美國軍事物聯(lián)網(wǎng)及應(yīng)用

張余清+劉志遠(yuǎn)

摘 要：當(dāng)世界進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)信息時代，美軍深刻認(rèn)識到網(wǎng)絡(luò)將會是未來戰(zhàn)場重要的決勝利器，物聯(lián)網(wǎng)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用是軍隊未來作戰(zhàn)取勝的關(guān)鍵。在軍事物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展過程中，美軍面臨非常大的困難與挑戰(zhàn)，但是軍事物聯(lián)網(wǎng)在美國軍隊的各個方面都得到了廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：美國；軍事物聯(lián)網(wǎng)；應(yīng)用；信息

中圖分類號：TP11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）02-0-03

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)最簡單的想法就是實現(xiàn)日常生活物體或裝置（可稱為對象）與網(wǎng)絡(luò)的連接。但物聯(lián)網(wǎng)真正的目的并非只是進(jìn)行對象與網(wǎng)絡(luò)的簡單連接，其最終目的在于使連網(wǎng)對象具有智能識別或者互聯(lián)互通的功能。為了實現(xiàn)該目標(biāo)，這些對象必須嵌入或配備電子組件、軟件、傳感器及網(wǎng)絡(luò)裝置等，通過上述配備與裝置的運行，讓對象可以進(jìn)行信息收集與處理。特別是通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行對象與網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通與遠(yuǎn)程控制，快速、有效地下達(dá)正確的指令與動作。

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用非常廣泛，目前物聯(lián)網(wǎng)已應(yīng)用在通信、醫(yī)學(xué)、智慧家庭、智慧電網(wǎng)、自動化建筑與汽車等領(lǐng)域，通過網(wǎng)絡(luò)與對象的連接，大幅度提高了管理效率和安全性。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示意圖如圖1所示。

1 軍事物聯(lián)網(wǎng)的概念

1996年世界進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)信息時代，美軍深刻認(rèn)識到網(wǎng)絡(luò)將會是未來戰(zhàn)場重要的決勝利器，因此在當(dāng)年提出了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)先發(fā)展的決策，目的是全力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，并將該技術(shù)與武器系統(tǒng)相結(jié)合。當(dāng)時美軍希望通過網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建立形成決策圈，并將其應(yīng)用在情報采集與后勤供應(yīng)等行動中，以方便軍事決策者正確、快速的下達(dá)指令，提高軍事行動的效率，后來又將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展擴(kuò)大至通信、網(wǎng)絡(luò)傳輸與信息處理等領(lǐng)域，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全面運用。

美軍目前規(guī)劃以現(xiàn)行的軍用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施為中心，把陸、海、空軍與國土安全部門所收集的信息通過網(wǎng)絡(luò)連接的方式傳送至軍方信息中心或云端作戰(zhàn)中心進(jìn)行分析與儲存，然后再利用信息分析的結(jié)果進(jìn)行相關(guān)軍事行動。美國軍事物聯(lián)網(wǎng)使用環(huán)境如圖2所示。陸、海、空軍與國土安全部門可以看成被連接的對象，采集信息與情報，通過網(wǎng)絡(luò)連接，將采集的信息與情報進(jìn)行儲存與分析，方便終端使用者（美國國防部）依據(jù)這些信息與情報以及結(jié)果進(jìn)行后續(xù)動作與指令。

