无线传感器网络军事应用.pdfVIP

一．无线传感器网络简介

1.）发展及简介：

无线传感器网络的构想最初是由美国军方提出的，美国国防部高级研究所计

划署(DARPA)于1978年开始资助卡耐基-梅隆大学进行分布式传感器网络的研

究，这被看成是无线传感器网络的雏形。从那以后，类似的项目在全美高校间广

泛展开，著名的有UCBerkeley的SmartDuST项目，UCLA的WINS项目，以及

多所机构联合攻关的SensIT计划，等等。在这些项目取得进展的同时，其应用

也从军用转向民用。在森林火灾、洪水监测之类的环境应用中，在人体生理数据

监测、药品管理之类的医疗应用中，在家庭环境的智能化应用以及商务应用中都

已出现了它的身影。目前，无线传感器网络的商业化应用也已逐步兴起。

无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心

三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节

点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无

线电波传输给信息处理中心。

2．）无限传感器网络体系结构：

3.）无线传感器网络的主要优势：

（1)低成本、高冗余。传感器节点单个价格低廉，可以大批量生产。节点的大

规模部署使得无线传感器网络通常具有较高的节点冗余、网络链路冗余以及采集

的数据冗余，从而使得系统具有很强的容错能力。

（2)规模大。为了提高网络的可靠性，通常在目标区域内部署大量传感器节点，

传感器网络可能包含多达数千甚至上万个传感器节点。传感器网络的大规模性还

能够通过不同空间视角获利更大的信噪比，从而提高监测的准确性，这一直是卫

星和雷达这类独立系统难以克服的技术问题。

（3)分布式、自组织性。无线传感器网络是由对等节点构成的网络，不存在中

心控制。管理和组网非常灵活。不依赖固定的基础设施，每个节点都具有路由功

能，可以通过自我协调、自动布置而形成网络，不需要其他辅助设施和人为手段。

（4)动态拓朴。无线传感器网络是一个动态的网络，网络内的节点可能会因为

能量消耗或其他故障退出网络;有些节点可能工作状态，没有参与网络通讯;也有

可能又会新增大量的节点融入网络，这些都会使网络的拓朴结构随时发生变化。

还可以借助个别具有移动能力的节点对拓朴结构的调整，可以有效消除探测区域

内的自点。

（5)空间位置寻址。无线传感器网络一般不需要支持任意两个传感器节点之间

的点对点通信，传感器节点不必具备具有全球唯一的标识，寻址方式、不必采用

因特网的IP寻址。用户往往不关心数据采集于哪一个节点，而关心数据所属的

空间位置，因此可采取空间位置。从这个意义上讲传感器网络通常以数据木身作

为查询或传输线索因此传感器网络是一个以数据为中心的网络。

无线传感器网络源于军事应用，在军事中应用也最成熟。以下对无线传感器

网络在军事领域的应用和特点进行讲述。

二．军事领域应用

无线传感器网络具有快速部署、隐蔽性强、自组织以及良好的容错性等特点，

在军事上具有广泛的应用前景。在战场上，战斗环境恶劣，作战态势瞬息万变，

战机稍纵即逝，作战指挥员需要即时了解掌握部队全方位的情况。铺设在作战区

域内的传感器节点可以采集相应的信息，并通过汇聚节点将数据送至指挥所，再

转发到指挥部，最后融合来自各战场的数据，形成完备的战区事态图。

1.）无线传感器网络在军事领域的潜在优势：

（1）部署方便快捷。传感器节点可以通过飞机投递或者炮弹发射直接部署于敌

方阵地内，近距离获取战场信息。

（2）隐蔽性。传感器节点是一种微型设备，其体积可以不超过1mm³，这一优势

使得传感器节点不易被敌方发现。

（3）容错性。网络由大量廉价的传感器节点组成，使得网内存在许多冗余节点，

为整个系统提供了较强的容错能力。

（4）准确性。传感器覆盖区域广阔，从不同空间视角采集多方位信息，具有更

大的信噪比。

（5）无人值守。在当今复杂的电磁战场环境下，如果各种设备都由人员来操控

的话会很大程度上增加操作人员的伤亡数量，因此无线传感器网络的无人值守特

性显得尤为重要。一些廉价的包括声、光、电、红外等无需人员操作的地面传感

器将被撒布在战场上，自动与各类平台和单兵组成网络，使每一名士兵都能提前

知晓战场的势态。网络化的部队可以共享战场图像和目标数据，得以更好地作战

协同和资源配置。

2.）发展现状：

无线传感器网络较传统通信网络有其自身潜在的优势，能在战场环境中发挥

“神经元”的作用，因此受到世界各军事强国的广泛关注。

美国国防部较早开始启动无线传感器网络的研究，将其定位为指挥