智慧軍營研究現(xiàn)狀與關鍵技術分析

鄭建明，李祎航

（吉林化工學院信息與控制工程學院，吉林吉林 132022）

0 前言

物聯(lián)網的誕生，徹底改變了計算機網絡現(xiàn)狀，極大地改變了原有的模式。物聯(lián)網將許多零散服務整合起來，是一種具有革命性意義的技術。其核心意思是將人-物更加精細地聯(lián)合起來，達到一種智慧的狀態(tài)，從而實現(xiàn)更精準、實時的管控[1]。信息化高速建設的今天，軍營作為一個特殊的集體，更應該抓住信息化的潮流，進行向信息化、智能化的轉型。傳統(tǒng)的軍營管理模式已經不能適應時代的發(fā)展，未來的軍營一定是信息化、數(shù)字化、智能化、高效化的。現(xiàn)在物聯(lián)網技術正逐步運用到軍營建設中，其重要地位不言而喻。

1 研究現(xiàn)狀

國外一些發(fā)達國家，尤其是美國在數(shù)字化營區(qū)和信息化戰(zhàn)場方面都實現(xiàn)了重大突破。隨著信息技術飛速發(fā)展和一些新技術不斷產出，國外發(fā)達國家及時將新技術與數(shù)字化營區(qū)相結合，明顯地提升了管理水平和管理效率，逐漸向數(shù)字化進行變革。隨著國外智慧營區(qū)建設如火如荼地進行，國內智慧營區(qū)建設也緊隨其后，積極開展數(shù)字化研究。從2012年起，按照現(xiàn)代營房的理念和建設要求同步開展數(shù)字營區(qū)建設。因此在之后很長一段時間內，國內數(shù)字營區(qū)建設將進入全面加速建設時期。

2 智慧軍營基本體系架構

智慧營區(qū)的建設是以物聯(lián)網為基礎，利用各類傳感器達到感知接受目的實現(xiàn)萬物互聯(lián)，其中包含眾多技術和應用領域，需要一個統(tǒng)一的框架進行梳理和引導。根據(jù)網絡通信結構和軍營實際需求將智慧營區(qū)大體分為三層體系架構：感知層、網絡傳輸層和應用層。

2.1 感知層

感知識別層涉及智慧軍營的基礎設施建設，主要是通過各中監(jiān)控、感知、定位設備，如攝像頭、傳感器、條形碼、射頻識別和全球定位系統(tǒng)來識別目標物體來實現(xiàn)對營區(qū)重要戰(zhàn)備裝備、后勤資源、人員管控、設備維修、營區(qū)實時狀況的信息實時采集。

如通過對槍支裝備GPS定位技術、射頻標簽技術等，對槍支狀態(tài)實時采集監(jiān)控和位置定位，可以實現(xiàn)對槍支情況及時更新和更安全高效的管理。對營區(qū)周圍環(huán)境裝備智能傳感器類實時采集越界報警等異?？梢尚畔ⅰＷ詈笸ㄟ^無線、有線等通信方式實時上傳數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)上傳后進行篩選過濾等智能處理達到管理平臺，平臺對得到數(shù)據(jù)采取下一步指示達到協(xié)同綜合控制。感知層似于人體中的感覺器官，是最基礎也是重要的一環(huán)，需要大量的組件進行配置。

2.2 網絡傳輸層

網絡傳輸層為整個系統(tǒng)的通訊傳輸平臺，是承載各類數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W絡。通過軍用衛(wèi)星、短波、超短波等軍用專網將信息接入系統(tǒng)。網絡傳輸層可以看作個人與部隊，部隊與部隊之間連接的橋梁。同時軍用通信網絡與普通民用傳輸網絡不同，需要更高的保密性、穩(wěn)定性、抗干擾性和被破壞重組性，要對信息進行分級處理，不同級別的人接觸到不同級別的保密信息。

2.3 應用層

應用層主要用于應用支撐層，并用于處理各種初始數(shù)據(jù)，提供用戶所需的各種應用功能，基本為使用可以實施人機交互的系統(tǒng)或者平臺。應用層算法和軟件為主體，而數(shù)據(jù)主要通過云計算進行收集和存儲，深度挖掘數(shù)據(jù)，過濾掉一些無效重復信息，提升數(shù)據(jù)的可讀性、有效性，提供優(yōu)化后的數(shù)據(jù)。應用層服務包含可視化指揮、警衛(wèi)、交通管理、監(jiān)控、勤務管理、視頻監(jiān)控以及數(shù)據(jù)評估、模擬協(xié)同等功能的大型的信息處理中心，如圖1所示。

