1.2 物联网军事应用背景分析

物联网的出现具有强烈的应用背景,其在民用领域的应用已经非常广泛,应用程度也随着物联网概念的深入和技术的发展已经越来越成熟。尽管物联网在军事领域中的应用尚没有成规模成体系,尚待成熟,但物联网对军事领域有着不可估量的影响,新军事信息化变革和信息技术发展必将均促使物联网军事应用逐步走向成熟。

1.2.1 新军事变革是内在动因

1991年1月17日爆发的海湾战争,引发出一种全新的战争形态,拉开了信息化战争的序幕。以信息化为核心的新军事变革浪潮开始席卷全球,推动各国军队作战理论、武器装备、体制编制的重大变革。信息化是指信息和信息技术对社会发展产生的广泛性、深刻性、结构性影响和所达到的程度,其基本特征是数字化、网络化、自动化、智能化、一体化。数字化是指数字信号处理成为主流,文字、图像、视频、声音等信息全部用二进制代码表示,十分有利于统一标准,提高质量,方便共享;网络化是指将各种独立的单机和物理上分割开的各种专用系统,通过电信号连接成辐射状、总线状或网格状的系统,并实现互联互通;自动化是指将人工的、落地的工作方式改变为定时触发的、在线的、自适应的,甚至无人值守的新的工作方式,能对随机出现的突发情况,做出几乎没有延时的响应;智能化是指模拟甚至代替某一领域的专家思维活动,进行辅助决策和处理;一体化是指通过整合或系统集成,实现设备之间、网络之间、系统之间的无缝连接。

信息化战争是信息社会中,信息化军队运用信息、信息系统和信息化武器装备所展开的战争。如同在工业时代机械化战争是最基本的战争形态一样,信息化战争是信息化时代最基本的、最主要的战争形态。信息化战争是一种全新的战争形态,研究信息化战争,进行军事变革,提高军队建设的质量,成为世界军事发展的大趋势。信息时代的新军事变革是人类社会从工业时代走向信息时代的进程中,在以信息技术为核心的高新技术迅猛发展的推动下,军队的武器装备、体制编制、作战理论和作战方式的全面变革,完成由机械化战争形态向信息化战争形态的转变过程。

在这场全球轰轰烈烈的新军事变革中,网络中心战是其中的最核心的主流和趋势。网络中心战是美军一种关于信息化战争的作战方式构想。信息时代的一个显著特征是网络化,网络实现了信息互通、资源共享,改变了时空距离。网络的迅猛发展及其在军事上的应用,对作战理念造成了强烈的冲击,也使得人们逐渐意识到,信息时代的战争将是以网络为中心的战争,从平台中心战到网络中心战,将是从机械化战争到信息化战争的根本转变。网络中心战是相对于传统的平台中心战的一种新作战概念。传统的战争可以统称为平台中心战,军舰、战斗机、坦克等平台,主要依靠自身的探测装置获取信息,然后指挥火力遂行作战任务。平台自身的机动性,有助于实施灵活的独立作战,但是,由于平台之间的信息共享非常有限,平台所装载的探测装置种类及探测能力决定和限制了平台的作用,影响了作战效能。相比之下,网络中心战利用信息网络促使整个战场范围内的各种部队、各类武器平台的网络化,促进分散配置的各部队对作战信息的近实时共享,增强战场感知能力,加快决策和指挥速度,提高杀伤力、生存能力、灵活反应能力,发挥联合作战的最大效能。因此,网络中心战是适应信息时代战场多维性、非线式和非接触特点的有效作战方式,它强调三个基本点:作战中心由平台转向网络;信息既是战斗力,也是战斗力的倍增器;作战单元的网络化从整体上产生高效的协调,增强作战灵活性和适应性。

