基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的感知—反應(yīng)型軍事物流模式研究

黃琦志，郝建生，陳 琪

（軍事交通學(xué)院 汽車指揮系， 天津 300161）

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的感知—反應(yīng)型軍事物流模式研究

黃琦志，郝建生，陳 琪

（軍事交通學(xué)院 汽車指揮系， 天津 300161）

介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念與感知-反應(yīng)型軍事物流的概念、特征和主要內(nèi)容，重點闡述了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知-反應(yīng)型軍事物流模式的構(gòu)建原則、構(gòu)建方法、運行分析和基礎(chǔ)條件。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；感知-反應(yīng)型軍事物流；模式

1 引言

美軍在《2020年聯(lián)合構(gòu)想》中明確提出未來信息時代戰(zhàn)場的突出特點就是陸、海、空、天、電和信息的多維作戰(zhàn)，作戰(zhàn)行動在時間、空間和目的方面正變得更加分散，性質(zhì)卻日趨聯(lián)合。網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)將成為未來信息化戰(zhàn)場聯(lián)合作戰(zhàn)的高級形態(tài)，這種新的作戰(zhàn)形式和部隊編制給美軍傳統(tǒng)的軍事物流帶來了巨大的挑戰(zhàn)?；诖?，美軍提出了以網(wǎng)絡(luò)為中心的感知-反應(yīng)型軍事物流模式，而被美國《技術(shù)評論》列為未來改變?nèi)祟惿畹氖蠹夹g(shù)之首—無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）可以成為感知-反應(yīng)型軍事物流模式強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）概述

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前在國際上倍受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識高度集成的前沿?zé)狳c研究領(lǐng)域，它是集信息采集、信息傳輸、信息處理于一體的綜合智能信息系統(tǒng)，在軍事國防、工農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、危險區(qū)域遠(yuǎn)程控制等許多重要領(lǐng)域都有潛在的實用價值，被認(rèn)為是21世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，這些信息通過無線方式被發(fā)送出去，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端。它是一種大規(guī)模、無線、自組織、多跳、無分區(qū)、無基礎(chǔ)設(shè)施支持的網(wǎng)絡(luò)，其中的節(jié)點是同構(gòu)的、成本較低、體積較小、大部分節(jié)點不移動、被隨意撒布在工作區(qū)域，要求網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有盡可能長的工作時間，同時它也是網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

3 感知-反應(yīng)型軍事物流

3.1 感知-反應(yīng)型軍事物流基本概念與特點

（1）基本概念。感知-反應(yīng)型軍事物流是基于一種革命性的網(wǎng)絡(luò)中心理念，它可以形成靈活的全維保障網(wǎng)絡(luò)，針對不同的作戰(zhàn)環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，提供精確的保障。其首要評判標(biāo)準(zhǔn)是速度和保障效果。它由一系列靈活適應(yīng)、自動協(xié)調(diào)的物理及功能流程組成，因而能夠預(yù)知各種變化，在戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)層次上出色地完成作戰(zhàn)保障工作，幫助C4ISR與作戰(zhàn)和后勤在各個層次上實現(xiàn)協(xié)調(diào)一致。在該軍事物流系統(tǒng)中，每個實體（無論是政府部門、軍事單位還是企業(yè)）都既是潛在的需求者，也是潛在的補(bǔ)給者[1]。

（2）基本特點。感知-反應(yīng)型軍事物流具備以下特點：

①網(wǎng)絡(luò)一體化。感知-反應(yīng)型軍事物流以網(wǎng)絡(luò)為中心實施保障。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，將遍布在各個地方的物流資源整合在動態(tài)的保障網(wǎng)絡(luò)中，使物流、作戰(zhàn)、情報偵察與監(jiān)視系統(tǒng)和指揮控制實現(xiàn)一體化，使各級指揮機(jī)構(gòu)之間、軍事部門與地方部門之間以及戰(zhàn)場需求與保障之間的保障效能得到空前提高。

②體系穩(wěn)定化。感知-反應(yīng)型軍事物流根據(jù)特定保障任務(wù)形成，由于網(wǎng)絡(luò)上各個節(jié)點的職能和任務(wù)是依據(jù)具體環(huán)境而動態(tài)確定的，敵方難以對整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行攻擊，即使某個節(jié)點癱瘓，整個網(wǎng)絡(luò)照樣可以正常運行。網(wǎng)絡(luò)體系的穩(wěn)定性還使得指揮員能夠快速做出決策，及時對作戰(zhàn)任務(wù)的變化做出反應(yīng)。

③保障實時化。感知-反應(yīng)型軍事物流能對實時的需求靈活作出反應(yīng)，有效保障靈活的分布式作戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性使人們能預(yù)見性地制定并不斷調(diào)整物流保障決策，使作戰(zhàn)的靈活性大大增強(qiáng)，危機(jī)管理更加有效，從而能實現(xiàn)對作戰(zhàn)行動的無縫隙保障。

