基于傳感器網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )中心戰構建模型研究

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

1 傳感器網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)和應用

1.1傳感器網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)

傳感器網(wǎng)絡(luò )(sensor network)是由一定數量部署在作用區域內，具有感應、通信和計算能力的傳感器節點(diǎn)，通過(guò)自組織方式構成的，能根據環(huán)境自主完成指定任務(wù)的分布式智能化網(wǎng)絡(luò )系統。該節點(diǎn)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(luò )主要有如下特點(diǎn)：

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

　　(2)具有通信能力和計算能力。

　　(3)具有傳感器數量多，分布范圍廣，感知數據流大的特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò )中傳感器節點(diǎn)密集，數量巨大，可分布在很廣泛的地理區域，傳感器通常都產(chǎn)生較大的流式數據，并具有實(shí)時(shí)性。

　　(4)網(wǎng)絡(luò )動(dòng)態(tài)性強。網(wǎng)絡(luò )中的傳感器、感知對象和觀(guān)察者這三要素都可能具有移動(dòng)性，并且經(jīng)常有新結點(diǎn)加入或已有節點(diǎn)失效。

　　(5)大規模分布式觸發(fā)器。很多傳感器網(wǎng)絡(luò )需要對感知對象進(jìn)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(chēng)回控裝置和控制軟件為觸發(fā)器。

1.2傳感器網(wǎng)絡(luò )的應用

傳感器網(wǎng)絡(luò )的研究主要集中在通信、節能和網(wǎng)絡(luò )控制3個(gè)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(luò )投入實(shí)際應用提供了理論基礎。

目前的傳感器網(wǎng)絡(luò )常應用于軍事國防、環(huán)境監測、醫療健康、空間探測、政府管制及工商農業(yè)等領(lǐng)域。

(1)軍事應用。傳感器網(wǎng)絡(luò )的產(chǎn)生正是源于網(wǎng)絡(luò )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(luò )本身的概念。由于它具有數量多，隱蔽性高，動(dòng)態(tài)性強等特點(diǎn)，故在戰場(chǎng)上的應用主要是信息收集、跟蹤敵人、戰場(chǎng)監視和目標分類(lèi)等。和平年代傳感器網(wǎng)絡(luò )可以用于國土安全保護、邊境監視等。

目前，針對網(wǎng)絡(luò )中心戰的需求開(kāi)發(fā)的傳感器網(wǎng)絡(luò )，主要思想是在戰場(chǎng)上布設大量的傳感器，以收集和中繼信息，并對相關(guān)原始數據進(jìn)行過(guò)濾，然后再把重要的信息傳送到各數據融合中心，從而將大量的信息集成為一幅實(shí)時(shí)戰場(chǎng)全景圖，使參戰單元(人員)對戰場(chǎng)態(tài)勢的感知能力大大提高。

(2)民用及科研應用。環(huán)境監測所涉及的范圍非常廣，傳感器網(wǎng)絡(luò )能夠很好地完成這項依靠傳統數據收集和統計方法已經(jīng)無(wú)法正常進(jìn)行的工作。醫療領(lǐng)域可以用于檢測人體的生理數據和健康狀況，對醫院藥品進(jìn)行管理以及用于遠程醫療等。工業(yè)領(lǐng)域可以用于生產(chǎn)監控、建筑物狀態(tài)監測等。在太空探索方面它可以實(shí)現對星球表面長(cháng)期的監測。其他應用在此不再逐一列出。

2網(wǎng)絡(luò )中心戰及其構建模型研究

2.1網(wǎng)絡(luò )中心戰的實(shí)質(zhì)

網(wǎng)絡(luò )中心戰(network centric waRFare，NCW)是通過(guò)戰場(chǎng)各個(gè)作戰單元的網(wǎng)絡(luò )化，把信息優(yōu)勢變?yōu)樽鲬饍?yōu)勢，使各分散配置的部隊共同感知戰場(chǎng)態(tài)勢，協(xié)調行動(dòng)，從而發(fā)揮最大作戰效能的作戰樣式。網(wǎng)絡(luò )中心戰的實(shí)質(zhì)是利用計算機信息網(wǎng)絡(luò )對處于各地的部隊或士兵實(shí)施一體化指揮和控制，將分布在廣闊區域內的各種傳感器系統、指揮控制系統和火力打擊系統，通過(guò)高速、抗干擾的數據鏈路聯(lián)網(wǎng)并融合在一起，向處于該網(wǎng)絡(luò )中的人員提供一套完整的戰術(shù)態(tài)勢圖像。它的核心是利用網(wǎng)絡(luò )讓所有作戰力量實(shí)現信息共享，實(shí)時(shí)掌握戰場(chǎng)態(tài)勢，縮短決策時(shí)間，提高打擊速度與精度。目的在于改進(jìn)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(luò )與信息技術(shù)使部隊從戰場(chǎng)有形的地理位置中解脫出來(lái)，提高了作戰的機動(dòng)性。基于傳感器網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )中心戰，使地理上分散配置的部隊可以清楚地掌握和了解戰場(chǎng)態(tài)勢，作戰單元能隨時(shí)集中火力而不再是集中兵力來(lái)打擊敵人，火力機動(dòng)將替代傳統的兵力機動(dòng)。

