传感器的军事应用军事物联网：打造战争保障“天罗地网”

发布时间：2024-10-06 22:10:50

军事物联网：打造战争保障“天罗地网”

人类社会以什么方式生活，就以什么方式作战。随着军事物联网的日渐成熟，让武器装备能“看见”、可“交流”、会“思考”、听“指挥”成为可能，沉默的物体好像拥有了智慧，将为一体化联合作战指挥决策系统提供重要支撑，是未来战争环境中真实存在的“天罗地网”。

实现战场无缝隙感知，提高战场透明度

早在1999年物联网刚诞生时，它就被称为传感网。军事物联网传感器系统的诞生，可以追溯到20世纪60年代的越南战争，美军为监听“胡志明小道”上来往的人员和车辆，使用了无人值守的“热带树”振动传感器。当有目标行进时，该传感器就能探测到目标产生的震动和声源信息，并将数据后传至指挥中心，从而指挥空中战机对目标进行轰炸。

军事物联网重在围绕战场态势感知、智能分析判断和行动过程控制等环节，使系统实现全方位、全时域、全频谱的有效运行，从而破除“战争迷雾”，全面提升基于信息系统的体系作战能力。利用军事物联网核心技术——射频识别技术，普通、低成本的器材也能有效获取战场信息，并通过网络进行实时传送。如美军开发的“智能微尘”，体积虽只有沙砾大小，但具备从信息收集、处理到发送的全部功能。这将给信息获取带来新的革命：一方面可以消灭侦察盲区，实现战场“无缝隙”感知，提高战场透明度；另一方面，军事物联网能够把战场上的所有人员、武器装备和保障物资都纳入网络之中，处于网络节点上的任一传感器，均可与设在卫星、飞机上的各种侦察监视系统相连接，获取本身不具备的对目标的空间定位能力，从而实现感知即被定位。

军事物联网还能实现战场感知的精确化，即建立战场“从传感器到射手”的自动感知→数据传输→指挥决策→火力控制的全要素、全过程综合信息链，实现对敌方兵力部署、武器装备配置、运动状态的侦察和作战地形、防卫设施等环境的勘察，对己方阵地防护和部队动态等战场信息的精确感知，以及对大型武器平台、各种兵力兵器的联合协同等，实施全面、精确、有效的控制。

随着军事物联网技术的发展，在未来信息化战场上，军事信息网将与军事物联网融为一体，为信息获取与处理提供崭新的手段。目前，西方发达国家军队都高度重视军事物联网的开发，将其作为传感器网的一个重要研究领域，各种创新型军事物联网平台层出不穷。美军先后开展远程监视战场环境的“伦巴斯”系统、侦听武器平台运动的“沙地直线”系统、专门侦收电磁信号的“狼群”系统等一系列军事传感器网络系统的研究与应用。日本、英国、意大利、巴西等国家和军队也对军事物联网络表现出浓厚兴趣，纷纷展开无线传感器网络军事应用领域的研究工作。

实施全程透明化指挥，提高作战决策效率

军事物联网联结的是军事领域物与物、物与人等各种军事要素，每一个作战单元、每一个火力单元、每一名战士、每一件武器等都被贴上了RFID（射频识别）标签，部队的每一个作战行动都可通过无线数据通信网络传送到指挥中心，从而实现对作战行动的全程透明化指挥控制，提高作战决策效率。

缩短指挥周期。未来信息化战争，是高速度、高精度、高强度的战争，战争爆发的突然性大，作战样式转换迅速，战场上物质流、能量流、信息流的流量增大，流向多变，各种作战因素之间的关系复杂，特别是物联网技术的运用和信息化武器装备大量投放战场，使获取情报信息、传输信息、定下决心、实施作战行动、评估作战效果的过程大大缩短，作战节奏明显加快。比如，运用以军事物联网技术组网的信息传输系统，可使战场情报信息传递的流程大幅缩短，信息传送的速度极大提高；通过对战场的实时监控，可向火控和制导系统提供精确的目标定位信息，缩短“观察—定位—决策—行动”的指挥周期，从而使得指挥更加快速、灵活。

