物聯(lián)網(wǎng)背景下的武器裝備綜合保障分析

周昌偉，詹少坤，霍禮壯

（北京航天長(zhǎng)征飛行器研究所，北京 100076）

當(dāng)前，我國(guó)武器裝備的信息化程度已經(jīng)大大提升，這對(duì)武器裝備綜合保障也提出了更高要求，需要達(dá)到更高的智能化、信息化水平。由于現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)復(fù)雜多變，戰(zhàn)場(chǎng)空間廣闊，物資消耗巨大，部隊(duì)迫切需要實(shí)時(shí)掌握整個(gè)裝備供應(yīng)鏈上物資的分布情況，以便及時(shí)作出快速反應(yīng)。隨著近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，其在軍事領(lǐng)域體現(xiàn)出很高的應(yīng)用價(jià)值，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)我軍武器裝備綜合保障水平的進(jìn)步，是有效提升我軍戰(zhàn)斗力的重要機(jī)遇。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)就是通過射頻識(shí)別（RFID，Radio Frequency Identification）等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展，其用戶端不僅包括人，還包括物品，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了人與物品及物品之間信息的交換和通信。

物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息技術(shù)革命。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)物流、城市管理、能源電力、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域，涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的各方面。

物聯(lián)網(wǎng)典型體系架構(gòu)分為三層，自下而上分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，具體如圖1所示。

感知層是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)，包括各種傳感器、RFID等數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及數(shù)據(jù)接入網(wǎng)關(guān)之前的傳感器網(wǎng)絡(luò)，主要用于識(shí)別和采集物理世界中發(fā)生的事件和數(shù)據(jù)，包括各類物理量、標(biāo)識(shí)、音頻和視頻數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)“物”的認(rèn)識(shí)與感知。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)圖

網(wǎng)絡(luò)層是建立在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的融合網(wǎng)絡(luò)，主要用于對(duì)感知層和應(yīng)用層之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞。網(wǎng)絡(luò)層通過各種接入設(shè)備與移動(dòng)通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸、初步處理、分類、整合等。

應(yīng)用層主要包括云計(jì)算、云服務(wù)和模塊決策，其功能有兩方面，一是完成感知數(shù)據(jù)的管理和處理，二是將這些數(shù)據(jù)與各行業(yè)信息化需求相結(jié)合，通過現(xiàn)有的手機(jī)、電腦等終端實(shí)現(xiàn)廣泛的智能化應(yīng)用解決方案。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的目的。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)外武器裝備保障方面的應(yīng)用情況

1991年，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍向海灣地區(qū)運(yùn)送了約4萬(wàn)個(gè)集裝箱，由于標(biāo)識(shí)不清，造成大量物資在戰(zhàn)場(chǎng)上滯留，美軍不得不打開清點(diǎn)其中的2.5萬(wàn)個(gè)集裝箱。直到戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束，還有8000多個(gè)集裝箱沒有投入使用，粗放式的聯(lián)勤保障直接造成幾十億美元的經(jīng)濟(jì)損失。2003年，伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)期間，美軍利用RFID技術(shù)建立了全資產(chǎn)可視化系統(tǒng)，將運(yùn)往戰(zhàn)區(qū)的每個(gè)集裝箱都加裝了無(wú)線射頻芯片，實(shí)現(xiàn)了對(duì)裝備物資的全程跟蹤和靈活調(diào)配，消除了超額的后勤補(bǔ)給，實(shí)現(xiàn)了由“儲(chǔ)備式保障”到“配送式保障”的轉(zhuǎn)變。與海灣戰(zhàn)爭(zhēng)相比，伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)美軍戰(zhàn)略支援裝備動(dòng)員量減少了89%，戰(zhàn)役裝備儲(chǔ)備減少了75%。

當(dāng)今世界各軍事強(qiáng)國(guó)都十分重視并積極探索物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在武器裝備綜合保障上的應(yīng)用，具體包括：利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)在準(zhǔn)確的時(shí)間、地點(diǎn)向作戰(zhàn)部隊(duì)提供適量的裝備與補(bǔ)給，避免多余物資涌入作戰(zhàn)區(qū)域，造成不必要的混亂和浪費(fèi)；同時(shí)，通過嵌入在各類裝備和武器平臺(tái)上的信息傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)獲取戰(zhàn)場(chǎng)后勤需求，并根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)修改保障方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)保障系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的武器裝備綜合保障系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的武器裝備綜合保障體系結(jié)構(gòu)

按照經(jīng)典的物聯(lián)網(wǎng)分層模型，結(jié)合武器裝備綜合保障的實(shí)際需求和應(yīng)用環(huán)境，基于物聯(lián)網(wǎng)的武器裝備綜合保障體系結(jié)構(gòu)可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三個(gè)層次，具體見圖2所示。

圖2 基于物聯(lián)網(wǎng)的武器裝備綜合保障體系結(jié)構(gòu)圖

感知層由各種傳感器、電子標(biāo)簽、網(wǎng)關(guān)、智能終端等組成，利用智能裝備收集信息、識(shí)別物資,并將信息傳輸至網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層通過軍用有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，傳輸和處理從感知層得到的信息,并在云計(jì)算等平臺(tái)的強(qiáng)大支撐下,形成一個(gè)快速、穩(wěn)定、可靠的軍用物聯(lián)傳感網(wǎng)絡(luò)。在軍用物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層給出了全面的武器裝備綜合保障應(yīng)用解決方案,如信息化物資補(bǔ)給、裝備綜合實(shí)時(shí)維修和裝備保障綜合集成決策等。依托物聯(lián)網(wǎng)可以將武器裝備綜合保障的所有要素，如保障設(shè)施、裝備物資、作戰(zhàn)部隊(duì)、后勤保障人員、指揮中心等，整合成一個(gè)互聯(lián)互通、高度網(wǎng)絡(luò)化信息化的有機(jī)整體。