网络中心战强大的威力主要来自网络结构,按功能可以把整个网络分为三个互相连接的部分:传感器网络、交战网络和信息传输网络。传感器网络把所有战略、战区和战术级传感器联系起来,把这些传感器所得到的信息进行融合,迅速合成整个战场空间的态势图,其完整性和精确程度远远超过了任何单个传感器所能达到的水平。与此同时,指挥人员通过交战网络能够对分散在战区内各个平台上的武器进行控制,根据战场态势和目标性质进行综合考虑,迅速选择并发射打击目标效果最佳武器。高质量信息传输网络为传感器网络和交战网络提供支撑,它是所有一切的基础。信息网络不仅是动态开放的网络,也是保密网络,整个网络通过指挥控制程序进行管理。这三个网络赋予网络中心战极大的魔力,可为未来信息化作战提供超强快速反应能力。

网络中心战的出现,使得战斗呈现出连续、高速发展的特点。军事行动是个复杂的过程,传统的做法是通过观察、判断、决策、行动的循环,依靠指挥员自上而下的命令进行协同,整个战斗过程无法连贯,常常造成战斗力和时间的浪费,给敌人提供喘息的机会。在实现网络中心战以后,各级部队在领会高级指挥员的意图后,能够积极发挥主观能动性,及时组织和协同复杂的战斗活动,将作战从分阶段的战斗行动转变为高速连续的战斗行动。

网络中心战把军事行动的方方面面都数字化链接起来,从根本上改变了执行作战任务的方式。例如,网络中心战将海军防空、反潜和反导等防御作战行动,从依赖舰艇自身的防御系统,转变为以网络化的协同作战方式进行。也就是说,将各个分散的作战平台整合成为一个分布式的探测和武器系统,利用舰艇编队的整体探测和交战能力对付来袭威胁,从而显著提高舰队的作战性能,并使得战斗防御空间一直延伸到内陆纵深。

以通信、计算机和网络为基本依托的网络中心战,创造了新的作战样式,在全球信息栅格基础上实现了传感器资源共享、通信和计算资源共享、存储资源共享等,展现了未来信息化战争的前景,支持指挥过程的扁平化,支持分布交互的网络结构,支持系统信息安全保密,从而为夺取信息优势和决策优势提供充分的信息基础。作为信息时代提出的一种新的作战理念,相对于平台中心战而言,网络中心战是建立在以网络为中心的思维基础上的一种作战行动,它强调作战中心由平台转向网络,使得作战人员能够实时共享作战态势,提高作战指挥的效率。它可以在不增加任何作战资源的情况下提高部队的作战能力。

网络中心战提供了一个在平台、系统和设备(如卫星、飞机、掌上计算机)之间协作的环境,这些因素——网络中心节点,利用通用的信息和通信结构加以实现。节点的工作定义为一个理论的组织系统,它提供了完成一组任务的能力。这些节点系统能够完成请求行为,将行为转移到其他节点或终止。一旦一个元素成为一个节点,它就具备与一定范围内的其他节点(包括内节点和外节点)协同工作的能力。这正如同物联网的“物物互联”一样,网络节点之间彼此连接,可以实现点到点的信息传播和应用。

网络中心战是当今军事信息化变革中的核心思想,它的基本观点是:各种不同的系统与传感器链接在一起,将产生比各个单独的军舰、飞机或潜艇所能产生的更大的军事效益。物联网提出了“任何时刻、任何地点、任意物体之间互联,无所不在的网络和无处不在的计算”的理念,这种理念与网络中心战的思想体系有着天然的关联。充分利用物联网的理念,将各种作战力量、作战单元、作战要素等实体连接起来,可以实现实体、要素和单元之间的信息交流和共享,有效提升体系作战能力。具体来说,通过构建时空统一、定位识别、计算处理、智能控制等物联网军事应用服务和机制,将能全面增强战场感知、态势共享、指挥控制和精确保障能力,有效提高作战与后勤的费效比。因此可以说,物联网为军事信息化发展的新需求提供了有效的解决方案和措施,新军事变革是物联网军事应用发展的内在动因。

