感知技术

感知技术感知技术是通过物理、化学或生物效应感受事物的状态、特征和方式的信息，按照一定的规律转换成可利用信号，用以表征目标外部特征信息的一种信息获取技术。在军事上，感知技术被广泛应用于发现目标并获取目标的外在特征信息，对于准确、可靠稳定地获取有关战场态势信息，保障作战行动的正确性，夺取作战胜利，具有十分重要的作用，是现代作战行动的基本保证。•(1)传感器感知技术•（2）雷达感知技术•（3）多光谱感知技术•（4）声波感知技术•（5）电子信号感知技术•（6）网络信息感知技术•（7）无线传感网(1)传感器•传感器是利用物理效应、化学效应及生物效应，把被测得非电量（如物理量、化学量、生物量等），按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。被测量敏感元件转换元件基本电路电量传感器的组成基本特性：灵敏度、分辨力、线性度、稳定性、电磁兼容性和可靠性。霍尔钳形电流表红外线辐射温度计外形光电自动门生活中的传感器战场传感技术使用比较广泛的战场传感器震动传感器声响传感器红外传感器磁性传感器压力传感器对步枪的探测距离通常为4米，对车辆的探测距离通常为25米。磁性传感技术在野战条件下，埋设地区受限较大。但具有虚警率低，目标信息判断准确，抗电磁干扰力强等特点。压力传感技术•在信息化战争条件下，传感器的感知技术主要表现为战场感知技术和无线感知网络技术。•战场传感技术是利用布设到地方活动区的传感探测到的信号来判别目标范围和活动规模的技术。包括：震动侦查技术、声响侦查技术、磁敏侦查技术、压敏侦查技术•无线传感器网络技术是一种新型的，把传感器、信息处理和网络技术融为一体的信息获取技术。广泛用于医疗检测、空间探索、环境检测、军事信息获取。•具有实时、准确、全面等特点。可以边收集、边传输、边融合、有效地协助实现战场感知态势，还可以为火控和制导系统提供精确地目标定位信息（2）雷达感知技术•雷达是利用电磁波发现目标并测定其位置、速度和其他特征的电子设备。具有探测距离远、测定目标速度快，不受雾、云和雨的阻挡，有一定的穿透能力，并具有全天候，全天时使用的特点。•雷达的组成包括五个基本组成部分:发射机、发射天线、接收机、接收天线以及显示器。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。工作原理•雷达发射机通过天线把电磁波射向空间某一方向，处在此方向的物体反射电磁波；雷达天线接收次反射波，送至接受设备进行处理，提出有关该物体某信息。如距离，高度，方位。•雷达感知技术是利用雷达作为感知手段，接收并检测特定目标反射的回波来发现与测定目标的一类感知技术（3）多光谱感知技术多光谱感知技术是同时利用多种感知技术分别在接收到的目标辐射和不同电磁波对同一目标进行感知的技术。主要有：红外感知技术和可见光感知技术红外感知技术是通过接收目标热辐射产生的中远红外波来获取目标的感知技术。具有穿透烟雾能力强、分别率高，抗干扰无辐射、生存能力强等特点。红外热像仪捕捉红外热辐射目标第4代“响尾蛇”出世红外卫星及卫星图红外感知技术可见光无源感知技术是通过接收目标辐射和反射的可见光来获取目标相关信息的一类感知技术如照相技术、电视摄像技术、微光夜视仪等可见光无源感知技术（4）声波感知技术•声波感知技术是利用声波获取目标相关信息的一类感知技术。可分为无源和有源两大类。•有源技术是通过向目标发出声波，再接收并检测回波来获取目标信息，如声呐.•无源技术通过直接接收目标变化或运动中发出的声波获取目标信息，如窃听技术.有源技术是通过向目标发出声波，再接收并检测回波来获取目标信息，如声呐..声纳侦察是利用声波对水中目标进行探测、定位和识别的水声探测装备。按工作方式可分为主动式声纳和被动式声纳两大类。•无源技术通过直接接收目标变化或运动中发出的声波获取目标信息，如窃听技术.（5）电子信息感知技术•电子信号感知技术主要包括对通信、雷达、导航等电子信息的搜索截获、参数测量、测向定位、信号特征识别。主要用于电子侦查和通信侦查.•电子侦查是利用电子设备对敌方通信、雷达、导航和电子干扰设备所辐射的电磁信号进行侦收、识别、分析、定位，以获取敌方军队信息系统及设备的特征参数等情报，并以此为依据实施电子对抗和反抗的一种特殊军事侦查手段•通信侦查是以敌方通信电台为侦查目标，以电台信号为侦查对象，通过信号搜索与截获等方式实现对敌方通信信号的检测，识别、信息获取好人解译等以获取通信信号的内涵信息。（6）网路信息感知技术•未来的军事对抗是体系间的对抗，是全维的对抗。•网络对抗按行动性质可分为网络侦查、网络攻击和网络防御。而网络感知技术主要用于网络侦查。•网络侦查是利用网络侦查技术及相关设备、系统，在信息网络上进行信息侦查行动。网络侦查是网络战的组成部分。目的是发现对方网络的安全漏洞，以期确定网络攻击策略、目标和手段提供依据，以及直接从地方网络系统获取情报信息网络侦查主要手段：•（1）网络扫描•（2）口令破解•（3）网络监听•（4）密码破译•（5）非授权登录或非授权访问•（6）通信流分析•（7）电磁泄露信息分析•概述•特点•体系结构•无线传感器网络的系统结构•应用领域（7）无线传感网络无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）是由一组稠密布置、随机散布的传感器节点构成的无线自组织网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域内感知对象的信息,并将其提供给用户。