3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的武器裝備綜合保障關(guān)鍵技術(shù)

（1）物資識(shí)別與編目技術(shù)。軍用物資的識(shí)別是物聯(lián)網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)信息交互的基礎(chǔ)，涉及RFID技術(shù)、激光掃描技術(shù)等，其中RFID技術(shù)最關(guān)鍵。RFID是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，利用射頻電子設(shè)備產(chǎn)生的射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取對(duì)象信息數(shù)據(jù)，并且可以通過讀寫設(shè)備更新對(duì)象信息。

軍用物資編目是通過對(duì)物資進(jìn)行合理分類，統(tǒng)一賦予每件軍用物品唯一的標(biāo)識(shí)碼，統(tǒng)一構(gòu)建包含產(chǎn)品基本標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、供應(yīng)商數(shù)據(jù)等的信息資源庫(kù)，為軍用物資在生產(chǎn)、采購(gòu)、運(yùn)輸存儲(chǔ)、配送使用等各環(huán)節(jié)的自動(dòng)識(shí)別、數(shù)據(jù)檢索與交換提供支撐和服務(wù)。

（2）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)依靠部署在裝備、車輛、倉(cāng)庫(kù)及使用環(huán)境中的傳感器實(shí)現(xiàn)信息感知和數(shù)據(jù)處理，并通過移動(dòng)通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等傳輸方式實(shí)現(xiàn)信息傳遞和交互。每個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可根據(jù)相應(yīng)程序算法進(jìn)行獨(dú)立響應(yīng)或?qū)?shù)據(jù)傳輸至控制中心以實(shí)現(xiàn)智能決策控制。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)人與人、物與物、人與物之間的全面互聯(lián)交互，具有短距離、低功耗、自組織等特點(diǎn)。

（3）信息處理技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是巨大的感知傳感網(wǎng)絡(luò)，將獲取的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，最后為決策系統(tǒng)提供依據(jù)。這些都需要數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、智能信號(hào)處理技術(shù)、云計(jì)算及人工智能理論等作為支撐。

（4）物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)技術(shù)?；谖锫?lián)網(wǎng)的武器裝備綜合保障系統(tǒng)需要處理海量的物聯(lián)網(wǎng)感知層設(shè)備的接入和采集的數(shù)據(jù)，必須將數(shù)據(jù)處理、設(shè)備接入等公共能力統(tǒng)一以平臺(tái)的方式構(gòu)建，從而減少系統(tǒng)重復(fù)性建設(shè)，提高裝備保障物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。因此，必須研發(fā)一系列基礎(chǔ)支撐開發(fā)平臺(tái)，包括系統(tǒng)開發(fā)程序平臺(tái)、應(yīng)用程序平臺(tái)、各種嵌入式程序集、服務(wù)程序集等。這些基礎(chǔ)開發(fā)平臺(tái)在整個(gè)裝備保障物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中，發(fā)揮了基礎(chǔ)性的工具作用。

3.3 基于物聯(lián)網(wǎng)的武器裝備綜合保障需要重點(diǎn)解決的問題

裝備保障物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，具有科技含量高、投資規(guī)模大、建設(shè)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，在其建設(shè)過程中，需要重點(diǎn)解決下面幾個(gè)問題。

（1）做好頂層設(shè)計(jì)。裝備保障物聯(lián)網(wǎng)的頂層設(shè)計(jì)，就是從軍隊(duì)信息化建設(shè)的戰(zhàn)略高度對(duì)裝備保障物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展做出科學(xué)論證和總體規(guī)劃。對(duì)裝備保障物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的指導(dǎo)思想、目標(biāo)原則、方法步驟及階段性任務(wù)，都應(yīng)嚴(yán)格論證，確保裝備保障物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)有計(jì)劃、分步驟的協(xié)調(diào)發(fā)展。（2）加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備建設(shè)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在武器裝備綜合保障上的推廣應(yīng)用涉及眾多傳感器、無(wú)線通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)中心、軟件與系統(tǒng)開發(fā)。各種基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期過程，需要充分利用現(xiàn)有條件，在現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備不斷改造升級(jí)的基礎(chǔ)上，逐步建立完善裝備保障物聯(lián)網(wǎng)所需的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備。（3）加快技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定。建立基于物聯(lián)網(wǎng)的武器裝備綜合保障系統(tǒng)，必須先建立一套標(biāo)準(zhǔn)體系，包括裝備保障物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需要的軟件和硬件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，涉及互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、通用的數(shù)據(jù)接口、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)一的裝備身份標(biāo)識(shí)和編碼系統(tǒng)等。形成全軍統(tǒng)一的裝備保障物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，有助于裝備保障物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)協(xié)調(diào)一致向前發(fā)展。（4）強(qiáng)化信息安全管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一旦應(yīng)用于武器裝備綜合保障，其信息網(wǎng)絡(luò)的開放性和資源共享性會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的信息安全問題。為防止軍事信息被他人利用，應(yīng)強(qiáng)化裝備保障物聯(lián)網(wǎng)的信息安全管理，采取有效措施構(gòu)筑堅(jiān)固的信息網(wǎng)絡(luò)“屏障”，確保裝備保障物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)積極穩(wěn)妥、安全保密。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在國(guó)外武器裝備綜合保障方面的應(yīng)用情況，深入分析了基于物聯(lián)網(wǎng)的武器裝備綜合保障的體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)和需要重點(diǎn)解決的問題進(jìn)行了歸納總結(jié)?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)武器裝備綜合保障提出了更高要求，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立先進(jìn)的武器裝備綜合保障體系，能夠打破傳統(tǒng)低效率的武器裝備保障模式，從而適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)需求。