1.2.2 信息技术发展是外部推力

随着通信、网络、软件等信息技术的快速发展,由此产生的各种新型军事信息技术对物联网的信息处理方式、系统架构及技术特征产生极为重要的影响,如感知探测技术、信息融合技术、通信网络技术、先进计算技术、指挥决策技术、信息安全技术、综合管理技术等,为物联网军事应用提供了充分的技术支撑和推动。下面简要介绍对物联网军事应用比较有影响的几种军事信息技术。

1.感知探测技术

感知探测技术是指利用多种媒介传感器,探测目标的红外、光波、声波、振动波、无线电波等物理特征信息,发现和识别目标的技术,其物化形式是各种各样的传感技术装备和探测技术装备。先进的感知探测技术为夺取战争主动、加快作战进程、掌握战场态势提供了必要的技术手段,是夺取信息优势的重要保障。感知探测技术主要有光电探测技术、雷达探测技术、声波探测技术及无线电探测技术等,各种感知探测器材装备搭载在不同的作战平台上,形成了一个庞大的家族,一般根据装载平台不同可以分为“陆”、“海”、“空”、“天”四大族系。

科学技术的突飞猛进,为军事感知探测技术的发展提供了强大的动力。空间技术、航空技术、遥感技术及电子技术的飞速发展,大大丰富了感知探测的技术和手段。高技术的感知探测几乎“垄断”了整个探测领域,彻底改变了“一把绳子一把刀、拳打脚踢老一套”的传统探测和监视方式。离地面几百公里的各种侦察卫星每天飞越世界各地,密切监视着各个角落的“蛛丝马迹”;神奇的雷达能探测到3000千米外像篮球那么大的物体;遍布全球的无线电监听站能从浩渺的无线电信号中抓取只言片语;水中的声呐能把海洋深处航行的潜艇行踪显示在跟踪者的荧光屏上;夜视仪能在伸手不见五指的茫茫黑夜,观测到一定距离内隐藏的车辆和人员。进入信息时代,网络将太空、空中、海上、地面各种感知探测设备组成一个“一体联动、互为补充”的有机整体,实时传递各种感知探测信息,为战场态势提供技术支撑。随着现代信息技术特别是诸多新机理、多模式、高性能的感知探测系统的发展,已经可以进行全时域、全空域、全频域的感知探测,为战役战术指挥员及时了解情况、把握战局提供了极其便利的条件。

2.信息融合技术

信息融合技术包括数据融合和非数据信息的融合,它是随着计算机、通信技术的飞速发展,于20世纪70年代出现的新的信息处理技术,是利用计算机按时序获取若干传感器的观察信息,并在一定准则下加以分析、综合,以完成所需决策与评估任务而进行的信息处理过程。它的基本内容是目标和环境特征的搜集和建模、算法、概率和统计、时空推理等。信息融合技术可以提高系统空间和时间的精度范围,提高系统的利用率,增强目标的探测识别能力,增加系统的可靠性等。

系统融合呈现三层四级的结构。其中像素层融合是对多(类)传感器原始数据进行融合处理的过程;特征层融合是对已提取出的目标多类特征信息(位置、速度、方向、边缘等)进行融合处理的过程;判定层融合是对目标/事件的已有多个判定结果的融合处理过程;一级融合是指多源测量数据产生融合的单一目标状态和属性的处理过程;二级融合是根据一级融合获得的各目标信息及其他相关信息进行战场态势估计的过程;三级融合是估计预测态势对规划/预期的行动的影响,如估计自身规划的行动对预测态势的敏感度和脆弱性;四级融合是对融合系统性能和效能进行评估,以实现信息源和融合处理的优化控制过程。要使多信源为用户的应用系统所用,必须对所获取的多种信息进行数据融合。

