传感器在军事领域的应用
什么是传感器：
传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多，就其感知外界信息的原理来讲，可分为：①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类，基于化学反应的原理。③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。 传感器的分类：
一 温度传感器
温度传感器主要由热敏元件组成。热敏元件品种教多，市场上销售的有双金属片、铜热电阻、铂热电阻、热电偶及半导体热敏电阻等。以半导体热敏电阻为探测元件的温度传感器应用广泛，这是因为在元件允许工作条件范围内，半导体热敏电阻器具有体积小、灵敏度高、精度高的特点，而且制造工艺简单、价格低廉。
二 光传感器
光传感器主要由光敏元件组成。目前光敏元件发展迅速、品种繁多、应用广泛。市场出售的有光敏电阻器、光电二极管、光电三极管、光电耦合器和光电池等。
光敏电阻器
光敏电阻器由能透光的半导体光电晶体构成 ，因半导体光电晶体成分不同，又分为可见光光敏电阻（硫化镉晶体）、红外光光敏电阻（砷化镓晶体）、和紫外光光敏电阻（硫化锌晶体）。当敏感波长的光照半导体光电晶体表面，晶体内载流子增加，使其电导率增加（即电阻减小）。
三 气敏传感器
由于气体与人类的日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着极其重要的作用。例如生活环境中的一氧化碳浓度达0.8～1.15 ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥等状态，达1.84ml/L时则有在几分钟内死亡的危险，因此对一氧化碳检测必须快而准。利用SnO2金属氧化物半导体气敏材料，通过颗粒超微细化和掺杂工艺制备SnO2纳米颗粒，并以此为基体掺杂一定催化剂，经适当烧结工艺进行表面修饰，制成旁热式烧结型CO敏感元件，能够探测0.005%～0.5%范围的CO气体。还有许多易爆可燃气体、酒精气体、汽车尾气等有毒气体的进行探测的传感器。常用的主要有接触燃烧式气体传感器、电化学气敏传感器和半导体气敏传感器等。接触燃烧式气体传感器的检测元件一般为铂金属丝（也可表面涂铂、钯等稀有金属催化层），使用时对铂丝通以电流，保持300℃～400℃的高温，此时若与可燃性气体接触，可燃性气体就会在稀有金属催化层上燃烧，因此铂丝的温度会上升，铂丝的电阻值也上升；通过测量铂丝的电阻值变化的大小，就知道可燃性气体的浓度。电化学气敏传感器一般利用液体（或固体、有机凝胶等）电解质，其输出形式可以是气体直接氧化或还原产生的电流，也可以是离子作用于离子电
极产生的电动势。
目前国产的气敏元件有2种。一种是直热式，加热丝和测量电极一同烧结在金属氧化物半导体管芯内；旁热式气敏元件以陶瓷管为基底，管内穿加热丝，管外侧有两个测量极，测量极之间为金属氧化物气敏材料，经高温烧结而成。
四 力敏传感器
力敏传感器的种类甚多，传统的测量方法是利用弹性材料的形变和位移来表示。随着微电子技术的发展，利用半导体材料的压阻效应（即对其某一方向施加压力，其电阻率就发生变化）和良好的弹性，已经研制出体积小、重量轻、灵敏度高的力敏传感器，广泛用于压力、加速度等物理力学量的测量。
五 磁敏传感器
目前磁敏元件有霍尔器件（基于霍尔效应）、磁阻器件（基于磁阻效应：外加磁场使半导体的电阻随磁场的增大而增加。）、磁敏二极管和三极管等。以磁敏元件为基础的磁敏传感器在一些电、磁学量和力学量的测量中广泛应用。
