1.3.2 物联网军事应用现状与前景
物联网在军事领域同样可以发挥极大的作用,物联网代表了下一代信息网络的建设方向,基于物联网技术的军事信息化网络必将对军事指挥、军事网络、军事后勤、军事装备等产生深远影响,对推动军队信息化建设、提高部队战斗力发挥巨大的作用。
具体来说,物联网技术将在以下几个军事应用方面产生较为积极的影响和作用。
1.军事指挥更加高效
物联网扩大了指挥员信息获取的广度与深度。在陆、海、空各个领域,指挥员可通过传感器自动获取战场上各部(分)队的人员数量、携带武器装备数量和战斗力等信息,提高信息获取的实时性与快捷性,从而使指挥更加快速、灵活。通过大量互联的传感器,可有效延伸指挥员的指挥触角,使指挥活动由对人的指挥发展成为指挥员对武器装备的直接远程指挥。
2.军事网络更加集成
物联网在军事领域的广泛应用,使传感网络的触角延伸到战场的每个单兵和每件兵器,可将彼此独立的侦察网、通信网、指控系统、火力网等系统与网络进行一体化集成,也可将通信、感知、信息对抗等信息武器和武器平台建设成一体化的综合信息系统,而且该系统还可进一步渗透到战场的基础设施中,从而极大地扩展了网络集成的内涵。
3.军事装备更加智能
物联网技术使军事装备更加智能,主要体现在以下两个方面。
(1)武器装备的战场生存更加智能。武器装备通过大量传感器,可实时获取诸如己方坐标、战场态势、敌方威胁等各种战场信息,并对战场情况自动作出更加精确的反应,从而提高了武器装备的战场生存能力。
(2)武器装备的战场维修更加精确。通过各种内嵌的诊断传感芯片,操作员能及时了解武器装备各部件的完好情况,并通过网络向最近的装备维修点订购所需的具体零部件,装备保障点能够提前准备、随到随修。
如今,信息化武器装备呈现出一体化、智能化和隐身化的走势,武器装备的智能化成为各国军队梦寐以求的目标。智能化的精确制导武器是一种“会思考”的武器系统,可以“有意识”地寻找、辨别需要打击的目标。智能化的空中、陆上和水中无人作战系统将成为未来武器装备发展的主流;全自主式作战机器人将登上战场,但要制造出完全“智能”的机器人还有很多技术问题亟待突破。随着信息化武器装备的发展,必将建立起高度可控的新型智能系统,极大地提高武器装备的作战效能。
物联网可以将包括人在内的所有广义的“物品”相互连接,并实现相互通信。新一代互联网协议因其海量地址,可以让每个“物品”都在互联网上占有“一席之地”。微机电技术和纳米技术可以使物品越来越小,嵌入式智能芯片还可以让它们拥有自己用来运算和分析的“大脑”。在不远的将来,不仅人可以与身边一切物品“对话”,而且物品之间也可以“交流”。在这种技术基础上,武器装备才谈得上高度智能化。
各种以物联网为“中枢神经”的自动作战武器将成为战场的主角。例如,具有一定信息获取和信息处理能力的全自主智能作战机器人将从科幻电影中步入现实。在巷战中,这些机器人可代替作战人员钻洞穴、爬高墙、潜入作战区,快速捕捉战场上的目标、测定火力点的位置,探测隐藏在建筑物内、坑道中及街区的敌人,迅速测算出射击参数,保证精确打击的实施。机器人具有智能决策、自我学习和机动侦察的能力,以比人类士兵更快的速度观察、思考、反应和行动,可以在非常危险的环境中协同作战。操作人员只需下达命令而不需要任何同步控制,机器人就可以自动完成任务并自行返回。
4.精确化的战场感知
在信息化战争中,战场感知能力的强弱直接影响到军队的战斗力,增强战场感知能力是建设信息化战场的核心内容之一。战场情况瞬息万变、战机稍纵即逝,战场的主动权在很大程度上取决于谁能“先敌发现”,而“先机”的夺得依赖于“感知”的获得。目前,美军已建立了具有强大作战空间态势感知优势的多传感器信息网,这可以说是物联网在军事运用中的雏形。美国国防高级研究计划局已研制出一些低成本的自动地面传感器,它们与装在卫星、飞机、舰艇上的传感器有机融合,形成多维全方位、全频谱、全时域的情报侦察监视(ISR)体系。在伊拉克战争中,美军多数打击兵器都是依靠战场感知的目标信息而实施对敌攻击的,有人甚至将信息化条件下作战称为“传感器战争”。
