装备保障物联网结构设计和传输优化研究

摘要

现代战争突发性强、参战要素多、战场消耗大、节奏转换快，武器装备在战争制胜中的地位作用越来越突出，装备保障组织实施难度越来越大。目前，我军在组织装备保障中信息化水平较低，无法实时掌握武器装备性能、保障人员部署、维修器材分布、修理任务进度等保障信息，难以实施精确高效指挥调度。为此，本课题将物联网的技术体制应用于装备保障业务之中，研究装备保障物联网的硬件部署、体系架构、传输网络、功能模块等内容，从理论上、技术上提出初步实现方案，为加快物联网在战场装备保障中的实践运用提供借鉴，主要进行了四个方面内容的研究。 一是梳理总结物联网研究、装备保障物联网研究现状，研究分析物联网在战场装备保障中运用的现实需求和重要意义。 二是研究设计装备保障物联网的系统架构。提出网络设计的总体原则，逐层对网络进行设计。感知层主要提出RFID系统、传感器、军用无线传感网等3个关键部件的技术选择，研究设计建设方案；网络传输层提出卫星通信网、移动通信网、骨干光纤通信网络及战术电台网等网络组网连接方案和拓扑结构；应用层按照“中心-区域”分布式模型设计，根据装备保障业务关系，提出软件系统的体系架构。 三是利用仿真技术优化提升系统性能。针对影响装备保障物联网性能最为重要的无线传感网络功耗问题、传输层无线信道频谱分配问题，分别提出优化算法，并通过仿真的方式对算法的性能进行了验证。针对异构传感器网络功耗问题，提出了基于数据聚合的路由传输算法，将节点接收到的不同数据进行聚合，减小了数据传输冗余，延长了网络寿命。针对无线电台网频谱分配问题，提出了联合优化电台关联和频谱分配的算法（JORS），综合考虑电台负载强度和信道 SNR的权重参数，运用运筹学的方法求解获得最优频谱分配解。 四是研制开发了基于装备保障物联网的装备保障指挥系统。根据装备保障的业务内容、工作流程、用户对象、职能分工，基于装备保障物联网，项目研制开发了装备保障指挥系统。具体阐述了系统数据库的建设思路，从逻辑关系、物理分布两个方面对数据库进行了设计。提出了软件系统的总体架构，具体描述了装备状态监测、装备性能评估、装备故障诊断、装备维修决策生成、装备器材供应保障、装备保障力量指挥等6个装备保障业务功能模块的具体功能、业务流程和实现方法。

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