无线传感网的特点特点①网络规模大②节点微型化③动态性④自组织⑤可靠性⑥时效性⑦以数据为中心⑧应用相关性强无线传感网的体系结构无线传感器网络包括4类基本实体对象：目标、观测节点、传感节点和感知视场。另外，还需定义外部网络、远程任务管理单元和用户来完成对整个系统的应用刻画，如图。外部网络（UAV、卫星通信网、互联网等）数据传输或信令交换远程任务管理用户目标感知现场传感器节点无线传感器网络的系统结构一、节点结构传感器网络节点的4个主要的组成部分：数据采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)、无线通信模块(无线收发器)和能量供应模块(电池)组成。可以选择的其他功能单元包括：定位模块、移动模块以及电源自供电模块等节点结构传感器模块负责监测区域内针对特定观测对象和物理信号的采集和数据转换。处理器模块负责控制整个传感器的硬件，存储和处理本身采集的或其它节点发来的数据。无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换应用数据和网络管理控制数据。能量供应模块为传感器节点提供运行所需要的能量，通常采用微型电池供电。无线传感器网络的系统结构二、无线传感器网络软件体系结构无线传感器网络中间件和平台软件体系结构主要分为四个层次：网络适配层、基础软件层、应用开发层和应用业务适配层。其中，网络适配层和基础软件层组成无线传感器网络节点嵌入式软件(部署在无线传感器网络节点中)的体系结构，应用开发层和基础软件层组成无线传感器网络应用支撑结构(支持应用业务的开发与实现)。（1）网络适配层：（2）基础软件层：1）网络中间件2）配置中间件3）功能中间件4）管理中间件5）安全中间件…管理信息安全基于无线传感器网络的应用程序无线传感器网络的应用支撑技术无线传感器网络的基础设施军事侦察环境监测健康商业无线传感器网络中间件与平台软件无线传感器网络的系统结构三、无线传感器网络通信体系结构•（1）物理层•（2）数据链路层•（3）网络层•（4）传输控制层•（5）应用层无线电分布式网络服务接口分布式网格管理接口时间同步节点定位传输控制路由信道接入拓扑生成网络管理应用层传输层网络层数据链路层物理层Qos安全机制能源管理拓扑管理红外线光波无线传感器网络的系统结构军事上的应用传感器网络具有可快速部署、可自组织、隐蔽性强和高容错性的特点，因此非常适合军事上的应用。通过飞机或炮弹直接将传感器节点播撒到敌方阵地内部，或者在公共隔离带部署传感网络，就能隐蔽而且近距离的准确收集战场信息。传感器网络已经成为美军事C4ISR系统必不可少的一部分。Chp3服务内容军事上主要应用战场目标定位反恐装备研究战场环境侦察与监测战场效果评估节点对等的网络，每个节点都具有路由功能。无线传感器网络各个节点的工作不依赖于任何预设的网络基础设施，开机后节点就可以快速自动地组成一个独立的网络，干扰或人为破坏，无线传感器网络可以在无需外界帮助的情况下有效地容纳或剔除变化的节点，通过协调互补动态连接成新的网络系统，在监测区域大量布设低成本的传感器节点与监测目标近距离的接触，对监测对象形成分布式、多角度、全方位的监测能力。具有较高的节点冗余、网络链路冗余以及采集数据冗余。战场适应能力强战场生存能力强准确性高军事领域——技术优势环境观测和预报系统可以用于监视农作物灌溉情况、土壤空气情况、牲畜和家禽的生活环境状况和大面积的地表监测、气象和地理研究、洪水监测等。例：ALERT系统中就有用于监测降雨量、河水水位和土壤水分，并依此预测爆发山洪的可能性。医疗护理用于收集人体的各种生理数据、跟踪和监控医院内患者的行动、管理医院的药物等。例：一个可以成像的特殊发送器芯片与精巧设计的超低功率无线技术结合，就可以实现可用于一个胃肠道诊断的微型吞服摄像胶囊。患者吞下维C片大小的成像胶囊后，胶囊经过食道、胃和小肠时就可将图象广播出来。胶囊由一个摄象机、LED、电池、特制芯片和天线组成。（如图）智能家居在家电和家具中嵌入传感器节点，通过无线网络与Internet连在一起。为用户提供个性化的家居环境。例：Avaak提供一个只有1立方英寸大小的自治产品。这个微型的无线视频平台包含有一节电池、无线电、摄像相机(彩色成像器加镜头)、控制器、天线和温度传感器。建筑领域无线传感器可用于建筑施工及后期使用过程的安全监测，包括对珍贵文物的保护。基于无线传感器网络的桥梁结构监测系统将无线传感器网络应用在珍贵文物的保护场地宇宙空间探索借助于航天器，在外星体播撒一些传感器网络节点，可以对星球表面进行长时间监测。成本低、节点体积小，相互之间可以进行通信，也可以和地面站进行通信。例：NASA的JPL(JetPropulsionLaboratory)实验室研制的SensorWebs就是为将来的火星探测进行的技术准备。该系统已经在实施测试和完善。