提高战场认知。将物联网技术应用于军事领域，会使战场情报信息的获取途径广、传输速度快、处理应用更加科学，从而加深对战场的认知。如将物联网技术应用在侦察预警设备上，辅助具有实时侦察和实时传输能力的侦察卫星、战场监视电视系统、无人机等，可以全天候、全时空、及时准确、大量地收集战场情报，从而正确认知战场。同时，军事物联网的运用，将为指挥员实时指挥提供了物质条件。指挥员通过指挥中心的信息显示系统，将整个战场态势尽收眼底，与指挥中心大型数据库相连的无数条数字式链路将伸向战场的每一个角落，把敌我部队的方位、行动和战果以实时的方式传送给指挥中心，形成不断更新的综合的共用战场态势图，指挥员可据此作出决策，迅速定下决心，对情况变化立即做出正确反应，实时指挥部队作战。

实施稳定指挥。以军事物联网技术为核心的指挥信息系统的应用，能实现战场信息的获取、传输、处理和运用的一体化，各个环节之间可以实现无缝连接。尤其是以军事物联网技术组网的指挥信息系统是网络状的形态，即使一个通道受到敌硬摧毁和软杀伤，还有其他的通道可以工作，使战场信息不断地获取、传输、处理和运用，有效避免了以往作战指挥系统遭到破坏部队就会失控的局面，能够使指挥员对部队作战行动进行稳定指挥。目前，西方发达国家军队正抓住发展机会，大力发展军事物联网，打造未来战场传感神经。

全面掌控战争补给线，提高保障精确度

军事物联网具有无限潜力，在后勤保障领域的推广应用将有助于实现“动态精确化”保障。伊拉克战争，时任美军中央战区指挥官汤米·菲利克斯就命令，任何进入其所辖战区的物资必须贴上RFID标签，这样他就能毫不费力地得到一张战场动态物流全景图。

提升动态自适应性后勤保障能力。物联网似乎是专为军队后勤“量身打造”的一项完美技术，能够有效避免后勤工作的盲目性。随着射频识别技术、二维条码技术和智能传感技术的突破，物联网能够为自动获取在储、在运、在用物资等信息提供方便灵活的解决方案。在各种军事行动过程中，通过军事物联网能实现在准确的地点、准确的时间向作战部队提供适量的装备与补给，避免多余的物资涌向作战地域，造成不必要的混乱、麻烦和浪费。同时，它能根据战场环境变化，预见性地做出决策，自主地协调、控制、组织和实施后勤保障，具备自适应性的后勤保障能力。另外，军事物联网实现了军事装备的智能化。通过大量的传感器，武器装备可实时获取战场态势、敌方威胁等战场信息，从而及时做出反应，提高战场生存能力；通过内嵌的诊断传感芯片，使操作员和维修点及时获知装备各部件的完好情况，实现战场维修精确化。

加强对作战物资的精确掌控。军事物联网采用的电子标签技术最早应用于军事。第一次海湾战争，美国军队向交战区域运送了大约40000个集装箱的武器装备。不过，由于标志不清，很多装备丢失无从查找，消耗了巨大的战争资源。12年后的伊拉克战争，美军给每个运往海湾地区的集装箱都加装了高科技的射频卫星芯片，在重要的物资运输路口和存储区域安放了读写器，实现了对人员、装备、物资的全程跟踪，使物资供应和管理具有相当高的透明度，大大提高了军事物流保障的有效性，最终节省数十亿美元。随着射频识别标签技术的成熟、成本的降低，军事物联网完全可应用于单件武器上，从而加强对武器装备的管理，并有助于寻找在战场上丢失的威胁性极大的武器装备。

提高补给线的安全性。基于军事物联网的后勤体系，具有网络化、非线性的结构特征，具备很强的抗干扰和抗攻击能力，不仅可以确切掌握物资从工厂运送到前方散兵坑的全过程，而且还可以提供危险警报、给途中的运送车辆部署任务以及优化运输路线等。尤其是能够把后勤保障行动与整个数字化战场环境融为一体，实现后勤保障与作战行动一体化，使后勤指挥官随时甚至提前做出决策，极大地增强后勤行动的灵活性和危机控制能力，全面保障后勤运输安全。