与美军目前的传感网相比,物联网的最大优势是可以在更高层次上实现战场感知的精确化、系统化和智能化。物联网可以把处理、传送和利用战场目标信息的时间,从以往的几小时乃至更长压缩到几分钟、几秒钟甚至同步,各汇聚节点将数据送至指挥部,最后融合来自各战场的数据形成完备的战场态势图。物联网能够通过大规模部署节点有效地减少侦察盲区,为火控和制导系统提供精确的目标定位信息,同时实时实现战场监控、目标定位、战场评估、核生化攻击监测,并且不会由于某一节点的损坏而导致整个监测系统的崩溃。通过互联网协议第6 版(IPv6)技术,完全可以为物联网每个传感器节点(甚至世间万物)分配一个单独的IP地址,真正实现对世界上每一个角落的感知。也可以通过飞机向战场撒布肉眼看不见的传感器“尘埃”,利用物联网实时采集、分析和研究其监测数据。因此,物联网将给予指挥员新的电子眼和电子耳,堪称信息化战场的宠儿。
战场感知不仅为作战取胜创造了先机,同时也催生了战场军事力量的一体化。要发挥战场感知效能、快速传递信息,就必须把实时化的战场感知系统、智能化的武器系统、自动化的指挥控制系统联为一体,构成一体化的作战体系,从而使“以平台为中心”的联合作战转向“以网络为中心”的一体化作战。
在信息化战争中,信息的产生、处理、存储、传输和利用,决定着部队的行动、武器控制和战场态势。信息资源将成为信息化战争的重要物质基础,战争的胜负将主要取决于谁能实时控制和利用更多的信息资源。物联网比现在战场上开始使用的无线传感网络更加高级和完备。它可以在多种场合满足军事信息获取的实时性、准确性、全面性等需求,协助实现有效的战场态势感知,满足作战力量“知己知彼”的要求。一种典型的设想,是用飞行器将大量微传感器节点撒布到战场上的广阔地域,这些节点自组成网,收集、传输并融合战场信息,为各参战单位提供“各取所需”的情报服务。近期几场局部战争的实践表明,必须对现有指挥控制系统在内的相关系统进行升级改造,使战场感知和态势控制能力进一步适应未来作战的需要。物联网似乎可以担当此重任。
5.军工特种产品生产安全实时远程监测
军工行业有一些易燃、易爆、毒性大、对环境污染大的产品生产线。这些具有高度危险性的生产线,可在传统的现场总线,生产过程自动化技术的基础上,运用物联网技术建立一套更加有效的,能够实时监测生产流程工艺运行参数、生产环境参数的传感器网络系统,对生产进行控制和管理,尽可能排除人为因素的影响,确保其运行安全,有效控制对环境的污染,实现高效与“绿色”的理想目标。
6.军事后勤更加智慧
如同世间任何先进技术一样,一旦被成功开发必定首先运用于军事领域。物联网的理念和先进信息技术迅速被世界各国运用于军队装备保障领域,对各种参战物资实行感知和控制,以满足现代战争对装备保障“快”、“准”、“精”的要求。例如,美军已在多数装备物资中嵌入信息芯片,使用各类传感设备随时获取装备物资的相关信息,战时既能对装备物资的运用快速做出决策,快速实施分配,准确掌握各类物资的动/静态,准确对物流过程进行实时监控;又能及时根据变化的情况和需求,在三军中实现物资保障一体化,发挥整体保障效益。美军这种“精确保障”、“精确物流”模式,就是成功运用物联网理念与技术的结果。其在军事领域的成功运用,给其他各国军队装备保障以很大启发和影响,同时也带动了世界各国军队装备物资保障的革新与建设,发展潜力日益凸显。
信息化条件下作战对后勤保障的依赖性大大增加。即使是世界头号军事强国美国,也认识到其后勤体系仍然存在诸多弊端。伊拉克战争初期,美军后勤计算和判断上的失误致使战前准备不足,特别是没有预先考虑到伊拉克战场保障环境之恶劣,因此迟滞了美英联军的作战行动。战区后勤基地内的物资堆积如山,而运往战场的物资则在“最后1 英里”失去了可视性,前线物资补给捉襟见肘、频频告急。对于战争中暴露出的后勤保障问题,美军审计局在一份评估报告中称:“可视性水平远没有达到部队的现实需要,更不用说保障未来作战了。”因此,要真正实现物资从“工厂到散兵坑”的全程可视,还必须以新的后勤保障技术推动后勤领域的全面变革,实现动态自适应的后勤保障。
