无线传感器网络在电子战中应用

邱丽娟　栾　爽　何建树

[摘要]随着无线传感器网络的逐步发展，战争手段不断更新，传统的电子战已不能胜任未来战场，复杂电磁环境迫切需要新型的电子战系统，美国研制的“狼群”系统即为无线传感器网络（WSN）在电子战中的应用。

[关键词]WSN 电子战 C4ISR “狼群”

中图分类号：TN99文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0420028－01

一、引言

无线传感器网络（WSN）是一种全新的信息获取和处理技术方式，集成了传感器、微机电系统和网络三大技术，被列为未来最重要技术之一。WSN由节点组成，根据功能不同，节点可以分为终端节点、路由节点、汇聚节点，终端节点主要功能是采集信息，路由节点主要功能是传输数据，汇聚节点主要功能是与中继站（卫星、无人机等）通信。

二、电子战

电子战是敌我双方利用电磁能和定向能破坏敌方武器装备对电磁频谱、电磁信息的利用或对敌方武器装备和人员进行攻击、杀伤，同时保障己方武器装备效能的正常发挥和人员的安全而采取的军事行动。现代电子战包括电子攻击(EA)、电子防护(EP)以及电子战支援(ES)三部分。科技进步推动着战争的改变，未来的战争将是信息战时代，随着C4ISR系统在战争中重要性的提高，电子战的主要作战对象已经包括了敌方的C4ISR系统。

三、“狼群”系统

“狼群”系统在电子战以及无线传感器网络快速发展的基础上应运而生。它既能够打击敌方的C4ISR系统，也能为己方搜集信息。2000年，美国国防高级研究计划局(DARPA)对外公布此系统，它的设计思想是参照狼群攻击猎物的方法。系统中，无人值守的智能化电子攻击或者电子防御设备作为“狼”，被人为的部署在特定环境中，构成分布式网络化电子综合电子战系统“狼群”。实际上，“狼群”就是一个无线传感器网络，每一只“狼”配备了传感器网络中的一个节点。

（一）节点组成。通常，无线传感器中的节点由传感器模块、处理器模块、通信模块和电源模块组成，能够完成数据采集、数据收发、数据转发三项基本功能。而应用于电子战中的节点还要能够实现侦查和干扰的功能，所以还要在一些节点中增加侦查模块和干扰模块，组成侦查和干扰节点。“狼群”节点组成框图如图1所示，节点功能不同，使用的模块也不同。

由于“狼群”投放的环境通常十分恶劣，投放后无人值守，因而对节点要求比较高。这里列举主要的几点：（1）物理尺寸尽量小，隐蔽性好，不易被敌人发现。（2）低能耗，因为节点采用电池供电，基本无法更换，为了延长网络寿命，必须采用低能耗设计。（3）灵活性，每一个节点必须尽量能够与其他任何节点快速的建立连接，保障网络的健壮性。（4）安全性，节点间信号通信不仅要可靠，还要安全，在复杂电磁环境下，在遭遇被动窃听、主动侵入、拒绝服务等被攻击情况下，保证己方节点不被干扰。

（二）系统组成。传感器节点安装在载体上，即构成“狼”。载体不同，“狼”亦不同。比如，第一种，将节点直接封装，据称DARPA将其封装成咖啡罐大小，这类“狼”可以通过飞机、导弹等空投到敌区、无人区、或者危险区，称为“地狼”；第二种，将节点安放在降落伞、气球或者无人机等浮空平台上，称为“飞狼”；第三种，将节点安放在舰船、浮漂、垃圾等漂浮物上，称为“海狼”。由于无线传感器网络具有自主网络的特点，无论何种形式的“狼”，它们都能相互通信建立“狼群”，这使得“狼群”的作战范围可以覆盖海陆空。“狼群”可以通过卫星、无人机等与指挥人员传递消息。

（三）在电子战中的功能。“狼群”在电子战中具备侦察、干扰、破坏的功能，从而可以保护己方C4ISR系统，破坏敌方C4ISR系统，为己方胜利提供有力保障。任务不同，节点不同，组成的WSN不同，“狼群”功能也不同。无线传感器网络本身有星形、树形、网状等多种拓扑结构，“狼群”在执行任务过程中会因节点变化发生结构的改变。图2显示的是一个树形“狼群”，由卫星、“飞狼”无人机、指挥系统以及多个布置在敌区的“地狼”组成。“地狼”中节点利用传感器采集敌方信息，这些节点再将信息传送到汇聚节点，由汇聚节点通过卫星或者“天狼”传到控制系统，最后控制系统经过数据融合等技术得到敌方人员数量、装备情况、雷达位置、雷达频谱等信息。而指挥人员就可以从控制系统显示看到敌方态势图，并且可以通过控制系统下达命令，比如干扰敌方雷达，打击敌方。“狼群”在得到命令后，启动相应节点设备，比如利用压制式干扰攻击敌方的雷达系统，降低敌方侦察接收机灵敏度，从而实现了电子干扰与电子防御。

美国研制出的“狼群”攻击系统的能探测90%～95%的战场射频辐射信号，同时能够在混杂有友方、中立方和敌方的环境下对野外或开阔地区3km以外的敌方辐射源进行定位。这套系统目前依然在改进，一旦投入使用，将对我方C4ISR系统造成很大的威胁。

（四）小结

无线传感器网络技术自问世以来一直在飞速发展，目前，我国也在逐步加大投入研究无线传感器网络。除了“狼群”系统外，无线传感器网络在军事中尤其是在电子战方面仍然有广阔的应用前景。通过对“狼群”的研究，我们不仅要研制出类似系统，还要改进我方雷达、通信系统，开发能够防备打击敌方“狼群”的技术。

参考文献：

[1]孙利民，无线传感器网络，北京：清华大学出版社，2005.

[2]王星，航空电子对抗原理，北京：国防工业出版社，2008.

[3]柯炜，无线传感器网络关键技术及其研究难点，电信科学，2005(6).

[4]任丰原、黄海宁、林闯，无线传感器网络[J].北京：软件学报，2003(14).