④綜合能力化。感知-反應(yīng)型軍事物流是以網(wǎng)絡(luò)為中心實施的物流保障，它強(qiáng)調(diào)以適應(yīng)能力、自同步能力、快速反應(yīng)能力和對戰(zhàn)場態(tài)勢的適時感知能力保障基于效果的網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)。這些能力的獲得，依賴于C4ISR系統(tǒng)所提供的決策優(yōu)勢和通信系統(tǒng)的互操作性，依賴于構(gòu)建新型指揮與控制關(guān)系，依賴于部隊對后勤的信心，依賴于軍事物流結(jié)構(gòu)模塊化，依賴于網(wǎng)絡(luò)上的各個節(jié)點對態(tài)勢的完全感知和對戰(zhàn)場形勢的相同感悟。因為只有具備對自身所處的位置、擔(dān)負(fù)的任務(wù)、作戰(zhàn)態(tài)勢的適時感知能力，才能完成這種角色轉(zhuǎn)換[2]。

由于具有了以上特點，感知-反應(yīng)型軍事物流能夠更快地向作戰(zhàn)指揮員提供更多適合當(dāng)前戰(zhàn)況的支援選擇方案，從而成為作戰(zhàn)部隊的力量倍增器。

3.2 感知-反應(yīng)型軍事物流主要內(nèi)容

（1）以網(wǎng)絡(luò)為中心，實施軍事物流保障，使物流、作戰(zhàn)、情報偵察與監(jiān)視系統(tǒng)和指揮控制系統(tǒng)實現(xiàn)一體化；以戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)各個級別的探測感知為基礎(chǔ)，快速反應(yīng)并全面實施基于效能的作戰(zhàn)與物流。

（2）提供終端對終端，包括在運物資在內(nèi)的物流資源可視性，并針對反饋信息和經(jīng)驗，及時調(diào)整從工廠到用戶的物流保障適應(yīng)能力。在這種按功能組織的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)下，所有部隊既是潛在的物流消費者，同時也可為網(wǎng)內(nèi)其他部隊提供保障。針對外界環(huán)境的變化，要求進(jìn)行動態(tài)同步的調(diào)整，對再補(bǔ)給、補(bǔ)給鏈和物流規(guī)劃不斷修正改進(jìn)。

（3）軍事物流必須預(yù)見所有各種潛在的作戰(zhàn)行動方案，根據(jù)風(fēng)險評估和風(fēng)險緩解預(yù)測由此產(chǎn)生的成套的潛在的軍事物流行動方案。軍事物流要提供與之有關(guān)的認(rèn)知性決策輔助程序，支持軍事物流決策和作業(yè)，把軍事物流職能與作戰(zhàn)及情報職能整合到一起，為指揮決策提供前瞻性支持。采用認(rèn)知決策工具和知識管理工具，使指揮員能夠根據(jù)情況做出準(zhǔn)確及時的軍事物流保障決策，并制定出實際可行的軍事物流行動方案。

（4）針對各種軍事作戰(zhàn)樣式，從投入戰(zhàn)斗到和平時期的駐屯、待命以及訓(xùn)練，從基礎(chǔ)性設(shè)施建設(shè)，到科研和發(fā)展，以及物資采辦與部隊的保護(hù)等，要求必須做到快速反應(yīng)、適時適量。

（5）為遠(yuǎn)距離適應(yīng)性聯(lián)合作戰(zhàn)和基于效能的、分散的協(xié)同作戰(zhàn)提供保障，通過靈活快速投送、機(jī)動基地和持續(xù)性補(bǔ)給，實現(xiàn)快速決勝的作戰(zhàn)行動。

（6）有效管理和處理通信和信息情報資源，保證網(wǎng)絡(luò)的運作、完整及安全。同時，適時適量的運輸和配送，突出強(qiáng)調(diào)保障網(wǎng)絡(luò)對需求的快速適應(yīng)。

4 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知-反應(yīng)型軍事物流模式的構(gòu)建

4.1 構(gòu)建原則

在高度模塊化、實時化的動態(tài)、分布式適應(yīng)性作戰(zhàn)中，需求在本質(zhì)上是不可能準(zhǔn)確預(yù)測的，所以成功有賴于認(rèn)知模式的變化和反應(yīng)速度的提高，而單純依靠補(bǔ)給鏈的有效管理來提高反應(yīng)速度，其潛力是有限的，只有提高系統(tǒng)的柔韌性和靈活性才是最好途徑。柔韌性和靈活性的獲得有賴于具有適應(yīng)性和自同步能力的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)?；谶@種認(rèn)識，構(gòu)建感知-反應(yīng)型軍事物流模式應(yīng)遵循的基本原則：一是以網(wǎng)絡(luò)為中心，信息共享；二是適應(yīng)性和靈活性，強(qiáng)調(diào)速度與合作；三是適量、適時，非線性，不間斷；四是充分實現(xiàn)一體化、自動化、模塊化；五是感知決策保障，預(yù)測與預(yù)置，強(qiáng)大有力，動態(tài)同步，防震防沖擊。