物联网似乎是专为军队后勤“量身打造”的一项完美技术,可以弥补后勤领域的诸多不足。首先,物联网的应用可以有效避免后勤工作的盲目性。随着射频识别、二维条码和智能传感等技术的突破,物联网无疑能够为自动获取在储、在运、在用物资信息提供方便灵活的解决方案。在各种军事行动过程中,物联网有助于在准确的时间、准确的地点向作战部队提供合适的补给,避免多余的物资涌向作战地域,造成不必要的混乱和浪费。同时还能够及时掌握物品更换和补充的精确时间,实时获知特殊物资的运输要求,恰当安排操作人员、工具和设施,并根据战场环境变化,有预见性地做出决策,自主协调、控制、组织和实施后勤行动,实现自适应后勤保障。其次,物联网的应用能最大限度地提高补给线的安全性。基于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,而且可以优化运输路线,提供危险警报,在途中改变车辆任务。特别是可以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的一体化,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。最后,物联网的应用能有效避免重要物资的遗失。各国军队都非常重视战场物资的管理,极力避免武器装备、重要零部件等物资的遗失。例如,在伊拉克战争期间,美军一个物资中转站由于未能准确掌握物资的具体位置,竟然丢失了1500个防弹衣插件,17个速食集装箱被遗忘在补给基地达一星期之久。而作为物联网的重要组成部分,射频识别标签能储存96位码,识别2.68亿个以上的独立制造厂商,以及每个厂商100万种以上的产品。美国国防部可以通过这种灵巧标签,在世界范围内追踪每件装备,甚至在理论上可追踪到每一发弹药。随着射频识别标签技术的成熟、成本的降低,物联网完全可以应用到单件武器的管理上,更加严格地控制武器库,而且有助于寻找丢失的威胁性极大的武器。
1)装备维修备件及保障物资管理
用RFID或条码取代传统的备件卡片、装箱清单,使带有标签的维修备件包装箱成为一种信息载体。当备件入库时,扫描备件的编码符号,计算机便自动记录备件的名称、数量、技术状态和所存货位等信息,自动生成入库单,库存相应自动增加;当维修备件出库时,通过扫描条码或RFID,计算机自动清除此备件的记录,库存相应自动减少,自动生成出库单。同时校验检查在出库时有无错误,验证它是否为所需备件,从而在技术上杜绝人为误发情况;当进行库存盘点时,利用便携式阅读器,扫描库存物品的条码或RFID标签,可以快速准确地收集库存物品的各种情况。通过和主计算机连接,自动核对账务,制订采购计划并对库存上下限进行报警,来合理控制库存量,同时严格控制不同型号的维护保养期限,使库房备件的品质得到有效保证。
2)实现装备保障的可视化和远程调拨
各级业务管理部门通过各自业务管理信息系统与仓储、运输等系统的联网,可以以近乎实时的速度确定在运军用物资及保障维修备件的准确地点和数量。适时制订采购计划和下发调拨补给计划。确保一线作战部队及其所属装备的定额补给,更大范围内实现维修备件的调余补缺,最大限度减少备件量,确保及时供给。在战时,部队机动频繁,很可能出现所运物资未到部队,部队已经机动转移到其他地区;另外随着部队信息化水平的进一步提高,部队的作战区域较以往大大提高。物资在部队配置区域很可能会频繁改变运输方向,这些都给战时的装备保障带来困难。而通过将结合卫星遥感技术的RFTD读取设备安装于特定机动通信车上,并将这些通信车部署在特定关键区域,当载有RFID标签的备件或内嵌RFID标签的备件箱的运输车辆通过该区域时,装有RFID读取设备的通信车会将运输车辆所承载的备件清单、配属设备、生产厂家等重要信息传送至指挥机构和需求部队。从而可以实现军事装备、器材和物资的可视化运输,各级指挥部门可以在数字地图上实时标定在运物资的品种数量和车辆位置,并可根据道路反馈信息,随时调整运输保障车辆的行驶路线及方位,有效控制保障物资的准确性和可持续性,大大提高装备保障力水平。