許多人會將軍用穿戴式裝置與軍事物聯(lián)網(wǎng)畫上等號，雖然兩者之間有相似之處，但嚴(yán)格來說，穿戴式裝置與物聯(lián)網(wǎng)屬于不同的技術(shù)。以美軍為例，目前許多軍用穿戴式裝置將傳感器與軍用頭盔或軍服相結(jié)合，對士兵的生理體征狀況進(jìn)行測量與監(jiān)控。此外，許多穿戴式計算機(jī)可以配戴在士兵身上，遠(yuǎn)程操控?zé)o人系統(tǒng)，而這些都僅僅是單純的監(jiān)控與操作。通過比較可以看到，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要借助整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接人或?qū)ο螅ㄟ^傳感裝置收集信息，但收集的信息需要經(jīng)分析處理后再傳遞給人或?qū)ο螅赃M(jìn)行后續(xù)有效的動作。因此，穿戴式裝置的功能比物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)狹窄，通過穿戴式裝置收集的信息并沒有進(jìn)行智能分析，也無法與更多的人員或?qū)ο筮M(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，因此無法實現(xiàn)更有效的管理與跟蹤。

2 軍事物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

據(jù)美國國防部的規(guī)劃，美軍物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將會被應(yīng)用在飛機(jī)、地面車輛、船艦、太空飛行器及其他武器系統(tǒng)。無論這些武器系統(tǒng)的大小，是否需要人工操控，都可以進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的連接。但將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在國防科技領(lǐng)域，仍有許多困難與挑戰(zhàn)需要克服，包括系統(tǒng)安全性與隱私權(quán)問題，大數(shù)據(jù)儲存與分析技術(shù)以及構(gòu)建智能與可程序化的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，都是美國國防部關(guān)心的重要物聯(lián)網(wǎng)研究課題。若將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用在軍事方面，美軍會實際考慮物聯(lián)網(wǎng)在戰(zhàn)場上的實際使用環(huán)境以及對于戰(zhàn)爭型態(tài)的影響。以往總認(rèn)為行動成敗的關(guān)鍵可能取決于指揮官對于戰(zhàn)場實際狀況的了解與臨場應(yīng)變能力。但是未來戰(zhàn)場部隊裝備的完好性、安全性與機(jī)動性才是決勝的關(guān)鍵。利用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，各式軍用卡車和裝甲車輛可以裝載各式車用傳感器，通過傳感器的監(jiān)測，可以清楚了解每臺車輛的油料數(shù)量、輪胎壓，甚至是發(fā)動機(jī)的壽命，通過智能型手機(jī)的軟件連接，可以顯示各車輛的狀況，提早警示何時需要補(bǔ)充油料，或是哪一臺車輛的輪胎壓異常，需要進(jìn)行維修與更換。也可以通過計算機(jī)的連接，知道上述車輛的油料更換與輪胎檢修是由哪位士兵負(fù)責(zé)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)任何狀況時，通過對象收集的信息與需求傳遞給負(fù)責(zé)人員，即可迅速完成所需工作，減少在戰(zhàn)場上因為車輛與部件疏于保養(yǎng)或維修造成士兵傷亡的風(fēng)險。此外，許多生物型傳感器也可以佩戴在戰(zhàn)士的軍裝上，實時測量每一位士兵的生理體征狀況，如體溫、心跳、血壓與腎上腺素等指標(biāo)，并且可以警示有狀況的戰(zhàn)士與所處位置，當(dāng)醫(yī)護(hù)人員收到上述警示信息時立即前往救護(hù)。早期的救護(hù)可將傷亡降至最低，這樣可以大幅提高戰(zhàn)場的戰(zhàn)斗效率與成功機(jī)率。

在國防使用環(huán)境中，軍事物聯(lián)網(wǎng)可以應(yīng)用在人員、環(huán)境觀察、武器、自動系統(tǒng)、后勤與設(shè)施管理等方面，如圖3所示。

（1）人員應(yīng)用方面包括戰(zhàn)術(shù)通信與生命體征監(jiān)控；

（2）環(huán)境觀察應(yīng)用方面包括定位系統(tǒng)、數(shù)字地圖、部隊追蹤與危險偵測；

（3）武器系統(tǒng)應(yīng)用方面包括引導(dǎo)系統(tǒng)與無人系統(tǒng)；

（4）自動化系統(tǒng)應(yīng)用包括感測預(yù)防與各式機(jī)器人的自動化應(yīng)用；

（5）后勤供應(yīng)保障應(yīng)用包括預(yù)測維修與供應(yīng)管理；

（6）設(shè)施管理應(yīng)用包括能源管理與廢棄物管理系統(tǒng)。

3 軍事物聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)

