超宽带无线传感器网络及其军事应用展望

李星熠

【摘要】 超宽带无线传感器网络作为一种新型的通信方法，具有获取、处理与传输信息功能，不需要中频电路与射频电路即可完成，对减少网络体制与节约能耗具有重要意义。文章主要从超宽带无线传感器网络的系统结构出发，对超宽带无线传感器网络的技术及其军事应用展望进行了分析，以供参考完善。

【关键词】 超宽带 无线传感器网络 军事应用展望

随着信息化时代不断创新，传统的正弦载波通信方式已经无法满足无线传感器网络系统运行的需求，加上传统的正弦载波通信方式中中频电路和射频电路的问题，阻碍了无线传感器网络系统的发展。而超宽带作为一种新型的通信技术，自身具有脉冲无线电优势，有利于减少传感器内部各个节点能量的消耗与体积，对无线传感器网络系统正常运行具有重大意义。

一、超宽带无线传感器网络的系统结构

超宽带无线传感器网络的系统结构，主要包括5个模块：传感器节点、任务管理管理节点、接受发送器、通信卫星以及互联网等。其中，传感器节点即是在限定的感知范围内，每一个节点之间都能够将全部的数据信息采集起来并加以处理，然后再借助“多跳”路由方法将需要的信息数据传送到接收发送器中。而接收发送器通过“多跳”路由方法和互联网、通信卫星连接起来，把储存的信息数据再发送到各个管理节点中，达到信息数据实时共享的目标。

二、超宽带无线传感器网络的技术分析

2.1介质访问控制协议设计

（1）媒体共享。通常情况下，媒体共享主要包括预约接入与随机接入等2种类型。其中，传统的有中心节点的无线传感器网络使用预约接入；而随机接入适用于突发业务，超宽带无线传感器网络中随机接入的方案一般分为Aloha、带外信令和CSMA。

（2）准入控制。准入控制的设计不仅会影响到网络中节点发送数据信息的时间，还会给节点中数据信息的发送方式带来影响；准入控制的设计目的是防止网络系统拥塞。

（3）传输控制。传输控制的设计目的是为了保障网络数据分组传输的精确度，防止网络拥塞，从而提升介质访问控制的质量与效率。

（4）信息共享和拓扑控制。信息共享和拓扑控制设计的目的是在无线传感器网络各个节点之间共享节点位置信息和状态信息，然后利用共享的信息协调合作，完成通信任务。例如某国家DARPA与USAF利在军事方面运用超宽带无线传感器网络，通过将各个管理节点散布在战斗区域、护卫军队、检查站及建筑物，在拓扑控制的基础上，作战人员能够准确找出狙击手与其他隐蔽位置的射手，然后对子弹产生的冲击波进行远程跟踪，以此检测子弹发射时产生的枪震时间与声震时间，从而对子弹发射源做出准确判断。

2.2路由协议设计

超宽带无线传感器网络系统的路由协议设计目的，主要是通过介质访问控制协议实现信息数据共享，让管理节点能够计算战术网络的拓扑结构。因此，在超宽带无线传感器网络中，可使用基于位置信息的路由协议。但在实际使用过程中，必须充分结合网络定位服务、QuS性能与传输服务等设计内容。此外，在路由协议设计的过程中，不能根据最短路径原则进行，而是按照具体的构造路由代价函数和最小代价原则进行。

2.3跨层优化

为了充分利用超宽带无线传感器的优势，设计人员应在完成介质访问控制协议与设计路由协议的条件下，充分考虑上述两种设计的跨层优化。详细分析以下内容：路由协议通过介质访问控制协议实现信息数据共享，对路由选择代价函数优化的重要性；路由协议按照自身需求借助介质访问控制协议，合理控制传感器网络的拓扑。

三、超宽带无线传感器网络的军事应用展望

超宽带无线传感器网路本身具有低截获率、耗能低和检测率低的优势，因此，被广泛运用到军事侦察中。在战场十分恶劣的情形下，超宽带无线传感器网络系统内部具有投入成本低、体积小、共存能力高、隐蔽性良好、抗毁性能高的优点为军事侦察提供了有效决策依据。通常情况下，超宽带无线传感器网络主要适用于战斗地区天气变化、战场核化环境和生化壞境、兵力运动、敌方兵力部署及战斗地区地形地貌等军事侦察。此外，超宽带无线传感器网络还可适用于地理定位、人员救援及军事补给等活动。由此可见，与其他侦察方法相比，超宽带无线传感器的优势主要体现在以下几方面：（1）能够近距离实施侦察，不受周围环境和人为干扰。（2）侦察盲区较小，提高侦察准确度。（3）综合利用不同节点、角度及方位的信息资源，确保侦察信号的信噪比。（4）综合运用各种传感器有利资源，确保侦察的可信度。

结束语：综上所述，超宽带无线传感器网络作为一种新型的网络技术，其系统内部主要包括MAC协议设计、路由协议设计和跨层优化等内容，其使用有利于节约传感器内部能源消耗，减少体积占用的空间，目前已经延伸到各军方通信领域中，为军事应用注入了源源不断的动力。

参 考 文 献

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