传感器在国防军事装备上的应用

国庆70周年，将会有很多新武器装备亮相，包括坦克、导弹、战术飞机，战略轰炸机等均会有最新装备亮相。而高技术武器无一例外，其核心技术就是传感器技术和计算机技术。而在军事实战中，故障诊断、全天候作战，也统统离不开传感器。

　在战场上，借助外部传感器，可快速发现与精确测定敌方目标，并通过计算机，控制火炮，快速精确地打击敌方目标。另一方面，借助内部传感器，可测定火控系统、发动机系统等各部位各类参数，通过计算机控制，用以保证武器本身处于最佳状态，发挥最大效能。在实战中，故障诊断、全天候作战，统统离不开传感器。

那么传感器技术具体应用在军事装备的哪些方面呢？

1、在航空航天方面的应用

传感器在航空方面有四种用途，主要包括：提供航器工作信息，起诊断作用；判断各分系统间工作的协调性，验证设计方案；提供全系统自检所需信息，给指挥员下决心提供依据；提供各分系统、整机内部检测参数，验证设计的正确性。

美国航天飞机上使用的传感器约有100多种4000多个。俄罗斯大型运载火箭、载人飞船迅速发展，所需的传感器也相应迅速增长。发展高质量、高水平的传感器，其品种多样，如压力、压差、绝压、温度、热流、耗量、燃气浓度、介质成分、密度、湿度、应变、摩擦、电场、磁场、生物电势等传感器。

目前，每架军用飞机需20多种力学传感器，对操纵杆拉力、起落着陆冲击力、发动机的推动力、救生装置弹射力、进气管压力场压力、振动、加速度、角加速度、位移等参量的测量，还要对过载和燃密度及飞行员呼吸的流量等参数的测量，检测机舱内含氧量、舱内烟报警、机载火控系统的设计、隐型用传感器等。

战斗机

2、在主战坦克中的应用

坦克的电子化是衡量坦克先进性的一个重要标志，其传感器的主要应用包括：

A.发动机系统中使用的有绝压、速度、流量、温度、氧分压等传感器，用来检测、控制发动机，从而使坦克达到加速快，控制自如，以最少能耗保证最大的动力。

B.火力控制系统中使用的有倾斜、药温及环境温度、压力、风向、风速传感器等，以保证火控系统的自动瞄准目标，并根据火炮及外界环境条件及时修正。

C.故障诊断系统主要需要温度、压力、压差、转速、扭矩等传感器，对战车整体进行故障诊断。

D.红外传感器则是主战坦克中热成像仪的关键部件，可保证全天候下的作战能力。

主战坦克

3、在舰船上的应用

在现代舰艇装备中，用到的传感器包括压力、位置、速度、温度、扭矩、流量、偏航速率等类型。每万吨级使用温度传感器150多个，压力传感器150多个。吨位越大，用量越多。比如，在猎雷和灭雷武器技术装备中使用声、磁、光电传感器。另外，为了解自然环境对系统性能的影响，需配备检测自然环境的各种传感器。另外，由压电材料制成的声纳在舰艇上也是不可缺少。以声纳为重点的舰艇传感器，是保障武器实施有效攻击的先决条件之一。

4、地面战场警戒系统的应用

该系统能够及时准确检测、定位、分类识别和实时报告所有入侵人员和武器装备、车辆的活动情况。如美国的 REMBASS系统由三个分系统组成：传感器分系统、传输分系统（转发器）和监测分系统（监测仪）。该系统采用了地震声、红外、磁、压力、应变等传感器采集信息。

5、军用机器人中的应用

机器人是一种机械与电子系统和传感器相结合制成的具有人的某些智能的自动化机器。军用机器人顾名思义即是指用于执行军事任务的机器人。军用机器人，尽管其于20世纪80年代才逐渐投入应用，但是其技术发展最为迅速，种类也最为多样化，且扮演着越来越重要的战场角色。

在未来的战场上，机器人将会代替士兵去做很多比较困难的工作。它可以在沙漠和丛林中行走，可以穿越战线到敌后进行侦察、布雷及运送物资的工作。机器人能在人难以忍受的环境中，或在危险的情况下去执行任务。战场侦察，这是军用机器人所执行的任务中比例最高的，约占了70%。战场机器人配备先进的雷达、光学/红外、无线电等传感器系统，深入到士兵无法到达的战场环境，能够快速获得准确的战场情报。