3.通信网络技术

通信网络技术是消除和克服空间上的限制,使得人们能更有效地传递和利用信息资源的技术,它的作用是传输、交换和分配信息。现代社会通常用电信号或光信号来传递信息,因此现代通信网络技术主要是指载有信息的电信号或光信号的产生、变换、处理、传递、交换和接收等过程的技术。通信网络技术是当今世界发展速度最快、通用性最广、渗透性最强的技术之一,它可极大地提升劳动性生产率和作战效能,成为现代社会发展的巨大推动力和新军事变革的核心驱动力之一。军事通信网络技术是指军事领域应用的通信网络技术,主要由终端技术、交换技术、传输技术和网络技术等构成。军事通信网络技术的物化形式是各类军事通信装备系统和网络。

信息时代,随着微电子技术、计算机技术、激光技术、卫星通信与光学通信等相关技术的发展,特别是计算机与通信的有机结合,通信网络技术的内容日趋丰富。在现代战争中,通信网络技术渗透到信息的获取、使用、防护、利用、管理等各种信息活动中,军事通信系统和网络成为连接战场、指挥中心、作战部队、武器平台等各要素的“纽带”,是指挥作战的“神经”网络,是实现信息互通和共享的“桥梁”,是军队信息化的重要组成部分,其重要性不言而喻。21世纪的军事通信网络在全球军事化发展的大环境中,正朝着数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化的方向迅速发展。

4.先进计算技术

先进计算技术主要包括高性能计算机技术、普适计算、Agent(代理)技术等。高性能计算机是军事信息基础设施高速处理和存储能力的物质基础,是解决军事信息基础设施中的信息相关和融合、信息转换、信息聚合、承载核心服务、存储海量数据等大型计算问题的唯一有效途径。美国国防部提出的高性能计算现代化计划,旨在以高性能计算为手段将最新的科学技术尽快用于提高武器性能、战斗能力和防卫系统的水平。从系统结构的分类来看,高性能计算机正在由传统的对称多处理向并行向量处理和大规模并行处理方向发展。随着军事信息基础设施向高层次军事信息栅格发展,具有高性能计算(含存储)能力的计算机将作为整个军事信息栅格的处理中心、存储中心,托管军事信息栅格的核心服务(含门户服务、协同服务器、消息服务器等)。普适技术强调将计算机嵌入到环境中,让用户的注意力从计算机转移到任务本身,其主要目标是建立一个充满计算和通信能力的环境,同时使这个环境与用户逐渐融合到一起。换言之,普适计算是信息空间与物理空间的融合,在这个融合的空间中人们可以随时随地、透明地获得数字化服务。从20世纪80年代以来,计算模式经历了主机计算模式、桌面计算模式和分布式计算模式,普适计算是一种分布式计算模式。与其他计算模式不同,普适计算的研究范围是信息空间与物理空间的融合,即将用户从以计算机为中心转换为以用户为中心的计算和通信,这要求普适计算对环境信息具有高度的可感知性,人机交互更自然化,设备和网络的自动配置和自适应能力更强。Agent(代理)技术是人工智能与计算领域内的一个新兴技术,它是一个具有自治能力的实体,这个实体是一个在软件支持下的系统,这种软件能够在目标的驱动下对环境的变化做出主动的反应,完成特定的任务。自从提出Agent概念以来,Agent技术的发展已趋向成熟,在网络计算等很多领域都得到了广泛的应用。

5.指挥决策技术

指挥决策技术建立在人工智能和专家系统基础之上,是指挥员快速、准确、高效地实施决策的强有力的工具和手段。人工智能是一种高级软件与功能很强的计算机组合,是把类似人脑的智能融进计算机装置,可使计算机具有人的智能功能。人工智能系统对操作人员提供决策辅助与管理。在快速变化的战场上,智能系统为军事情报数据分析、战斗管理、实时决策、方案生成和评估等提供有效的工具,并通过分布式计算机的数据库提供指挥控制系统的决策支持能力。指挥决策领域中的专家系统把专家的知识预先输入计算机,向指挥员提供专家级的咨询答案。构成专家系统的核心是知识库和推理机。知识库把专门领域问题所需的知识,变换成计算机可理解的信息形式并加以存储。推理机可将存储在知识库中的知识组合在一起,对指挥员或用户提出的问题推导出解决方案。基于知识的系统与结构化系统不同之处在于不确定性,包括采用的处理机制/方法的不确定性、知识表示的不确定性、测量/条件的不确定性、推理结论的不确定性等。