3)物联网在军需物资保障中的应用
物联网在军需物资保障中的应用,简单来说就是利用广泛部署的自动识别系统,以计算机网络为平台,结合数据库技术、中间件技术、电子商务等,实现军需保障实体网络和信息网络的“无缝连接”。同时,帮助指挥员和决策机关全面、准确、及时地“感知”军需物资,掌握军需保障的主动权。具体而言,涉及以下三个方面。
(1)物联网技术应用于精确主动配送式保障。精确主动配送式保障是指在精确预测部队需求的前提下,改变过去逐级前送、被动等待的后勤保障方式,将所需物资主动配送到战斗单位乃至士兵,使补给速度发生质的变化,它是现代化军需保障模式的研究方向。通过在军需物资中装入电子标签,使物资可以实现从起点直达战斗部队的“一站式”供给,提高物资请领、运输、接收、储存和发放的速度与准确度。自动化的网络平台,可使保障对象位置变化和物资需求变化等动态信息,与后勤物资的数、质、时空等静态参数及物资流通变化等动态参数的互动更加实时,从而提高了修订保障计划与协调保障行动的及时性与准确性。同时,卫星定位系统可以实时快速有效地解决物流配送过程中运输工具调度和行进路线选择、精确定位部队用户等诸多问题,有利于提高物资的补给速度,从而实现精确主动配送式保障。
(2)物联网技术应用于建立网络化军需保障体系。军需保障网络化是信息化条件下一体化联合作战的要求,是指通过多种信息技术将各个军需保障网点(如指挥中心、后方基地、仓库等)集成为军需保障网,实现军需物流配送实体网络和信息网络的一体化。物联网扩大了指挥员信息获取的广度与深度,通过传感器自动获取战场上各保障部(分)队的人员数量、物资装备数量等信息,提高信息获取的实时性与快捷性,从而使指挥更加快速、灵活。通过大量相互连接的传感器,可有效延伸指挥员的指挥触角,使指挥活动由对人的指挥发展成为指挥员对军需装备的直接远程指挥。同时,有利于军需网络与后勤、军事网络的集成。物联网可将彼此独立的后勤保障、通信网、指控系统、火力网等系统与网络进行一体化集成,也可将通信、感知、后勤保障等信息和武器平台建设成一体化的综合信息系统,扩展了网络集成的内涵,从而极大地提高军需保障的效能和水平。
(3)物联网技术应用于智能化军需保障服务。物联网可为智能化军需保障与服务搭建一个巨大的网络平台。一是给养保障智能化。通过各种各样的物联网节点连接官兵、军需机关、服务中心、食堂、供应商等,实时地、自动地采集与传输数据(官兵营养状况、训练任务需求、市场供给情况等),对给养物资储运、食谱制订和就餐等全过程进行自动化管理与控制,实现给养透明化、个性化保障。在物联网的给养保障大平台上,改变了给养保障模式,实现了从以食堂为中心到以人为中心的转变,大大提高保障的便捷性和效益。如可溯源的供应链,使基层部队可直接追溯产品生产者及产品的来源,以选择安全的食品。二是被装保障智能化。通过物联网对被装保障全过程的物资和实力信息实施实时的管理和控制,以更加精细和动态的方式管理供应链,提高物资资源利用率和保障效能,实现“智能保障”,如以网络技术为核心,通过计算机、自动控制、通信与传感技术对被装供应链进行指挥控制,实现被装供应智能化(人体尺寸自动测量、数据自动传输、服装的自动剪裁等)供应与管理,真正使被装发放适体率达到100%。三是军需装备操作、维修智能化。通过给军需装备安装的各种传感器、自动检测系统等信息化设备,可实现军需保障装备故障自动显示、自动报警、自动诊断、远程维修等。这将使军需装备操作更加便捷,降低装备故障率,同时为军需装备的维修保障提供了方便。
