ZigBee技術在軍事中的應用略談
論文導讀：短距離無線通信技術已成為目前無線通信技術的一個重要分支，這是因為在現(xiàn)實生活和生產(chǎn)中，存在很多這樣的需求與應用情況。ZigBee技術作為一種新興的技術，有著能量消耗低、數(shù)據(jù)速率低和通信范圍小的特點，正在世界范圍內得到應用和推廣。2003年，美國《技術評論》雜志論述“十種新興技術將改變世界”時，無線傳感器網(wǎng)絡被列為第一項新興技術。美國《今日防務》雜志更認為無線傳感器網(wǎng)絡的應用和發(fā)展，將引起一場劃時代的軍事技術革命和未來戰(zhàn)爭的變革。
關鍵詞：ZigBee，無線傳感器網(wǎng)絡，軍事，應用
一、ZigBee技術的起源
短距離無線通信技術已成為目前無線通信技術的一個重要分支，這是因為在現(xiàn)實生活和生產(chǎn)中，存在很多這樣的需求與應用情況。如采用傳統(tǒng)的無線技術，雖然能滿足上述要求，但存在著設備的成本高、體積大和能量消耗較大等問題，針對這樣的應用場合，人們希望使用具有成本低、體積小、能量消耗小和傳輸速率低的短距離無線通信技術。ZigBee技術作為一種新興的技術，有著能量消耗低、數(shù)據(jù)速率低和通信范圍小的特點，正在世界范圍內得到應用和推廣。ZigBee名字來源于人們對蜜蜂采蜜過程的觀察，蜜蜂之間是通過跳zigzag形狀的舞蹈來相互交流信息，以便共享食物源的方向、距離和位置等信息。而蜜蜂自身體積小，所需能量小，又能傳送所采集的花粉，因此用ZigBee代表具有此類特點的無線通信技術。
二、ZigBee技術的特點和協(xié)議構架
ZigBee無線通信技術是一種具有統(tǒng)一技術標準的短距離無線通信技術。它具有低功耗，低成本，低速率的特點。論文發(fā)表�？梢韵伦髟�2.4MHz國際免費頻段ISM(Industrial Science Medical band)。它的底層借助于IEEE802.15.4通信協(xié)議。論文發(fā)表。ZigBee技術的特點同時也決定了ZigBee技術適合于承載數(shù)據(jù)流量較小和QoS的要求不高的業(yè)務。論文發(fā)表。國內一些新興的ZigBee技術方面的公司像深圳旭昂和成都西谷正在將ZigBee無線通信技術應用于我們的生活和生產(chǎn)的各個方面。
三、ZigBee技術的網(wǎng)絡拓撲結構
利用ZigBee技術組成的無線個人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)是一種低速率的無線個人區(qū)域網(wǎng)(LR-WPAN )。在一個LP-WPAN網(wǎng)絡中，由節(jié)點功能上的不同可同時存在兩種不同類型功能的設備：一種是全功能設備(Full Function Device)，另一種是精簡功能設備(Reduce Function Device)。在網(wǎng)絡中，F(xiàn)FD通常有三種工作狀態(tài)：作為個人區(qū)域網(wǎng)絡的主協(xié)調器；作為一個協(xié)調器：作為一個終端設備。一個FFD可以同時和多個RFD或多個其他的FFD通信，對十一個RFD來講，它只能和一個FFD進行通信。
在ZigBee網(wǎng)絡拓撲結構中，最基本的組成單元是設備，這個設備可以是一個FFD也可以是一個RFD；在同一個物理信道的POS(個人工作范圍)通信范圍內，兩個或以上的設備就可構成一個WPAN。但是，在這一個網(wǎng)絡中至少要有一個FFD作為PAN的主協(xié)調器。
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ZigBee支持星型(Star)、簇狀(Cluster-Tree)、網(wǎng)狀(Mesh)等三種通信設備的網(wǎng)絡拓撲，如圖1所示。其中，Star(星型)網(wǎng)絡是一種常用且適用于長期運行使用操作的網(wǎng)絡;Mesh網(wǎng)絡是一種高可靠性檢測網(wǎng)絡，可提供多個數(shù)據(jù)通信通道，是一個高級別的冗余性網(wǎng)絡，Cluster Tree網(wǎng)絡是Star / Mesh的混合型拓撲結構，結合了上述兩種拓撲結構的優(yōu)點。從一個網(wǎng)絡的組建來看，每個網(wǎng)絡可以有 255個節(jié)點，而不同的網(wǎng)絡之間可以互連，從而進行擴充。對于一個對等拓撲網(wǎng)絡結構來講，全功能設備可以擔當協(xié)調器節(jié)點，或是中間節(jié)點，而精簡功能設備只可以擔當葉子節(jié)點。