指挥决策技术需要集中更多人的经验、智慧共同研究解决,同时,由于计算机网络和网络数据库的成熟,为群体决策支持系统提供强有力的条件,促进了指挥决策系统的开发、应用和发展。

6.信息安全技术

信息安全技术是指保护信息和信息系统不被未经授权地访问、使用、泄露、中断、篡改和破坏,为信息和信息系统提供保密性、完整性、真实性、可用性、不可否认性等服务的所有技术的总称。简而言之,就是使非法者信息看不了、改不了、系统瘫不了、信息假不了、行为赖不了的各种技术。信息安全技术既包括保护信息内容的安全技术,也包括产生、处理、传播和使用信息的信息系统或人的安全技术。信息安全技术的基本原理是针对敌方在进行信息破坏时可能利用的信息系统安全漏洞和弱点,采取相应的反制技术措施,尽可能降低这些安全漏洞的弱点和可利用性,使敌方无法利用这些安全漏洞和弱点对己方信息安全构成威胁。先进的安全技术是实现网络信息安全的有力武器,这些技术包括:密码技术、计算认证技术、访问控制技术、数字签名技术、网络反病毒技术、信息泄露防治技术、防火墙技术、网络安全漏洞扫描技术、入侵检测技术等。

现代信息已成为国家、军队的重要战略资源,高效实现信息获取、传递、处理与控制等诸功能的信息系统成为国家与军队的命脉。军事信息安全已成为直接关系到国家政治稳定、战争胜负和长远利益的重大战略问题,是军队信息化生存之本。随着网络的迅猛发展,众多用户可以连接网络进行信息共享和交流,极大地提高了工作效率;但是另一方面,信息网络本身的开放性也存在极大的安全隐患,黑客大肆攻击网站事件、蠕虫病毒导致网络瘫痪事件,不断向人们敲响网络安全的警钟。毫不夸张地说,在缺乏保护的情况下,用户在网络上存储和传输的任何信息,都存在被泄露和篡改的可能性。

综上所述,感知探测技术和信息融合技术能够对光、电、磁、声、化学、生物等各种感知手段获取的战场情报信息和战场环境信息进行分类、分层次的鉴别、综合和融合处理,并通过有效的分发和简便的共享手段,使各类作战单元能够迅即共享所需的作战信息资源;通信网络技术可为物联网军事应用中的各类作战单元提供无空隙、无阻碍、稳定、可靠、抗干扰的信息传送服务,使各种作战单元能够根据作战任务需要在战场空间迅即展开、迁移、迁出、重组和交接,并及时、正确地传输各类信息;先进计算技术是实现物联网军事应用的高速处理和存储能力的技术基础,是解决物联网军事应用中的海量数据存储、大规模信息处理、核心服务有效承载等大型计算问题的有效途径;指挥决策等应用技术能够通过互操作性强、集成程度高的网络化应用环境,使得各类作战任务的执行实现资源最佳匹配,达成整体最优的作战支持能力;信息安全技术能够综合运用信息检测、响应、保护、恢复等技术,为各类作战单元提供机密性、完整性、鉴别性、可用性和不可抵赖性保障,有效抵御来自计算系统和网络系统的各种信息攻击;综合管理技术的发展将能实现物联网军事应用系统的全维有效管理和运作。

把握信息技术的发展脉络,顺应技术发展潮流,对相关先进技术进行整合和梳理、继承和发展,探索适合军事领域应用的技术发展道路,将极大地推动物联网的军事应用,为未来军用物联网体系的建立和发展提供技术支撑。