4.2 構(gòu)建策略

（1）感知-反應(yīng)型軍事物流的組織結(jié)構(gòu)。感知-反應(yīng)型軍事物流的組織結(jié)構(gòu)應(yīng)由以下幾類主要的構(gòu)件組成：一是保障能力模塊。按軍事物流保障能力模塊組織而成的軍事物流保障力量；二是軍事信息管理中心。它是感知-反應(yīng)型軍事物流的“綜合”部門和“神經(jīng)中樞”，負(fù)責(zé)戰(zhàn)場態(tài)勢、戰(zhàn)況數(shù)據(jù)的采集、預(yù)測，以及整個軍事物流網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)、監(jiān)控、引導(dǎo)和對外聯(lián)絡(luò)[3]。

（2）基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知-反應(yīng)型軍事物流模式構(gòu)建方法

①感知-反應(yīng)型軍事物流是以網(wǎng)絡(luò)為中心實施保障。通過戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)各個級別的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，將遍布在各個地方的物流資源整合在動態(tài)的保障網(wǎng)絡(luò)中，使物流、作戰(zhàn)、情報偵察與監(jiān)視系統(tǒng)和指揮控制實現(xiàn)無縫連接。這種高速、寬帶、互聯(lián)互操作的信息網(wǎng)絡(luò)，使各級指揮機(jī)構(gòu)之間、軍事部門與地方部門之間以及戰(zhàn)場需求與保障節(jié)點的保障效能得到空前提高，從而實現(xiàn)保障任務(wù)的順利完成。

②感知-反應(yīng)型軍事物流由于特定保障任務(wù)形成，并可不斷調(diào)整，因而具有以往物流模式無法比擬的穩(wěn)定性和高度的適應(yīng)性。由于網(wǎng)絡(luò)上各個節(jié)點的職能和任務(wù)是動態(tài)變化的，并且各個節(jié)點都與其周圍的節(jié)點構(gòu)成相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這樣即使某個節(jié)點癱瘓，整個網(wǎng)絡(luò)照樣可以正常運行。網(wǎng)絡(luò)體系的穩(wěn)定性還使得指揮員能夠快速作出物流決策，及時對作戰(zhàn)任務(wù)的變化作出反應(yīng)。

③從外軍的情況看，感知-反應(yīng)型軍事物流進(jìn)一步強(qiáng)化了物流與作戰(zhàn)、信息的緊密結(jié)合，提倡更廣泛地利用民力，充分調(diào)動可以使用的資源。越來越多地采取直接供貨商和承包商保障等方式，實現(xiàn)從工廠到部隊的無縫隙保障，其保障基地和終端對終端傳送管線將不再為某一個特定的目標(biāo)服務(wù)，而是利用整個國防系統(tǒng)及其附屬資源實現(xiàn)對需求的適時滿足。因為所有實體既可以是需求者，也可以是保障者，所有物流活動既可以由特定的物資管理部門完成，又可以在戰(zhàn)場上各個單位之間以點對點方式進(jìn)行。

4.3 感知-反應(yīng)型軍事物流模式的運行分析

按照任務(wù)的運行周期（開始、執(zhí)行、結(jié)束），感知-反應(yīng)型軍事物流系統(tǒng)的運行可以劃分為感知、反應(yīng)、實施、持續(xù)四個階段。前兩個階段合稱為軍事物流系統(tǒng)的構(gòu)建階段。在這一階段中，影響感知-反應(yīng)型軍事物流系統(tǒng)運行的關(guān)鍵要素包括任務(wù)（作戰(zhàn)或突發(fā)事件的類型、強(qiáng)度、波及范圍等）、需求分析、現(xiàn)有物資儲備能力、成員選擇等。感知-反應(yīng)型軍事物流系統(tǒng)的運行過程是一個自發(fā)組織過程。

這里以油料保障為例，來分析感知-響應(yīng)型軍事物流的運作程序。

（1）感知。作為需求節(jié)點，當(dāng)戰(zhàn)地指揮員需要更多的油料時，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)會監(jiān)測、查詢附近的戰(zhàn)斗部隊、保障部隊，看何處存有油料 （無論是其它軍種、其它建制的后勤單位，還是盟軍或戰(zhàn)場承包商；無論是戰(zhàn)略、戰(zhàn)役還是戰(zhàn)術(shù)級軍事物流）。

