无人智能战场地面环境探测与处理技术初探

无人智能战场地面环境探测与处理技术初探

林秋彤

武警警官学院

摘要：利用先进技术进行无人智能战场环境探测与处理已成为未来战争的必然趋势。战场地面环境具有危险性高、情况多变、地形复杂、实时性强等特点，本文从战场地面环境实时数据流向的角度，分析了战场地面环境探测与处理需要的技术支撑，为进一步系统的设计与集成奠定了理论基础。

关键词：战场地面环境；实时数据流；探测与处理

引言

随着计算机科学与技术以及通信技术的发展，物联网技术已经应用于各个领域，将物联网技术应用于解决战场地面环境探测与处理的问题，形成机械化、信息化、智能化高度融合的机动作战平台，已成为未来战场的必然趋势。

由于某些类型的应用程序比如石油和天然气、电力、水务、水和废水以及环境监测本质上需要SCADA通信，因此本文以SCADA系统基础架构为参考，对无人智能战场地面环境的探测与处理技术进行了全面分析，为进一步系统的设计与集成奠定了理论基础。

1 无人智能战场地面环境探测中数据的采集

近年来，无人智能战场备受关注，2015年底，叙利亚战争中就上演了世界上第一场以无人战车为主的攻坚战，俄军在叙利亚战场上投入多款无人战车，例如“天王星-9”、“平台-M”、“乌兰-6”、“阿尔戈”、“旋风”等，此类无人化装备已成为信息化、智能化战场上越来越重要的攻防力量。由此可见，无人战车（作战机器人）在地面战场中能够发挥重要作用，可部分替代战斗人员执行战场特定任务，在一定程度上保护作战人员生命安全，提高了指挥人员的指挥精确性以及作战人员的生存率、灵活性和战斗力。

无人地面战车总体具有续航能力强、可攀越障碍、负载能力大、机动性良好、具有野外复杂环境和自主导航能力等优点。采用无人战车搭载传感器的方式，可以实现战场地面环境探测中数据的采集工作，如果不采用无人战车，也可根据战场实际需要，将传感器搭载于其他无人智能装备之上。需要采集的参数根据不同的战场应用目的而定，并搭载与之对应的传感器用于采集参数，包括经纬度坐标、大气温度、湿度、有害气体含量、氧气含量、气压、湿度等，可根据实际地形、战场需要，增减适合其环境的参数。

对于大多数参数，有一个正常范围。例如，规定战场地面环境的二氧化硫有害气体平均浓度值不得超过0.05毫克/立方米，如果采集到的参数超出这个范围，则会触发一个阈值报警。有四个模拟传感器的阈值报警，定义为低低限报警，底限报警，高限报警，高高限报警。

2 网络数据通信

由于传感器是一种简单的电气设备，不能自动生成或解释协议通信，所以搭载于无人站车或其他无人智能装备上的传感器在采集到战场数据后，是不能直接进行数据传输的。需要提供一个远程遥测装置（RTU），作为传感器和SCADA网络之间的一个接口。

因为战场地面环境在多数情况下都地处偏远，往往需要使用无线通信，所以添加一对以无线方式通信的调制解调器，分别安装在远程端（数据采集端）和无人智能战场中心控制站点（SCADA主机端），由RTU或PLC扫描收集到的采集参数的字段输入通过本端的无线调制解调器发送至另一端的与SCADA主机连接的调制解调器，最后传回无人战场指挥中控站点，做进一步的数据处理加工。

无人战场指挥中心控制站点获得传回的采集参数值后，根据事先设定好的阈值报警参数来检测预置报警条件，如果报警条件满足，报警即被触发，报警消息将弹出在无人战场指挥屏幕上，随后被添加到一个报警历史消息列表中。操作员必须告知无人战场指挥中控站点已经收到这个报警。中心控制站点在数据量较小、系统量级较轻的情况下，为了适应战场环境、便于携带，可以考虑使用智能移动设备，通过移动设备客户端推送相应的报警信息

真正的SCADA系统不只有简单的电信号沟通。SCADA系统还会对数据进行协议格式的编码。远程遥测单元编码传感器输入协议格式，并将其转发到SCADA系统管理；反过来，远程遥测单元从主控设备接收协议格式的控制命令，传输电信号到适当的控制继电器。

图1 SCADA架构与无线调制解调器

3.数据的显示与处理

SCADA系统在SCADA主机上向战场指挥操作员报告被称作无人智能战场中控站，其需要提供一个人机界面用于实时输出报警和战场各类参数值。

SCADA主控站有以下几个不同的功能。第一，中控机实时地监控所有传感器传回的战场参各类参数值，当有参数超过事先设定好的阈值时，产生“报警”，并通过人机界面提醒战场指挥操作员。中控站给出了一个基于采集参数值的系统全面视图，其中包含更为详细的参数信息，并且能够响应用户控制请求。第二，中控站也可执行数据信息处理，维护管理SCADA系统日志和报告，总结历史数据趋势。

另外，监控组态软件能够很好地展示远程端采集到的实时数据，是数据釆集与过程控制的专用软件，可以处理10万点以上的数据，历史数据可以保存5年以上，可选用组态监控软件为平台，配合SCADA系统，来设计无人战场地面环境实时监控的人机界面。用户还可以自定义数据库结构，以便管理和查找海量数据，

随着军事科技的发展，指挥信息系统逐渐成为指挥员实施作战指挥活动的平台。在条件允许的情况下，也可将SCADA系统采集到的战场地面实时数据接入另一个指挥信息系统，将无人战场地面报警消息、实时数据和历史数据显示在指挥信息系统平台上，以达到辅助战场指挥人员根据平台所报告的报警消息、实时数据以及其他历史数据进行决策的目的。与传统条件下的指挥手段相比，基于信息化、智能化的指挥信息系统条件下的指挥作战出现了很多新情况新特点。而将此类由SCADA系统提供的各类数据接入在指挥信息系统中，对于预警探测、侦察监视、态势综合、作战筹划、行动控制、地理空间信息保障等方面的军事需求都能够起到重要作用。

无人战场指挥中控机不仅可以显示实时信息，在某种程度上，还可以响应作业，对远程端的无人战车或无人智能装备发出指挥控制命令，甚至可以模拟指挥员发出智能化的指挥控制命令来控制无人战车的环境探测过程。一个足够复杂的控制单元可以完全自动运行，不受到人为干预。当然，人为干预在必要时也可代替机器。

4.总结与展望

无人智能战场地面环境探测与处理需要综合物联网、人工智能、SCADA系统、网络数据通信、指挥信息系统等一系列计算机与通信技术相结合来完成，本文从无人智能战场地面环境探测中数据的采集、网络数据通信、数据的显示与处理几个方面分析了无人智能战场地面环境探测与处理需要使用的各种技术，为其提供了技术上的可能性,为进一步系统的设计与集成奠定了理论基础。

参考文献

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