1.2.3 军用物联网和民用物联网的差异

通常所讲的物联网概念基本上都是处于民用领域的范围内,军用物联网是指应用在军事领域的物联网。军用物联网一般由具有自动标识、精确感知和智能处理的军事物理实体基于标准的通信协议连接而成。物联网的军事应用,最优先、最核心的问题是明确军事需求:如何将其融入联合作战及其保障体系中,从而有效提升作战能力和保障效能。因此,军用物联网的特征是军事物理实体可在无须人工干预的情况下感知事件,触发动作和生成服务,目标是促进军事战斗力的提升。军用物联网作为一个概念,目前尚没有权威的定义,但与民用物联网相比,有着许多特殊之处。具体表现在以下几个方面:

1.应用目标

与民用物联网不同,军用物联网有着很强的军事特色,追求军事效能和战斗力的提升,更强调对于军事建设或作战行动带来的促进性作用和倍增化的效能。而民用物联网追求的是经济效益和生产力的提升。例如,物联网应用在军事物流和民用物流中有显著不同,应用在民用物流可能更强调物流路径的距离长短,以期物品更为迅速地到达指定地点,而应用在军事物流则更强调物流路径的安全性,使得作战物资在安全的前提下能及时送达。

2.应用模式

由于军事领域的物理感知客体与民用领域中有很大的不同,通常可以分为两类:第一类是协作目标,包括己方作战力量、保障物资、油料弹药、武器装备、保障装备和国防设施等,是己方可控制的“物”;第二类是非协作目标,既包括气象水文、地理环境、海洋潮汐、空间环境等己方和敌方之间中立的“物”,也包括敌方的“物”,如敌方的部队、物资、装备、设施等,不受己方控制。物联网在军事领域中的应用根据目标的不同通常具有不同的应用模式,而民用物联网则不存在此限制,在本书以后的章节将有详细的描述。

3.应用环境

当前民用物联网大多数是基于互联网的应用环境,而军用物联网则不能以互联网为物理依托进行建设应用。军用物联网的应用环境存在静态和动态两种情形,在静态应用环境中,为了实现可靠的安全保密管理,将充分利用现有的封闭、独立的内部网络运行环境;在动态应用环境下,特别是战场机动应用环境,将以军事无线、移动通信网络为主,构建互联和传输网络。

4.安保要求

民用物联网的安全保密通常强调个人的隐私保护和数据保护,要求相对较低,一般采取一定的安保技术达到所需的安全保护,也就可以进行市场化运作,满足各类用户的需求。而军用物联网则完全不同,因为军用物联网的连接对象可能涉及国家和国防的重大机密,一旦泄密,将带来难以挽回的损失。因此,军用物联网的应用一定要求优先保障安全,然后进行实施应用,确保军事应用的每个环节都要做到安全可靠,万无一失。

5.物联对象

军用物联网和民用物联网的物联对象不同可以从两个方面理解。一是物联网对象的敏感性不同。军用物联网的连接对象主要是军事敏感目标,保密和安全要求高。比如收集“战场”环境数据的传感器、采集人员装备信息的摄像头、感应保密设备的终端等,都是非常敏感的设备设施。而民用物联网则宽松得多,理论上我们日常生活中所接触的所有物体都可以接入物联网,接受物联网的控制,提供各种服务。二是物联网对象的要求不同。

6.器件要求

在军事应用环境中,如果将传感器布设于敌方防区内,就致使我们无法对传感器节点进行人工维护,因此,对传感器的体积、重量、功耗要求及隐蔽性等要求更高;在作战运用中,无线电磁环境异常复杂,受无线通信资源限制,对传感器网络和传输网络的编码方式、消息标准、通信协议有严格限制;要求传感器网络的休眠、唤醒、节电功能要很好适应应用环境;传感器网络和传输网络的安全性、抗干扰能力和抗毁重组能力要求更高。这些都使得军用物联网对诸如传感器之类的感知设备要求比民用物联网高得多。