在一定意义上传感器与人的感官有对应的关系，其感知能力已远超过人的感官。例如利用目标自身红外辐射进行观察的红外成像系统（夜像仪），黑夜中可1000米发现人，2000米发现车辆；热像仪的核心部件是红外传感器。1991年海湾战争中，伊拉克的坦克配置的夜视仪探测距离仅800米，还不及美英联军的一半，黑暗中被打得惨败是必然的。目前世界各国都将传感器技术列为优先发展的高新技术的重点。为了大幅度提供传感器的性能，将不断采用新结构、新材料和新工艺，向小型化、集成化和智能的方向发展。
传感器在军事领域的应用：
无线传感器网络在军事中的应用优势:
(1) 可快速部署。由于传感器网络节点单个体积较小，通过飞机或炮弹就能直接将传感器节点播撒到敌方阵地内部，或者是敌我双方的公共隔离带，在部署之后节点之间可以快速进行无线网络链接，在获基站所下任务命令后，迅速收集战场信息，并及时将所得作战信息反馈给指挥中心。
(2) 可自组织性。传感器网络是由大量的随机分机的节点组成的，即使一部分传感器节点被敌方破坏，剩下的节点依然能够自组织地形成网络。而这一点是独立的卫星和地面雷达侦察系统所不能比拟的。传感器网络还可以借助个别具有移动能力的节点对网络拓朴结构进行调整，达到有效消除探测区域内盲点和阴影的效果。
(3) 强隐蔽性。传感器网络节点体积微小，可悄无声息地发送到敌人内部，于无声息处收集战场信息。“智能尘埃”是上世纪90 年代末由美国国防部提供资金、加州大学伯克利分校实施的一项课题，其中所做的传感器节点已达到沙粒级别，但是它却包含了从信息收集、信息处理到信息发送所必需的全部部件。未来的智能微尘甚至可以悬浮在空中几个小时，搜集、处理和发射信息，它能够仅靠电池工作多年。智能微尘的远程传感器芯片能够跟踪敌人的军事行动，可以把大量智能微尘装在宣传品、子弹或炮弹中，在目标地点撒落下去，形成严密的监视网络，敌国的军事力量和人员、物资的流动自然一清二楚。无线传感器网络在军事领域中的应用情况
1) 战场侦察与监视。
在敌方阵地附近、道路、桥梁、港口等关键地区部署各种类型的传感器，了解敌方动向，以及武器装备的部署情况。分布式传感器在军事领域的应用已有几
十年的历史。在20 世纪60 年代的越南战争期间，美军就使用了当时被称为“热带树”的无人值守传感器网络来对付北越的“胡志明小道”。所谓“热带树”实际上是一个震动传感器和声传感器组成的系统，它由飞机投放，落地后插入泥土中，仅露出伪装成树枝的无线电天线。当人员、车辆等目标在其附近行进时，“热带树”便探测到目标产生的震动和声信息，并立即将信息数据通过无线电通信发送给指挥中心。指挥管理中心对信息数据进行处理后，得到行进人员、车辆等目标的地点位置、规模和行进方向等信息，然后进行指挥决策。“热带树”越战中的成功应用，促使许多国家战后纷纷研制和装备各种无从值守的地面传感器系统(Unattended Ground Sensors,UGS)。美军的远程战场监视传感器系统(Remotely Mnitorored BattlefieldSensors System,REMBASS)项目已经为UGS 的成功使用进行了验证。REMBASS 使用了远距离监视传感器，由人工放置在敌人可能经过的道路。这些传感器可以对敌人的活动两句引起的信号做出响应， 记录下诸如地面震动、声音、红外和磁场变化等物理量。REMBASS 可以在本地节点处理传感器获取的数据，以直接或通过无线中继设备把探测、分类的信息传输到传感器监视设备。传感器监视设备对收到的信息进行解调、解码、显示和记录，提供敌方活动的完整时间记录。此外用于战场侦察监视的还有美军C4KISR计划中的Smart Sensor Web、灵巧传感器网络通信、战场环境侦察与监视系统等项目；用于对付狙击手的枪声定位系统；用于探测低空飞行器的DSN 系统；用于对电磁信号进行侦察与干扰的“狼群”系统等。
2) 战场态势感知。
