基于无线传感器网络（WSN）的感知—反应型军事物流模式研究

黄琦志，郝建生，陈 琪

（军事交通学院 汽车指挥系， 天津 300161）

基于无线传感器网络（WSN）的感知—反应型军事物流模式研究

黄琦志，郝建生，陈 琪

（军事交通学院 汽车指挥系， 天津 300161）

介绍了无线传感器网络的概念与感知-反应型军事物流的概念、特征和主要内容，重点阐述了基于无线传感器网络的感知-反应型军事物流模式的构建原则、构建方法、运行分析和基础条件。

无线传感器网络；感知-反应型军事物流；模式

1 引言

美军在《2020年联合构想》中明确提出未来信息时代战场的突出特点就是陆、海、空、天、电和信息的多维作战，作战行动在时间、空间和目的方面正变得更加分散，性质却日趋联合。网络中心战将成为未来信息化战场联合作战的高级形态，这种新的作战形式和部队编制给美军传统的军事物流带来了巨大的挑战。基于此，美军提出了以网络为中心的感知-反应型军事物流模式，而被美国《技术评论》列为未来改变人类生活的十大技术之首—无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）可以成为感知-反应型军事物流模式强有力的技术支撑。

2 无线传感器网络（WSN）概述

无线传感器网络是当前在国际上倍受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域，它是集信息采集、信息传输、信息处理于一体的综合智能信息系统，在军事国防、工农业、环境监测、危险区域远程控制等许多重要领域都有潜在的实用价值，被认为是21世纪产生巨大影响力的技术之一。

无线传感器网络（WSN）是通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送出去，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端。它是一种大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络，其中的节点是同构的、成本较低、体积较小、大部分节点不移动、被随意撒布在工作区域，要求网络系统有尽可能长的工作时间，同时它也是网络中心战的关键技术之一。

3 感知-反应型军事物流

3.1 感知-反应型军事物流基本概念与特点

（1）基本概念。感知-反应型军事物流是基于一种革命性的网络中心理念，它可以形成灵活的全维保障网络，针对不同的作战环境进行调整，提供精确的保障。其首要评判标准是速度和保障效果。它由一系列灵活适应、自动协调的物理及功能流程组成，因而能够预知各种变化，在战略、战役、战术层次上出色地完成作战保障工作，帮助C4ISR与作战和后勤在各个层次上实现协调一致。在该军事物流系统中，每个实体（无论是政府部门、军事单位还是企业）都既是潜在的需求者，也是潜在的补给者[1]。

（2）基本特点。感知-反应型军事物流具备以下特点：

①网络一体化。感知-反应型军事物流以网络为中心实施保障。通过无线传感器网络，将遍布在各个地方的物流资源整合在动态的保障网络中，使物流、作战、情报侦察与监视系统和指挥控制实现一体化，使各级指挥机构之间、军事部门与地方部门之间以及战场需求与保障之间的保障效能得到空前提高。

②体系稳定化。感知-反应型军事物流根据特定保障任务形成，由于网络上各个节点的职能和任务是依据具体环境而动态确定的，敌方难以对整个网络进行攻击，即使某个节点瘫痪，整个网络照样可以正常运行。网络体系的稳定性还使得指挥员能够快速做出决策，及时对作战任务的变化做出反应。

③保障实时化。感知-反应型军事物流能对实时的需求灵活作出反应，有效保障灵活的分布式作战。网络的适应性使人们能预见性地制定并不断调整物流保障决策，使作战的灵活性大大增强，危机管理更加有效，从而能实现对作战行动的无缝隙保障。

④综合能力化。感知-反应型军事物流是以网络为中心实施的物流保障，它强调以适应能力、自同步能力、快速反应能力和对战场态势的适时感知能力保障基于效果的网络中心战。这些能力的获得，依赖于C4ISR系统所提供的决策优势和通信系统的互操作性，依赖于构建新型指挥与控制关系，依赖于部队对后勤的信心，依赖于军事物流结构模块化，依赖于网络上的各个节点对态势的完全感知和对战场形势的相同感悟。因为只有具备对自身所处的位置、担负的任务、作战态势的适时感知能力，才能完成这种角色转换[2]。