此外,军用物联网和民用物联网在具体的关键技术、标准协议等方面有诸多不同。如在关键技术方面,军用物联网所特有的专用关键技术有:军用智能感知技术、军用物联网安全保密技术、军用物联网智能控制与决策技术等;在标准协议方面,军用物联网不仅仅采用国际上其他国家的标准协议,一定会采用具有自主产权的标准协议,如第三代通信协议TD-SCDMA。军用物联网和民用物联网的差异具体见表1-1。

表1-1 军用物联网与民用物联网的对比

1.2.4 物联网军事应用的发展方向

通过上述分析,我们可以认识到物联网应用于军事目的,虽然在感知、联网、传输、处理等很多方面与民用基本相同,但由于军事行动的特点,需要在民用基础上进行应用的深化和发展。从最直接的效果来看,民用物联网重点关注于“物联”,即信息从末端到处理端的上行,而军事应用中不仅关注“物联”,还关注“物控”,即指令信息从应用端下传到末端,控制实体对象的行为或变化。这与CPS的理念更加接近。作者根据分析,提出物联网军事应用的以下发展方向。

1.从物联走向物控是物联网军事应用的发展方向

物联网从根本上解决了物理实体与信息系统的联络问题,同时从联络本身的需要来看,也解决了一些网络自组织、动态路由、自动操作和计算处理等管理问题。但是,需要指出的是,物联网的管理或监控不能等同于军事领域的指挥控制,但是为军事运用中的“物控”提供了前提条件。军事领域的指挥控制是指由指控主体根据判断、决策而向指控客体发出一系列的命令或指令,指控客体根据该指令展开相应的动作或活动,最终完成主体赋予客体的任务。其中,一方面主体的决策过程是包括了分析、判断、比较、筹划、优选和评估等行为的复杂过程;另一方面客体所执行的活动或动作是可逆的,或者说是受控制的,可以随时停止或解除,或者没有了指令就无法进行。物联网本身并不具备较高层次的控制能力,当在其上加载了许多的信息生产、专家决策、评估优化、行为控制等应用系统之后,才赋予其“智慧”,才有了“智慧地球”所具有的控制能力。

正如物联网为“智慧地球”提供了重要的基础平台,在军事应用中,也可以通过嵌入各类智能化终端、复杂计算软件和专家决策系统等,给物联网赋予“智慧”,实现从“物联”向“物控”的发展。这一方面符合军事信息化建设的现状和根本目标,另一方面也符合信息技术发展的客观规律。首先,可控是军事领域的根本原则,无论是人员、武器、传感器及保障资源等,在作战行动中都必须是持续可控的,指挥控制是军事活动的永恒主题,代码指挥、精确控制、敏捷控制、远程控制、核安全控制等控制模式的根本目的在于使控制行为更可靠、更精确、更及时、更安全。其次,目前军事信息化建设的成果、能力和水平已经能够解决通信、传感、识别、定位、时统、导航、安全等问题,在明确的需求、合理的规划和统一的管理下,实现物联网应该是不难的,或者说只是时间问题。也就是说,对军事运用而言仅仅以物联为目标是不够的。最后,自从人类进入信息时代以来,信息技术一直在不断地拓展人类的视野和思维,而带来许多意料之外的“长尾效应”。互联网从解决通信的初衷发展到现在的电子商务、网络购物、We b应用就是典型案例。因此,物联网也将给军事应用带来不可估计的“长尾效应”,而“物控”就应是最直接的效应之一。

从“物联”走向“物控”,是物联网军事应用中的方向。诚然,从“物联”走向“物控”需要一个过程,而且过程中的每一个阶段性成果都可能有着直接和重要的应用。就目前而言,物联网技术在军事物流,包括物资供应、医疗救护、运输保障、装备维修、环境监测等方面的应用,是物联网军事运用的当前趋势和主流,可以获得较高的军事效益和经济效益。

