián)網(wǎng)的社會(huì)分工和產(chǎn)業(yè)需求，開(kāi)發(fā)出各種各樣的解決方案。這些方案將物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)與行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、信息化管理、組織調(diào)度結(jié)合起來(lái)構(gòu)建出智能化行業(yè)。例如在軍事方面，應(yīng)用層將提供詳細(xì)的軍事應(yīng)用解決方案，如部隊(duì)司令部、武器控制、戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)控、設(shè)備支持、監(jiān)視和偵察、軍事物流、戰(zhàn)場(chǎng)醫(yī)學(xué)治療和救助等。

物聯(lián)網(wǎng)與前幾年美軍提出的網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)可以說(shuō)一脈相承，具有諸多相似之處。它們均可分為三層，相互對(duì)應(yīng)。表1所列是物聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的技術(shù)架構(gòu)對(duì)照表。

1.3軍事物聯(lián)網(wǎng)的概念

在軍事上，物聯(lián)網(wǎng)被稱作是“一座未探明儲(chǔ)量的金礦”，它能夠有力拓展未來(lái)作戰(zhàn)的時(shí)域、空域和頻域，并推動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)、作戰(zhàn)理論及作戰(zhàn)樣式的一系列革命。

用于軍事領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)稱為軍事物聯(lián)網(wǎng)(MilitaryInternetofThings，MIOT)。它是指把軍事實(shí)物通過(guò)各種軍事信息傳感系統(tǒng)，與軍事信息網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，進(jìn)行軍事信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。從概念上講，軍事物聯(lián)網(wǎng)從屬于網(wǎng)絡(luò)，它聯(lián)結(jié)的是軍事領(lǐng)域物與物、物與人、人與人的各種軍事要素。每個(gè)軍事要素(如單兵、武器裝備和相關(guān)物資)都是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，具有感知、定位、跟蹤、識(shí)別，靜態(tài)圖像與動(dòng)態(tài)視頻傳輸以及智能管理和控制等功能，是實(shí)現(xiàn)人與信息化武器裝備、設(shè)備、設(shè)施最佳結(jié)合的重要支撐手段。

2軍事物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

軍事物聯(lián)網(wǎng)在戰(zhàn)場(chǎng)上的應(yīng)用，可以追溯到上世紀(jì)60年代的越南戰(zhàn)爭(zhēng)，美軍使用無(wú)人值守的震動(dòng)傳感器“熱帶樹(shù)”監(jiān)聽(tīng)“胡志明小道”上來(lái)往的車(chē)輛。當(dāng)人員、車(chē)輛等目標(biāo)在其附近行進(jìn)時(shí)，“熱帶樹(shù)”便能探測(cè)到目標(biāo)產(chǎn)生的震動(dòng)和聲響信息，并立即將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電發(fā)給指揮中心。指揮管理中心對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，得到行進(jìn)人員、車(chē)輛的位置、規(guī)模和行進(jìn)方向等信息，然后指揮空中戰(zhàn)機(jī)實(shí)施轟炸，取得了很好的戰(zhàn)果。軍事物聯(lián)網(wǎng)可以成倍地提高武器裝備的效能，在更高層次上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)感知的精確化、敏捷化和智能化，成為武器裝備的生命線。但至今，還沒(méi)有關(guān)于軍事物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道。

現(xiàn)在對(duì)軍事物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的研究，主要集中在如何使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)提高物流效率。事實(shí)上，人們所關(guān)注的價(jià)值不僅僅是軍事物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和進(jìn)步，更重要的是其強(qiáng)大的應(yīng)用背景。軍事物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上有著廣泛的應(yīng)用，既可用于戰(zhàn)場(chǎng)感知，又能用于智能控制、智能管理，還可用于精確保障等。