圖1 智慧軍營體系架構

3 智慧營區(qū)系統(tǒng)設計

Browser/Server結構和Client/Server模式是當今兩大主流開發(fā)體系。現(xiàn)在大量的程序都采用BS結構進行開發(fā)，因為BS結構維護簡單、成本低、分布性強。系統(tǒng)軟件主要由客戶端，Web服務器和數(shù)據(jù)庫服務器組成。主要流程是客戶通過網頁客戶端發(fā)送請求到Web服務器，服務器對請求進行判斷或者和數(shù)據(jù)庫服務器進行交互最后再將數(shù)據(jù)返回到客戶端進行展示。

3.1 網頁客戶端

客戶端網頁開發(fā)主要由HTML超文本鏈接語言、JavaScript腳本語言、CSS級聯(lián)樣式表技術組成，這三種語言是網頁開發(fā)的基礎。目前前端開發(fā)主要采用Angular、react、vue三大框架，框架對三大語言經行封裝，簡化了開發(fā)，讓操作更簡潔，使程序員更專注于業(yè)務邏輯開發(fā)，省去一些復雜煩瑣的配置。三大框架中Vue框架實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)綁定，有更靈活、簡單API接口，相比于其他框架更輕便且易上手。

3.2 服務器端

目前，大多數(shù)網站、信息平臺和公司都在使用Java應用，Java已經成為最流行的編程語言，可以使用Java為服務器端編程語言。Java在開發(fā)中主要使用三大主要框架：spring、springmvc、mybatis進行整合開發(fā)，是標準的MVC設計模式。主要將程序分為視圖層、控制層、服務層和dao層。

4 智慧軍營關鍵技術

4.1 智慧營區(qū)計算模式

智慧營區(qū)建設首先要獲得營區(qū)全方面的信息，需要借助眾多傳感器收集的大量數(shù)據(jù)，同時再對不同對象間的數(shù)據(jù)進行融合感知，需要系統(tǒng)具有非常強大的計算能力和數(shù)據(jù)分析處理能力。隨著傳感器技術的快速發(fā)展和一些數(shù)據(jù)實時性要求較高的特點，邊緣計算模式正好可以滿足需要。

云計算首先通過終端設備實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的收集，利用網絡層傳輸?shù)皆贫诉M行下一步理通過一些大型計算機和特殊算法處理，最后實現(xiàn)對操作對象的控制。

邊緣計算指在靠近物聯(lián)網中物或數(shù)據(jù)源頭的網絡邊緣側，融合網絡、計算、存儲和應用核心能力的開放平臺就近提供邊緣智能服務，以滿足行業(yè)數(shù)字化在業(yè)務實時、業(yè)務智能、數(shù)據(jù)聚合與互操作、安全與隱私保護等方面的需求，如圖2所示。

圖2 “云＋邊”混合型智慧營區(qū)物聯(lián)網計算應用架構

4.2 感知與識別技術

感知與識別技術是整個智慧營區(qū)最底層的一環(huán)，負責采集信息。包括傳感器技術、RFID、地理定位系統(tǒng)、遙測遙感技術來實現(xiàn)對營區(qū)的動態(tài)監(jiān)控和安全預警。

傳感器技術主要作用就是將外界信號變換為可以直接測量的信號，主要由傳感器單元、處理器單元、通信單元和電源單元組成。傳感器單元主要由傳感器和模數(shù)轉換器組成。傳感器根據(jù)應用場景和功能可分為聲、震動、紅外、電磁、雷達、光電等探測手段。

自動識別營區(qū)中典型應用，自動識別是以計算機和通信技術相結合的一項高新技術，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動識別、采集并由計算機進行處理，解決計算機應用中數(shù)據(jù)處理慢、出錯率高的問題。經過幾十年發(fā)展，已經在人們生活中得到廣泛應用。目前營區(qū)常用到的技術有：條形碼技術、RFID技術、有源式電子標簽、無源式電子標簽、半有源式電子標簽、磁識別技術和生物特征識別技術。

5 結論

智慧營區(qū)是軍營向數(shù)字化轉型必然的趨勢，未來的戰(zhàn)爭也一定是信息化的戰(zhàn)爭，誰掌握了信息，誰就掌握了戰(zhàn)場主動權。本文主要介紹了智慧軍營的體系框架和關鍵技術，但保密工作也是十分重要的，建設過程中要確保安全可靠的前提下進行下一步建設和探索。