（2）反應(yīng)。此時，這些相關(guān)的單位就成了可能提供相應(yīng)保障的供應(yīng)節(jié)點。他們會以自動方式或手工方式做出回應(yīng)，而信息管理系統(tǒng)能夠根據(jù)距離、運輸工具、所需時間、任務(wù)優(yōu)先順序等變數(shù)，確定由哪些部隊來滿足這一申請最為合適，為指揮員做出保障決策提供參考依據(jù)。

（3）實施。一旦確定并發(fā)出保障需求，能夠滿足其需求的單位就會為其提供油料保障。針對這一具體保障事件，兩個單位就構(gòu)成了保障與被保障的關(guān)系。依照效果最優(yōu)原則，是配送還是自領(lǐng)，采用空中、地面或管線運輸，這些具體保障細(xì)節(jié)則由相關(guān)單位經(jīng)過平等協(xié)商后，視情況而定。

（4）持續(xù)。提供保障的這個單位，當(dāng)因行動任務(wù)需要也發(fā)生了油料短缺，它也按這一機(jī)制運作，直至向后延伸到本土保障基地和生產(chǎn)商那里。同理，各個單位都會根據(jù)任務(wù)需要和所擁有資源狀況，按此機(jī)制對各類軍事物流需求項目組織保障。通過這種運作方式，就構(gòu)成了一個自主協(xié)調(diào)、實時互動的軍事物流網(wǎng)絡(luò)，能夠解決應(yīng)急和持續(xù)補(bǔ)給問題。

4.4 感知-反應(yīng)型軍事物流模式的基礎(chǔ)條件

感知-響應(yīng)型軍事物流的基礎(chǔ)條件包括技術(shù)、體制、機(jī)制、人員等各種條件，需要按照感知-響應(yīng)型軍事物流的基本需求進(jìn)行整合[4]。

（1）感知條件。作戰(zhàn)、后勤部隊都要配有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，大多數(shù)軍事成品裝備、系統(tǒng)甚至作戰(zhàn)人員都要配備相應(yīng)的裝置，以感知部件故障或消耗品狀況。各類勤務(wù)、運輸資產(chǎn)、工具設(shè)施等后勤資源，要擁有相應(yīng)的電子產(chǎn)品代碼，安裝射頻識別裝置，生成可在全球各地訪問的數(shù)據(jù)庫。

（2）反應(yīng)條件。各軍種的物流、作戰(zhàn)、情報系統(tǒng)能夠相互適應(yīng)、實現(xiàn)相互連接，形成以網(wǎng)絡(luò)為中心的信息基礎(chǔ)設(shè)施，并具有安全可靠性。要擁有一個共同的作戰(zhàn)與物流運作圖像，擁有自動化的決策輔助工具，能夠共享知識、信息、數(shù)據(jù)、狀態(tài)。

（3）協(xié)作條件。要在物流領(lǐng)域指定“代理人”，能夠代表指揮員的意圖，確保計劃、命令、任務(wù)、使命、效果相統(tǒng)一。與制造商、供應(yīng)商、承包商簽訂協(xié)議，實現(xiàn)前方基地與持續(xù)保障基地的無縫隙鏈接，使效果點至工廠的直接聯(lián)系更加暢通。

（4）素質(zhì)條件。軍事物流人員，尤其是軍事物流指揮員、參謀和管理人員，在現(xiàn)行條令條例要求具備的能力基礎(chǔ)上，需要具備一些新的核心能力。例如，高度分散條件下的決策能力，局部的自我協(xié)調(diào)能力；能夠?qū)⒁豁棙I(yè)務(wù)設(shè)計成一個系統(tǒng)，運用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理。

[1]王宗喜，徐東.軍事物流學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.461-463.

[2]徐克洲，李佳.美軍感知與反應(yīng)后勤理論探析[J].外國軍事后勤，2007,（6）：54-55.

[3]蔣林華，方匯遠(yuǎn).“感知與反應(yīng)”型應(yīng)急物流模式分析[J].軍事經(jīng)濟(jì)研究，2008,（2）：39-40.

[4]商世民.美軍感知與響應(yīng)后勤理念及運作[J].外國軍事學(xué)術(shù)，2007,（9）：75-76.

Study on the WSN-based Sense-response Military Logistics Mode

HUANGQi-zhi,HAO Jian-sheng,CHENQi
（Department of Automobile Transport Command,Academy of Military Transportation,Tianjin 300161,China）

The paper introduces the basic concept,characteristics,and main contents of the sense-response military logistics mode and then focuses on the principles and methods for its establishment and the basic conditions and analytical methods for its running.

wireless senser network;sense-response military logistics;mode

E234

A

1005-152X（2011）03-0133-03

10.3969/j.issn.1005-152X.2011.03.043

2010-12-20

黃琦志（1968-）,男，江西吉安人，工學(xué)碩士，副教授，大校,主要研究方向:軍事物流信息化。