美國戰(zhàn)略與國際研究中心研究人員表示，在軍事物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展過程中，美國國防部所遭遇的困難與挑戰(zhàn)非常大，主要存在9個方面的問題。

3.1 數(shù)據(jù)輸入未完全自動化

目前許多軍事數(shù)據(jù)仍然需要人工輸入，特別是后勤供應(yīng)工作。雖然美軍使用無線射頻識別技術(shù)，加快了后勤供應(yīng)的效率與速度。但若遇到系統(tǒng)故障，或沒有配備識別系統(tǒng)的倉庫，很多工作還是依靠人工進(jìn)行，而這也意味著人工數(shù)據(jù)輸入勢必會產(chǎn)生人為錯誤。事實上，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)也將面臨相同的狀況，由于許多信息無法自動感知與輸入，通過人工輸入后，即便系統(tǒng)可以連接對象或人員，也可能因為人為輸入的錯誤衍生錯誤動作與指令。

3.2 信息分析處理的限制

使用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，對象可以利用嵌入式傳感器收集大量的信息或數(shù)據(jù)。但是目前最大的問題就是大量收集的信息都未經(jīng)處理，無法與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)連接。即便有些信息可以由人工進(jìn)行分析與處理，也需要花費大量的時間，因此無法通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)實時的反應(yīng)與動作。而無法實時分析的數(shù)據(jù)信息都無法使用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

3.3 武器系統(tǒng)未自動化操作

自動化是物聯(lián)網(wǎng)非常重要的因素，目前許多美軍的武器系統(tǒng)仍然無法完成全面的自動化操作。例如許多裝備的無人系統(tǒng)雖號稱“無人”，但都需要遠(yuǎn)程人員操作遙控系統(tǒng)，若未來能將武器系統(tǒng)完全自動化，不但可以減少人為操作的失誤，還能增加與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的兼容性，提高使用效率。

3.4 網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備不兼容

美軍使用的許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都由不同的承包商制造，缺乏一套完善與統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備系統(tǒng)。不同的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備系統(tǒng)可能需要使用不同的輸入接口，缺乏硬件系統(tǒng)設(shè)備的兼容性。

3.5 網(wǎng)絡(luò)信息安全有漏洞

軍事物聯(lián)網(wǎng)可以獲取、傳送軍隊的部署、撤離與機(jī)動等各種機(jī)密信息，信息交換非常頻繁、廣泛。因此，如何做好信息安全工作顯得非常重要。信息安全工作包括網(wǎng)絡(luò)安全與人員管理。由于許多網(wǎng)絡(luò)存在安全漏洞，因此敵人的網(wǎng)絡(luò)部隊往往便趁機(jī)而入，侵入計算機(jī)系統(tǒng)，竊取信息與情報。此外，目前隸屬美國國防部的人員，包括軍人、文職、后備役以及其它相關(guān)人員，已超過三百萬人，對于如此龐大的組織，要確保信息安全非常困難。雖然通過不斷的信息安全訓(xùn)練與教育可以達(dá)到一定的效果，但只要存在少數(shù)不法分子或一些無心的錯誤，都可能造成嚴(yán)重的信息安全問題。

3.6 系統(tǒng)易遭電子戰(zhàn)攻擊

大部分物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)都會通過無線傳輸技術(shù)進(jìn)行信息傳送，但這些信息可能會被敵人攔截，暴露軍隊的行蹤或者直接進(jìn)行阻塞，導(dǎo)致信息無法傳送。因此，如何加強(qiáng)信息傳輸?shù)陌踩允擒娛挛锫?lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。