由于具有了以上特点，感知-反应型军事物流能够更快地向作战指挥员提供更多适合当前战况的支援选择方案，从而成为作战部队的力量倍增器。

3.2 感知-反应型军事物流主要内容

（1）以网络为中心，实施军事物流保障，使物流、作战、情报侦察与监视系统和指挥控制系统实现一体化；以战略、战役、战术各个级别的探测感知为基础，快速反应并全面实施基于效能的作战与物流。

（2）提供终端对终端，包括在运物资在内的物流资源可视性，并针对反馈信息和经验，及时调整从工厂到用户的物流保障适应能力。在这种按功能组织的网络化结构下，所有部队既是潜在的物流消费者，同时也可为网内其他部队提供保障。针对外界环境的变化，要求进行动态同步的调整，对再补给、补给链和物流规划不断修正改进。

（3）军事物流必须预见所有各种潜在的作战行动方案，根据风险评估和风险缓解预测由此产生的成套的潜在的军事物流行动方案。军事物流要提供与之有关的认知性决策辅助程序，支持军事物流决策和作业，把军事物流职能与作战及情报职能整合到一起，为指挥决策提供前瞻性支持。采用认知决策工具和知识管理工具，使指挥员能够根据情况做出准确及时的军事物流保障决策，并制定出实际可行的军事物流行动方案。

（4）针对各种军事作战样式，从投入战斗到和平时期的驻屯、待命以及训练，从基础性设施建设，到科研和发展，以及物资采办与部队的保护等，要求必须做到快速反应、适时适量。

（5）为远距离适应性联合作战和基于效能的、分散的协同作战提供保障，通过灵活快速投送、机动基地和持续性补给，实现快速决胜的作战行动。

（6）有效管理和处理通信和信息情报资源，保证网络的运作、完整及安全。同时，适时适量的运输和配送，突出强调保障网络对需求的快速适应。

4 基于无线传感器网络的感知-反应型军事物流模式的构建

4.1 构建原则

在高度模块化、实时化的动态、分布式适应性作战中，需求在本质上是不可能准确预测的，所以成功有赖于认知模式的变化和反应速度的提高，而单纯依靠补给链的有效管理来提高反应速度，其潜力是有限的，只有提高系统的柔韧性和灵活性才是最好途径。柔韧性和灵活性的获得有赖于具有适应性和自同步能力的动态网络。基于这种认识，构建感知-反应型军事物流模式应遵循的基本原则：一是以网络为中心，信息共享；二是适应性和灵活性，强调速度与合作；三是适量、适时，非线性，不间断；四是充分实现一体化、自动化、模块化；五是感知决策保障，预测与预置，强大有力，动态同步，防震防冲击。

4.2 构建策略

（1）感知-反应型军事物流的组织结构。感知-反应型军事物流的组织结构应由以下几类主要的构件组成：一是保障能力模块。按军事物流保障能力模块组织而成的军事物流保障力量；二是军事信息管理中心。它是感知-反应型军事物流的“综合”部门和“神经中枢”，负责战场态势、战况数据的采集、预测，以及整个军事物流网络的协调、监控、引导和对外联络[3]。

（2）基于无线传感器网络的感知-反应型军事物流模式构建方法

①感知-反应型军事物流是以网络为中心实施保障。通过战略、战役、战术各个级别的无线传感器网络，将遍布在各个地方的物流资源整合在动态的保障网络中，使物流、作战、情报侦察与监视系统和指挥控制实现无缝连接。这种高速、宽带、互联互操作的信息网络，使各级指挥机构之间、军事部门与地方部门之间以及战场需求与保障节点的保障效能得到空前提高，从而实现保障任务的顺利完成。

②感知-反应型军事物流由于特定保障任务形成，并可不断调整，因而具有以往物流模式无法比拟的稳定性和高度的适应性。由于网络上各个节点的职能和任务是动态变化的，并且各个节点都与其周围的节点构成相对稳定的结构，这样即使某个节点瘫痪，整个网络照样可以正常运行。网络体系的稳定性还使得指挥员能够快速作出物流决策，及时对作战任务的变化作出反应。