2.透明化感知和物物式控制是物联网军事应用中的基本特征

基于物联网实现了对诸多目标的透明化感知和物物式控制,那么必然会大大降低以往系统研制中存在的各类要素互联互通、信息共享、代码协议等问题。物联网在军事方面的运用至少可以实现“物联”和“物控”两大问题,其中“物联”产生的最直接效果是实现透明化感知,而“物控”则实现物物式控制,这两类重要的能力是物联网军事应用中的基本特征。

首先是透明化感知。信息化条件下的现代战争最迫切需要解决的问题是揭开笼罩在物理战场上的信息“迷雾”。对于作战而言,“迷雾”主要来自于敌方和作战环境,而情报侦察、预警探测、气象探测、水文观察、地理测绘等就是为了解决这一“迷雾”。当然也存在我方或友方的“迷雾”,主要是战中动态的感知和把握。对于勤务支援保障而言,“迷雾”来自于三个方面,包括前方需求、后方资源和中间的保障过程。解决这些“迷雾”的根本途径就是获取战场的“信息优势”,而揭开“迷雾”的透明化程度几乎直接影响到现代战争的胜负或成败。物联网应用于军事,其最直接的效能就是能够充分揭开我方拥有或可控资源的“迷雾”,包括人、财、物、装备、设施和信息等,获得“透明化”的感知能力。因此,透明化感知能力将给军队的后勤和装备保障能力带来显而易见的促进作用。

其次是物物式指挥控制。指挥控制是军事行动的核心。自从有了指挥信息系统以来,指挥控制的基本模式就是军事人员利用指挥信息系统或装备对处于其下一层次的部队、武器平台、传感器等进行指挥、调度和控制等,以达到相关的意图。目前,“人-人”式控制已经充分解决,“人-物”式控制也初具能力,但“物-物”式控制还处于较低水平。“物-物”式控制是指由较高控制层次的物体(“控物”)来控制较低层次的物体(“被控物”),这里的“控物”和“被控物”也是相对的概念,同时控制的根源还是处于人对最高优先级的物体发出的控制。这样一来,就形成“人-物A-物B-……”等控制结构,实现指挥控制从人类社会到自然物的延伸。

如果针对具体应用在物体上嵌入各种智能决策单元、控制反馈单元、敏捷控制终端等,通过物联网即可以实现对自然物的动作控制,将指挥控制的粒度持续延伸或细化下去。其中既包括人对物的控制,也包括物对物的控制。同时,还可以实现越级控制、自组织控制、控制环路自治等。目前,在“智慧地球”等国外研究项目中,已经提出了一些简单的物控概念,例如,车载传感器在危险时刻代替驾驶员控制汽车减速或熄火,冰箱内的传感器控制食品按种类、保质期分开存放等。这种控制是按照一定的预定规则判断后,由控制机构执行的简单控制行为。而军事应用方面,可以进行更复杂的控制行为,通过专家系统让“控物”自学习并进行决策,对“被控物”的状态或行为进行有效控制,这种应用尤其是在一些危险、环境恶劣、计算复杂、工作强度大的作战场合有着重要的应用。基于物联网的军事指挥控制,与现有指挥控制相比,范围更加扩大,灵活性更高,扁平化、分布式的特点更加明显,而指控活动将更加准确、精细和安全。

透明化感知和物物式控制,是物联网在军事应用的基本特征,为军队信息化建设带来更深、更广的发展空间。装备信息化是军队信息化建设的重要组成部分,涉及的对象可以分为两类:第一类是协作目标,包括己方作战力量、保障物资、油料弹药、武器装备、保障装备和国防设施等,是己方可控制的“物”;第二类是非协作目标,既包括部分气象水文、地理环境、海洋潮汐、空间环境等己方和敌方之间中立的“物”,也包括敌方的部队、物资、装备、设施等,属于敌方的“物”,不受己方控制。而物联网最直接、最有效的应用就是对协作目标的感知和控制,并进一步向气象水文等中立性的非协作目标延伸。当前物联网在军事物流领域中的应用基本上是针对协作目标展开的,未来可能会对非协做目标做出尝试,进一步提高后勤的体系保障能力。