2.2不同層次的信息需求

信息基礎設施是網(wǎng)絡(luò )中心戰的重要環(huán)節，這些設施為作戰行動(dòng)的所有單元提供高質(zhì)量的信息服務(wù)。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(zhù)每一個(gè)單元任務(wù)的要求不同而不同。行動(dòng)領(lǐng)域的高端是聯(lián)合感知和火力打擊，實(shí)現這一目標需要高速的數據傳輸速率和快速反應的信息傳輸能力，使用具有協(xié)同作戰能力的復合跟蹤網(wǎng)絡(luò )(傳感器網(wǎng))。中間層次是不同類(lèi)型的指揮控制行動(dòng)，這些行動(dòng)可以允許信息延遲數秒，主要由戰術(shù)數據鏈(主要運用LINKl6/10)支持。其他類(lèi)型的指揮控制以及后勤保障行動(dòng)，對時(shí)間的要求并不十分緊迫，應用全球指揮控制系統(global command and control system，GCCS)等聯(lián)合規劃網(wǎng)絡(luò )。

2.3 網(wǎng)絡(luò )中心戰的構建模型

網(wǎng)絡(luò )中心戰的基本思想就是充分利用網(wǎng)絡(luò )平臺的網(wǎng)絡(luò )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)勢轉化為決策優(yōu)勢。網(wǎng)絡(luò )中心戰的強大威力主要來(lái)自其 “品”字形網(wǎng)絡(luò )構建模型(如圖2所示)，按功能可以把整個(gè)網(wǎng)絡(luò )分為3個(gè)互相聯(lián)接的部分：傳感器網(wǎng)絡(luò )、交戰網(wǎng)絡(luò )和信息網(wǎng)絡(luò )，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(guān)程序和人員構成的，皆在根據作戰人員、決策人員和支援人員要求來(lái)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(shí)現傳感器系統、指揮控制系統和火力打擊系統網(wǎng)絡(luò )化的基礎設施，也是各類(lèi)電子信息系統綜合集成的基礎。所有傳感器諸如衛星、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(luò )通過(guò)數據融合技術(shù)。迅速合成整個(gè)戰場(chǎng)空間的態(tài)勢圖，并實(shí)時(shí)更新，其完整性和精確程度遠遠超過(guò)了任何單個(gè)傳感器能達到的水平。

網(wǎng)絡(luò )中心戰模型的三級網(wǎng)絡(luò )賦予其極大的威力，戰場(chǎng)態(tài)勢的真實(shí)感知能力、指揮決策的正確性和及時(shí)性、火力打擊的精度和范圍都有很大提高，為未來(lái)作戰提供了快速反應能力。交戰網(wǎng)絡(luò )將主戰武器平臺網(wǎng)絡(luò )化，能夠控制分散在戰場(chǎng)中的各種武器平臺，甚至戰區外的遠程打擊武器，迅速選擇最有效的火力攻擊手段。指揮控制網(wǎng)絡(luò )是將指揮控制系統網(wǎng)絡(luò )化，每個(gè)指揮控制系統成為指揮控制網(wǎng)中的一個(gè)節點(diǎn)，指揮控制網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)可以與傳感器網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)互連，也可與交戰網(wǎng)絡(luò )中的火力打擊節點(diǎn)互連。高質(zhì)量的信息網(wǎng)絡(luò )為傳感器網(wǎng)絡(luò )和交戰網(wǎng)絡(luò )提供支撐，它是所有這一切的基礎。信息網(wǎng)絡(luò )不僅是動(dòng)態(tài)開(kāi)放網(wǎng)絡(luò )，也是保密網(wǎng)絡(luò )，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )通過(guò)指揮控制程序進(jìn)行管理。

以往作戰行動(dòng)主要是圍繞武器平臺(如坦克、軍艦、飛機等)進(jìn)行的，各平臺自身的機動(dòng)性有助于實(shí)施靈活的獨立作戰，但同時(shí)也限制了平臺問(wèn)信息的交流與共享能力，影響整體作戰效能。網(wǎng)絡(luò )中心戰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，從而使戰場(chǎng)傳感器系統、指揮控制系統和火力打擊系統構成一個(gè)有機整體，實(shí)現真正意義上的聯(lián)合作戰，這種以網(wǎng)絡(luò )為核心和紐帶的網(wǎng)絡(luò )中心戰又可稱(chēng)為基于網(wǎng)絡(luò )的戰爭。

與傳統作戰模型相比，網(wǎng)絡(luò )中心戰具有3個(gè)重要優(yōu)勢：一是通過(guò)集結火力對共同目標同時(shí)交戰；二是通過(guò)資源提高兵力保護；三是可形成更有效、更迅速的“發(fā)現一控制”交戰順序。它具有4個(gè)關(guān)鍵要素：信息結構(使各傳感器聯(lián)網(wǎng)的系統)、作戰態(tài)勢感知、實(shí)施協(xié)同作戰、最終效果。

3結語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò )中心戰模型具有強大的作戰態(tài)勢感知能力和信息共享能力，在作戰中可以實(shí)現部隊部署的分散化，利用信息流動(dòng)代替物質(zhì)流動(dòng)，提高作戰指揮速度和作戰質(zhì)量，使武器的戰斗力可以得到充分發(fā)揮。它優(yōu)越的數據融合能力更提高了部隊對作戰空間的把握能力，有力支持了部隊的協(xié)同作戰。網(wǎng)絡(luò )中心戰的作戰思想將對未來(lái)戰爭產(chǎn)生重大的影響。本文對網(wǎng)絡(luò )中心戰構建模型進(jìn)行了研究，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和需求的擴展，網(wǎng)絡(luò )中心戰理論和模型都將產(chǎn)生新的變化，面臨新的問(wèn)題，這將有賴(lài)于人們進(jìn)一步的分析研究。