③从外军的情况看，感知-反应型军事物流进一步强化了物流与作战、信息的紧密结合，提倡更广泛地利用民力，充分调动可以使用的资源。越来越多地采取直接供货商和承包商保障等方式，实现从工厂到部队的无缝隙保障，其保障基地和终端对终端传送管线将不再为某一个特定的目标服务，而是利用整个国防系统及其附属资源实现对需求的适时满足。因为所有实体既可以是需求者，也可以是保障者，所有物流活动既可以由特定的物资管理部门完成，又可以在战场上各个单位之间以点对点方式进行。

4.3 感知-反应型军事物流模式的运行分析

按照任务的运行周期（开始、执行、结束），感知-反应型军事物流系统的运行可以划分为感知、反应、实施、持续四个阶段。前两个阶段合称为军事物流系统的构建阶段。在这一阶段中，影响感知-反应型军事物流系统运行的关键要素包括任务（作战或突发事件的类型、强度、波及范围等）、需求分析、现有物资储备能力、成员选择等。感知-反应型军事物流系统的运行过程是一个自发组织过程。

这里以油料保障为例，来分析感知-响应型军事物流的运作程序。

（1）感知。作为需求节点，当战地指挥员需要更多的油料时，无线传感器网络会监测、查询附近的战斗部队、保障部队，看何处存有油料 （无论是其它军种、其它建制的后勤单位，还是盟军或战场承包商；无论是战略、战役还是战术级军事物流）。

（2）反应。此时，这些相关的单位就成了可能提供相应保障的供应节点。他们会以自动方式或手工方式做出回应，而信息管理系统能够根据距离、运输工具、所需时间、任务优先顺序等变数，确定由哪些部队来满足这一申请最为合适，为指挥员做出保障决策提供参考依据。

（3）实施。一旦确定并发出保障需求，能够满足其需求的单位就会为其提供油料保障。针对这一具体保障事件，两个单位就构成了保障与被保障的关系。依照效果最优原则，是配送还是自领，采用空中、地面或管线运输，这些具体保障细节则由相关单位经过平等协商后，视情况而定。

（4）持续。提供保障的这个单位，当因行动任务需要也发生了油料短缺，它也按这一机制运作，直至向后延伸到本土保障基地和生产商那里。同理，各个单位都会根据任务需要和所拥有资源状况，按此机制对各类军事物流需求项目组织保障。通过这种运作方式，就构成了一个自主协调、实时互动的军事物流网络，能够解决应急和持续补给问题。

4.4 感知-反应型军事物流模式的基础条件

感知-响应型军事物流的基础条件包括技术、体制、机制、人员等各种条件，需要按照感知-响应型军事物流的基本需求进行整合[4]。

（1）感知条件。作战、后勤部队都要配有无线传感器网络，大多数军事成品装备、系统甚至作战人员都要配备相应的装置，以感知部件故障或消耗品状况。各类勤务、运输资产、工具设施等后勤资源，要拥有相应的电子产品代码，安装射频识别装置，生成可在全球各地访问的数据库。

（2）反应条件。各军种的物流、作战、情报系统能够相互适应、实现相互连接，形成以网络为中心的信息基础设施，并具有安全可靠性。要拥有一个共同的作战与物流运作图像，拥有自动化的决策辅助工具，能够共享知识、信息、数据、状态。

（3）协作条件。要在物流领域指定“代理人”，能够代表指挥员的意图，确保计划、命令、任务、使命、效果相统一。与制造商、供应商、承包商签订协议，实现前方基地与持续保障基地的无缝隙链接，使效果点至工厂的直接联系更加畅通。

（4）素质条件。军事物流人员，尤其是军事物流指挥员、参谋和管理人员，在现行条令条例要求具备的能力基础上，需要具备一些新的核心能力。例如，高度分散条件下的决策能力，局部的自我协调能力；能够将一项业务设计成一个系统，运用网络进行管理。

[1]王宗喜，徐东.军事物流学[M].北京：清华大学出版社，2007.461-463.

[2]徐克洲，李佳.美军感知与反应后勤理论探析[J].外国军事后勤，2007,（6）：54-55.

[3]蒋林华，方汇远.“感知与反应”型应急物流模式分析[J].军事经济研究，2008,（2）：39-40.

[4]商世民.美军感知与响应后勤理念及运作[J].外国军事学术，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

黄琦志（1968-）,男，江西吉安人，工学硕士，副教授，大校,主要研究方向:军事物流信息化。