3.7 存在技術(shù)限制與不足

目前，美軍強(qiáng)調(diào)仍然需要加強(qiáng)連接性、數(shù)字信號分析與軟件通用性三方面技術(shù)：

（1）在連接性技術(shù)方面，希望健全網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)施來提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩裕?/p>

（2）在數(shù)字信號分析方面，由于物聯(lián)網(wǎng)需要接收傳感單元的信號并進(jìn)行實時分析，所以必須強(qiáng)化數(shù)字信號分析技術(shù)，以應(yīng)對巨大的信號分析需求；

（3）在軟件通用性方面，要確保所有的軟件系統(tǒng)都能夠兼容，特別是現(xiàn)在許多軟件需要搭配硬件設(shè)備，因此要建立硬件標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，提高軟硬件的兼容性。

3.8 先期研發(fā)投入資金過高

美軍在發(fā)展軍事物聯(lián)網(wǎng)過程中遇到的最大困難是經(jīng)費問題。研究計劃都需要研究經(jīng)費的支持才能順利進(jìn)行。對于開發(fā)軍事物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)而言，所需經(jīng)費非常龐大，因此美國國防部是否愿意在現(xiàn)階段投入大量的經(jīng)費來研發(fā)“未來”才可能用得到的技術(shù)，仍然是一個未知數(shù)。

3.9 知識產(chǎn)權(quán)與技術(shù)輸出控制

知識產(chǎn)權(quán)也是民間企業(yè)是否愿意參與軍事物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)與建設(shè)的關(guān)鍵因素之一。對于民間研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)而言，其最終目的在于獲得商業(yè)利益，若將開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)轉(zhuǎn)讓或銷售給其它企業(yè)，則可以獲得較高的技術(shù)轉(zhuǎn)讓費用與銷售費用。相較而言，若將相同的技術(shù)轉(zhuǎn)讓給國防軍事單位，獲得的利益則非常有限。此外，技術(shù)的輸出許可也是造成美國民間企業(yè)不愿與美國國防部合作的原因之一。美軍使用的任何軍事技術(shù)都將會被美國國防部歸類為軍用技術(shù)或軍民通用技術(shù)，而這些技術(shù)若要輸出海外，則必須要獲得輸出許可證明。就民間研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)而言，若受限于國防科技與設(shè)備輸出管制，將會嚴(yán)重影響公司的商業(yè)利益，嚴(yán)重影響、挫傷民間企業(yè)投入軍事物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)的積極性。

4 結(jié) 語

目前全世界都在關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用，雖然物聯(lián)網(wǎng)并非全新發(fā)明的技術(shù)，而是將傳感技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與智能分析等技術(shù)進(jìn)行整合與應(yīng)用。許多國際知名產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)都預(yù)測，物聯(lián)網(wǎng)對象每年都會大幅增加。到2020年，全世界大約會有300至500億個對象與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，除可以進(jìn)行傳感與信息收集外，還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與行動規(guī)劃，更可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對象與對象的連接來下達(dá)正確的指令與動作，其巨大的商機(jī)不言可喻。未來，物聯(lián)網(wǎng)潛力巨大，可以應(yīng)用在政府組織、軍事國防、健康管理、倉儲管理、交通運輸、通信工程與能源開采、產(chǎn)品制造與供應(yīng)運送等領(lǐng)域，每年全球可以創(chuàng)造的商機(jī)高達(dá)數(shù)十兆美元。尤其是后續(xù)分析所獲得的數(shù)據(jù)，除了可進(jìn)行管理與供應(yīng)工作的參考外，更可衍生出許多創(chuàng)新服務(wù)與商業(yè)模式。雖然軍事物聯(lián)網(wǎng)所面臨的困難與挑戰(zhàn)比企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)高，但是美國國防部仍在積極規(guī)劃布局，以期提高軍隊的作戰(zhàn)能力，減少人員傷亡。相信在不久的將來，軍事物聯(lián)網(wǎng)在美國軍隊的各個方面都將得到廣泛的應(yīng)用。

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