圖1. Zigbee的網(wǎng)絡結構
四、ZigBee技術軍事方面的應用
2003年，美國《技術評論》雜志論述“十種新興技術將改變世界”時，無線傳感器網(wǎng)絡被列為第一項新興技術。同年，美國《商業(yè)周刊》未來技術專版，論述四大新技術時，無線傳感器網(wǎng)絡也列入其中。美國《今日防務》雜志更認為無線傳感器網(wǎng)絡的應用和發(fā)展，將引起一場劃時代的軍事技術革命和未來戰(zhàn)爭的變革。
ZigBee是無線傳感器網(wǎng)絡定義的延伸，它使得無線傳感器網(wǎng)絡的定義更加技術化、具體化和細節(jié)化。目前ZigBee在無線傳感器網(wǎng)絡方面的應用技術研究越來越受到重視。所謂的無線傳感器網(wǎng)絡，是由很多節(jié)點組成的面向任務的無線網(wǎng)絡，綜合了傳感器技術，嵌入式技術，現(xiàn)代無線網(wǎng)絡，分布式處理技術等等多個領域的跨學科技術，通過各類微型傳感器對目標信息進行實時檢測，由嵌入式計算對信息進行處理，然后通過無線通信網(wǎng)絡將信息傳送到遠程的用戶。無線傳感器網(wǎng)絡的研究最早起源于軍事領域。通常通過飛機撒播、特種炮彈發(fā)射等手段，可以將大量便宜的傳感器節(jié)點密集地撒布于人員不便于到達的觀察區(qū)域如敵方陣地內，收集到有用的微觀數(shù)據(jù)，在傳感器網(wǎng)絡中，即使個別傳感器因為遭破壞等原因失效時，傳感器網(wǎng)絡作為整體仍能完成觀察任務。
我們都知道，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中信息戰(zhàn)尤為重要。及時有效的獲取情報信息就等于抓住了勝利的關鍵。我國在軍事信息化過程中，為實現(xiàn)網(wǎng)絡中心站的目標，有效地收集戰(zhàn)場內外的情報信息，對獲取的情報信息進行處理和傳輸一直是亟待解決的難題。如果我們能利用ZigBee這種全新的信息獲取和處理技術，以其組網(wǎng)靈活、功率小、成本低等優(yōu)點，設計并開發(fā)出一套網(wǎng)絡化偵察系統(tǒng)，那么它一定具有極其廣闊的應用前景。
在具有復雜地形的戰(zhàn)場環(huán)境中，這個信息采集系統(tǒng)可以采用傳統(tǒng)的人工方式進行布設，應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中。用于監(jiān)控我軍兵力、裝備和物資，監(jiān)視沖突區(qū)，偵察敵方地形和布防，定位攻擊目標，評估損失，偵察生物和化學攻擊。
1、對友軍軍力、裝備、彈藥的監(jiān)控：可以通過布設的傳感器采集相應的信息，并通過匯聚節(jié)點將數(shù)據(jù)送至指揮所，再轉發(fā)到指揮部，最后融合來自各戰(zhàn)場的數(shù)據(jù)形成我軍完備的戰(zhàn)區(qū)態(tài)勢圖，使得指揮員可以連續(xù)地監(jiān)控和了解友軍的部隊、武器裝備和軍用物資供給的情況。
2、戰(zhàn)場偵察：無線傳感器網(wǎng)絡可以快速地覆蓋道路、橋梁、港口等重要地區(qū)，以更隱蔽的方式近距離地觀察敵方的布防，完成對敵軍行動的近距離偵察。
3、敵占區(qū)監(jiān)測：無線傳感器網(wǎng)絡可以通過空投，快速地布設在敵占區(qū)，在敵方還未來得及反應時迅速收集敵軍一些有價值的、詳細的實時信息。
4、目標定位：無線傳感器網(wǎng)絡也可以作為向導，為火控和精確制導系統(tǒng)提供準確的目標定位信息。
5、戰(zhàn)斗損失評估：將無線傳感器網(wǎng)絡布設于目標區(qū)域，可以在攻擊前后收集。
五、結束語
以上著重研究介紹了ZigBee技術，并提出了基于該技術戰(zhàn)場信息采集的設計構想，對于加快我國軍事信息化建設步伐，提高部隊掌握信息權能力有重要意義。
參考文獻
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