本文概述无线传感器网络(WSN)的军事应用。现代军事行动中的作战活动被划分为不同类别,这些类别为无线传感器网络提出了特定要求与限制条件。传感器类型及其功能可调整并约束WSN的运用。WSN军事应用效能取决于多重因素,包括传感器性能、传感器类型、无线通信架构、覆盖范围及适当的数据处理能力。我们依据战略场景与传感器类型对军用WSN应用实施分类。本文系统归类军事WSN,涵盖作战形态、传感器类型,并界定关键WSN类别。同时阐述下一代WSN军事应用面临的研究与工程挑战。
通信能力是军事任务各阶段的必备要素[1]。战场指挥传递以及通过传感器保障指令数据传输均不可或缺。本研究提出基于无线传感器网络(WSNs)的军事数据采集架构应用综述。军事通信必须严格限定于特定区域,具备时效性且按需启用[1]。其必须具备抗信号干扰与无线电测向能力,抵御其他电子战威胁,并提供端到端通信安全。典型军事战区存在明确且特征显著的对手,其威胁遍布空中、陆地及海域。然而近期情报揭示更多复杂场景,例如全域作战、城市环境以及维持和平与灾难救援等"非战争军事行动"(OTW)[1]。本研究聚焦WSN在大规模战区(非全球范围)、城市作战、OTW及电力保障领域的应用。军事WSN的应用能力不仅取决于满足上述需求的无线通信技术,更依赖于传感器性能。传感器可探测多种物理现象,军事应用中最关键的包括枪炮射击与爆炸产生的电磁波、光辐射、压力波及声波。传感器还能识别并测量化学/生物/不稳定蒸汽,以及人员或物体的接近状态。我们将传感器能力作为军事WSN应用的基础分类依据。无论传感器类型如何,WSN都是采集环境数据与动态目标信息的最可行方案[2]。现代战场环境中,军事WSN的防护至关重要。WSN能有效降低部队部署区域的不确定性,精准定位目标位置与状态。在OTW场景中,WSN可提升对受灾区域及受影响人群的态势感知能力。传感器采集的信息经预处理后,通过单/多传感器节点传输至网关。网关提供信息融合、附加数据处理及近实时回传能力(借助远程无线传输或卫星链路),并支持通过无人驾驶飞行器实现异步数据传输[3]。通信架构直接影响WSN的覆盖范围与可用性,进而决定军事应用的边界约束。WSN及相关问题的研究综述详见文献[4]。
全文结构如下:第二章解析军事WSN应用的分类体系;第三章详述第二章确立的主要应用类别;第四章探讨军事WSN应用的研究与工程挑战;第五章总结全文。