戰(zhàn)場(chǎng)戰(zhàn)術(shù)感知系統(tǒng)，通常采用無(wú)人飛機(jī)或火炮拋擲方式，向敵方重點(diǎn)目標(biāo)地域布撒聲、光、電磁、震動(dòng)、加速度等微型綜合傳感器，近距離偵察感知目標(biāo)地區(qū)的作戰(zhàn)地形、敵軍部署、裝備特性及部隊(duì)活動(dòng)行蹤和動(dòng)向等;并可與衛(wèi)星、飛機(jī)、艦艇上的各類(lèi)傳感器有機(jī)融合，形成全方位、全頻譜、全時(shí)域的全維偵察監(jiān)視預(yù)警體系，從而提供準(zhǔn)確的目標(biāo)定位與效果評(píng)估。

“裝備卡”識(shí)別系統(tǒng)，是在各類(lèi)軍用車(chē)輛、車(chē)載武器平臺(tái)及飛機(jī)、艦船等加裝單項(xiàng)或綜合傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)軍用車(chē)輛和武器平臺(tái)的定位、分布與聚集地、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、使用壽命周期等實(shí)現(xiàn)狀態(tài)感知;對(duì)武器裝備完好率、保養(yǎng)情況等實(shí)現(xiàn)狀態(tài)感知；對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)宏觀監(jiān)控與管理。

讀寫(xiě)電子信息標(biāo)簽系統(tǒng)是通常在各類(lèi)軍用物資上附加統(tǒng)一的相關(guān)信息電子標(biāo)簽，通過(guò)讀寫(xiě)器自動(dòng)識(shí)別和定位分類(lèi)，來(lái)實(shí)施快速收發(fā)作業(yè)，并實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)線、倉(cāng)庫(kù)到散兵線的全程動(dòng)態(tài)監(jiān)控；在物流系統(tǒng)中，利用射頻識(shí)別與衛(wèi)星定位技術(shù)，可以完成重要物資的定位、尋找、管理和高效作業(yè)。

單兵電子生命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通常采用先進(jìn)的RFID、無(wú)線通信等技術(shù)來(lái)有效實(shí)現(xiàn)生命體征的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和衛(wèi)勤伴隨保障,從而有針對(duì)性地做好應(yīng)急救援準(zhǔn)備，精確調(diào)度衛(wèi)勤力量與資源，全面提升衛(wèi)勤保障能力。

無(wú)人執(zhí)行器，包括無(wú)人偵察機(jī)、無(wú)人駕駛的車(chē)輛、小型無(wú)人潛艇/船艇和軍用機(jī)器人等，一般都具備獨(dú)立遂行作戰(zhàn)任務(wù)的能力，其巨大的軍事潛能和超強(qiáng)的作戰(zhàn)功效，使其成為未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上一支不可忽視的重要軍事力量，因而受到各軍事強(qiáng)國(guó)的高度重視。

軍事物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的未來(lái)將重點(diǎn)圍繞戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知、智能分析判斷和行動(dòng)過(guò)程控制等方面展開(kāi)，它將有機(jī)融入聯(lián)合作戰(zhàn)和保障體系，全面提升基于信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力和保障能力。通信新技術(shù)的快速發(fā)展，使得各種新的軍事信息技術(shù)(如感覺(jué)檢測(cè)技術(shù)、信息融合技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)、指揮決策技術(shù)和信息安全技術(shù))變得可用和可行。這些技術(shù)甚至可能影響到物聯(lián)網(wǎng)信息處理、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)，同時(shí)，這些技術(shù)更促進(jìn)了軍事物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。

3軍事物聯(lián)網(wǎng)信息安全問(wèn)題

雖然物聯(lián)網(wǎng)在軍事上的應(yīng)用發(fā)展前景十分廣闊，但是,我們也必須清醒地認(rèn)識(shí)到，現(xiàn)階段制約物聯(lián)網(wǎng)在軍事上發(fā)展的因素和隱患還有很多，其中信息安全問(wèn)題就是制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素冏。

與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，軍事物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器節(jié)點(diǎn)通常被部署在物理攻擊可以到達(dá)的區(qū)域。軍事物聯(lián)網(wǎng)組成的復(fù)雜性、分布的廣泛性、形態(tài)的多樣性和節(jié)點(diǎn)資源的有限性等特征，使得軍事物聯(lián)網(wǎng)比一般的IT系統(tǒng)更容易受到侵?jǐn)_，面臨著更加嚴(yán)峻的安全問(wèn)題。其中，軍事物聯(lián)網(wǎng)特有的信息安全問(wèn)題概括為以下幾種:

略讀(Skimming):在末端設(shè)備或RFID持卡人不知情的情況下，信息被讀取。

竊聽(tīng)(Eavesdropping):在一個(gè)通信通道中間，信息被中途竊取。

哄騙(Spoofing):偽造復(fù)制設(shè)備數(shù)據(jù)，冒名輸入到系統(tǒng)。

克隆(Cloning):克隆末端設(shè)備，冒名頂替。

破換(Killing):損壞或盜走末端設(shè)備。

干擾(Jamming):偽造數(shù)據(jù)造成設(shè)備阻塞不可用。

屏蔽(Shielding):用機(jī)械手段屏蔽電信號(hào)，讓末端無(wú)法連接。

軍事物聯(lián)網(wǎng)的安全目標(biāo)主要是網(wǎng)絡(luò)的可用性、可控性以及信息的機(jī)密性、完整性、安全性、可鑒別性和新鮮性等。軍事物聯(lián)網(wǎng)的要素包括傳感器件、傳輸系統(tǒng)和處理系統(tǒng)，這些要素從體系結(jié)構(gòu)上分別位于物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層,對(duì)應(yīng)著DCM分層模式的設(shè)備(Devices),連接(Connection)和管理(Management)；相應(yīng)地，其安全形態(tài)表現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)安全(包括物理安全和信息采集安全)、網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)安全和信息處理安全。圖2所示為軍事物聯(lián)網(wǎng)的安全層次模型。

節(jié)點(diǎn)安全對(duì)應(yīng)著物聯(lián)網(wǎng)的感知層安全。軍事物聯(lián)網(wǎng)的感知層由傳感器、RFID和其他感知終端組成，相應(yīng)的安全包括節(jié)點(diǎn)的物理安全和信息采集安全。物理安全是指保證物聯(lián)網(wǎng)信息采集節(jié)點(diǎn)不被控制、破換和拆裝，使其具有可用性、可控性；信息采集安全則是指防止采集的信息被竊聽(tīng)、篡改、偽造和重放攻擊，主要涉及嵌入式系統(tǒng)安全、非正常節(jié)點(diǎn)的識(shí)別、節(jié)點(diǎn)安全成簇、入侵檢測(cè)和抗干擾等。

網(wǎng)絡(luò)層是軍事物聯(lián)網(wǎng)的信息干道。信息傳輸對(duì)應(yīng)著物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層安全：保證信息傳遞過(guò)程中數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性、真實(shí)性和新鮮性，主要是通信網(wǎng)的安全，涉及安全路由。

信息處理安全對(duì)應(yīng)著軍事物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的安全：保證信息的機(jī)密性、可鑒別性和存儲(chǔ)安全，主要是個(gè)體隱私保護(hù)，涉及安全數(shù)據(jù)融合、安全定位、認(rèn)證和訪問(wèn)控制等。

如何結(jié)合軍隊(duì)信息化建設(shè)的發(fā)展現(xiàn)狀，解決好信息安全問(wèn)題，是軍事物聯(lián)網(wǎng)首先需要解決的問(wèn)題。軍事物聯(lián)網(wǎng)的信息安全建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要從政策引導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)研發(fā)等多方面向前推進(jìn)，落實(shí)真正的信息安全。只有具有堅(jiān)實(shí)的信息安全保障手段，物聯(lián)網(wǎng)才能在軍事方面發(fā)揮無(wú)窮的力量。

4結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)作為信息技術(shù)革命的主要推動(dòng)力，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展和在軍事上的應(yīng)用均面臨著歷史性的機(jī)遇，與此同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用是軍事信息化發(fā)展的必然要求。軍事物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)新的概念，在戰(zhàn)場(chǎng)上應(yīng)用還處于摸索階段，尤其是一些標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題與信息安全等問(wèn)題還未得到解決。但是，我們有理由相信，軍事物聯(lián)網(wǎng)在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上將展示其巨大的影響力。

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