作战机器人

6、在军事化学器材方面的应用

一些国家为了应付可能使用化学武器，准备了大量的毒面具、防护服、防护帐帐篷。同时也准备了大量的化学侦察器材。如美国已有了微型毒剂报警器、微型芥子气报警器、XM21型遥感式毒剂报警器等。有军事专家认为，一个国家军用传感器制造技术水平的高低，决定了该国武器制造水平的高低，决定了该国武器自动化程度的高低，最终决定了该国武器性能的优劣。

7、军用地面平台的应用

在海湾战争后，大量的无人平台被广泛应用于现代化战场中，担负着越来越重要的角色。军用地面平台具有较好的隐蔽性、快速机动能力以及较强的战场适应能力，与传统武器可形成战场的不均衡态势，将引发军队组织结构、体制及战术的变化。

地面无人平台集众多“本领”于一身，在诸如感知技术、地图重建技术、导航技术、学习与自适应技术这些强大能力中，最为突出的就是对周围环境的感知和地图重建技术。有了这些“法宝”，地面无人平台就可以成为“千里眼”和“顺风耳”，为指挥决策提供强有力的技术保障。

无人平台传感器可以分为内部传感器和外部传感器两大类。内部传感器用来检测无人平台组成部件的内部状态，一般用于无人平台伺服与稳定控制，包括：位置、角度、角位移、加速度、姿态和航向等。外部传感器主要用于对外部环境的感知，包括：视觉、触觉、力觉、接近觉以及嗅觉、温度等。要使无人平台拥有智能，对环境变化做出反应，首先必须使无人平台具有很强的环境感知能力，用传感器获取外部环境信息是无人平台智能化的必要条件。

当今，传感器在军事上的应用极为广泛，可以说无时不用、无处不用，在未来高技术战争中，传感器技术将会愈发提升传统作战方式和效率，大幅度提高武器威力和作战指挥及战场管理能力。

而多传感器数据融合技术的运用，使军事装备具备多传感器数据融合感知能力，通过无数双“眼睛”和无数对“耳朵”将每一幅画面融合在一起，进而分割出场景中的主要元素，并清楚地将它们一一辨别出来变得成为可能。

军用传感器 能感知预定的被测指标并按照一定规律转换成军事可用信号的器件，被测指标通常服务于军事目的。在微电子技术、微机械加工技术、纳米技术等高技术的推动下，军用传感器正呈现微型化、多功能化、智能化、系统化和网络化的特征，主要有以下几类：

1、成像技术。成像技术即直接通过视频设备，或红外、微波、超声等方式经技术处理后，将一定范围内的图像数据传输到后方的信息处理中心。

2、声传感器技术。将战场的声音信号经放大传输到信息处理中心，包括水下声纳系统。

3、震动传感器技术。以探测地面传输的震动为手段发现和识别目标，军事上主要以探测人员、车辆运动为主，通常感兴趣的探测范围是50m内的士兵，500m内行进的车辆。

4、磁性传感器技术。通过探测地球磁场扰动的变化判断铁质目标入侵活动。探测人员的距离约4m，探测车辆的距离约为25m，它与震动传感器一起使用时，能鉴别目标的性质。

5、微型传感器。微型传感器是指芯片的特征尺寸为微米级，采用微电子机械加工制作的传感器，是微机电系统（MicroElectromechanicalSystem，MEMS）中的重要组成部分。包括压力、力矩、加速度、速度、位置、电量、磁场、温湿度、气体、pH值、离子浓度、微型陀螺等微型传感器。

6、遥感技术。卫星是人类向太空发射的人造地球卫星，卫星遥感能够为人类提供地球的一些信息，而达到远距离感知地球的目的，可以用于军事、气象、生物、测绘等用途。其余还有嗅、味、触觉传感器等生物传感器技术，不仅可以用于军事医学方面，在战场环境保护和避免放射性、核生化威胁等方面也具有广阔的应用前景。它能通过测定炸药、推进剂在空气中的降解情况来发现敌人库存的地雷、炮弹、炸弹、导弹等的数量和位置。

未来，多传感器融合将在军事领域得到更为广泛的应用

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