4)物联网技术军交运输的应用现状分析
军队军交运输应用物联网的一些具体技术其实早已有之,如在铁路、水路与航空军事运输领域已建成的信息化调度控制系统,在车辆保障上的信息化车场等,但这些并没有反映出物联网真正强大的能力,只是从一些方面体现了物联网的技术能力,且大多为静态形式。而物联网最大的特色就是实现智能化、动态化的实时监控。所以说,物联网技术在军队军交运输领域有着极大的发展潜力。
5)物联网技术在军用油料调拨中的运用
军用油料调拨的实质就是通过军事物流网络科学合理地实现油料资源的调配。EPC(全球产品电子代码编码体系)物流全球供应链的建立促进了军事物流的发展。它建立在全球统一标志系统条形码的基础之上,并对条形编码系统做了扩充,以对物品进行标记。产品电子代码是下一代产品标志代码,它可对供应链中的对象进行全球唯一的标志。EPC储存在HEID标签上,读取标签时,它可与一些动态数据连接。EPC电子代码为每一个单个物品建立了全球的、开放性的标志标准,由EPC软、硬件技术构成的“EPC物联网”,能使所有物品的生产、仓储、采购、运输、销售及消耗的全过程都可以被跟踪查询,促进了物流全球供应链的建立,同时也促进了军事物流的发展。
军用油料调拨在物联网中的实现过程:油料在出厂或出库装入油罐车后,机器自动在车体上装置一个电子标签(可能是最初级的只供读取的标签,也可能是更高级的可一次或多次写入的标签),当车经过任意站点时,射频识别装置自动读取电子标签并存入相应数据库,通过互联网进行实时数据传输,实时跟踪及动态掌握这批油料所处位置。当油料到达目的地后,接收单位通过对电子标签扫描并读取信息,接收油料入库。通过油库信息化系统,可实时掌握部队油料消耗及库存情况,及时下达油料调拨计划,协调安排生产和运输,既降低了企业生产成本,同时也极大地提高了油料调拨效率。
6)透明化的物流管理
采用物联网技术,可以轻易实现“透明化的物流管理”。由于物流不透明而造成经济损失的案例在不少国家都经常发生。“资源迷雾”一直是困扰后勤保障的难题,它带来的后果是反复申请、重复采购、无效运输、库存积压、保障效率低下,各国军队的后勤都曾为此大吃苦头。例如,1991年海湾战争中,美国向中东运送了约4万个集装箱。但由于标志不清,其中2 万多个集装箱不得不重新打开、登记、封装并再次投入运输系统。战争结束后,还有8000多个集装箱未能加以利用。据美军后来估计,如果当时采用RFID技术追踪后勤物资的去向并获得集装箱的物品清单,可能会节省大约20 亿美元的支出。
第一次海湾战争后,美军为解决物资在请领、运输、分发等环节中存在的严重问题,给作战部队提供快速、准确的后勤保障,提出了全资产可视性计划,力争在后勤保障中实现资产高度透明。RFID技术的应用使美军后勤物资透明化成为可能,为自动获取在储、在途、在用资产可视性信息提供了可行的解决方案。第二次海湾战争中,美军在发往海湾地区的集装箱上加装了Savi技术公司(洛·马公司的子公司)的射频卫星芯片,实现了对人员流、装备流和物资流的全程准确跟踪,并有效控制了接收、分发和调换的过程,使物资的供应和管理达到高度透明,大大提高了军事物流保障的有效性。
目前,RFID技术已经被美军广泛应用在军事物流保障领域,包括特定物品寻找系统、运输途中物资可见性系统、士兵电子病历卡、生理状态监测器和服装发放装置等,极大地改革了传统的物流跟踪方式,并在欧洲回撤、索马里维和、阿富汗战争和伊拉克战争等实战活动中取得了理想的效果,大大缩短了美军的平均后勤补给时间。RFID技术的应用使美军得以轻松掌握后勤补给的实时信息,实现对后勤物资从工厂到士兵的全程追踪,也使美军实现了由“储备式后勤”到“配送式后勤”的转变,后勤补给能力得到前所未有的加强。与海湾战争相比,伊拉克战争中的海运量减少了87%,空运量减少了88.6%,战略支援装备动员量减少了89%,战役物资储备量减少了75%。这种新的运作模式,为美国国防部节省了几十亿美元的开支。