现代战争被人们喻为“感知者的胜利”，在新的军事竞争背景下，掌控“透明战场”既是军事信息技术发展的必然结果，也是当今各军事强国的建设重点。美国空军已经在战略计划制定部门中组建了态势感知特别工作组，提高部队的传感器分析和数据整合能力，并先后研制了快速攻击识别、探测和报告系统、战场感知广域视界传感器等感知系统。美军的未来战斗系统为士兵提供全天候、全天识别目标的功能。美军开展的其他类似项目还包括陆军“无人值守地面传感器群”、海军“传感器组网系统”等。特别是自从阿富汗和伊拉克战争以来，战争样式具有了更多的网络化作战成分，即大量采用IP 和WEB 技术。美国近年来强调的“网络中心战”、“行动中心战”和“传感器到射手”等作战模式，都特别突出传感器组网来提高态势感知能力，将传感技术探测获得的目标信息通过网络系统传输给武器装备，为武器装备射击提供及时的信息，例如，美军开始研制的“战场感知与数据分发”系统就是用来演示和实践新型作战模式。
3) 战场目标跟踪
无线传感器网络具有微型化终端探测的功能以及自组网的特点，因而在目标跟踪应用中的优势越来越明显，其中：跟踪更精细，密集部署的微型化传感器节点可以对移动目标进行精确探测、位置跟踪和控制，从而可以详细显示出移动目标的运动情况；跟踪更可靠，由于无线传感器网络的自治、自组织和高密度部署，当节点失效或新的节点加入，可以在恶劣的环境中自动配置容错，使得无线传感器网络在跟踪目标时具有较高的可靠性、容错性和鲁棒性；跟踪更及时，多种传感器的同步监控，使得移动目标的发现更及时，也更容易实现分布的数据处理、多种异构传感器节点相互之间协同工作，使得目标的跟踪过程更加全面；跟踪更隐蔽，由于传感器节点体积小，无线传输功率小，不易被敌方发现，因而可以对目标实现更隐蔽的跟踪，同时也方便部署应用。
4) 核、生、化监测
借助于生物和化学传感器，可以及旱发现已方阵地上的生、化污染，可以较为安全地获取一些核、生、化爆炸现场的详细数据，为已方组织防护提供快速反应时间从而减少损失。2002 年5 月，美国Sandia 国家实验室与美国能源部合作，共同研究能够尽早发现以地铁、车站等场所为目标的生化武器袭击，并及时采取防范对策的系统。它属于美国能源部恐怖对策项目的重要一环。该系统集检测有毒气体和化学传感器和网络技术于一体。安装在车况的传感器一旦检测到某种有害物质，就会自动向管理中心通报，自动进行引导旅客避难的广播，并封锁有关入口等。该系统除了能够在专用管理中心进行监视外，还可以通过Internet 进行远程监视。
自己的想法：
上课提到小型传感器后我就在想，可以用他们建成传感器网络，用来检测一定范围的敌军机械化部队的数量，该系统能够散射网到各个地方, 甚至覆盖整个战场,运用传感器检测金属或者磁场以侦测运动的高金属含量目标, 可用于侦察和定位敌军坦克和车辆。给予远程作战部队精确坐标，可以在较少伤亡的情况下进行精确打击。如果换成热感应传感器的话，可以精确定位狙击手或敌方小股部队的位置，可以有效防止渗透和刺杀的发生，好像在伊拉克战场上美军已经用到了相关的传感器来打击伊拉克的狙击手。至于课上讨论的能源问题，我认为采用老师所说的利用地震波来转化为能源的方式可能成本略高，其实就用生物电池就可以了，生物电池也有较强的续航性，而且成本不高，所以应该比较合适。
课后感：
《传感器》是一门实用性很强的课程，在老师的讲述过程中，让我们很有感想，老师通俗易懂的讲课方式，使我们更容易的接受了这一门新课程和一个新的领域。《传感器》的教学方式也注定了能更好的被我们掌握，理论与实习相结合的方式，我们更全面的认识了传感器。传感器的应用领域很广，尤其是军事方面，对于身为国防生的我们，深深的吸引了我的注意，在学习和实习的过程中更有兴趣更加主动的去接受这方面的知识。我不仅在上课和实习期间努力的去学习传感器方面的知识，在课余时间，通过网络和图书馆，在传感器的理论和应用方面有了更加的深刻的认识。当然，这些都离不开老师的教导，是老师认真负责的教授态度和通俗易懂的讲课方式，让我进入了这一全新的领域。老师不仅在上课期间关心我们，课余也付出心力去帮助我们学习这门课程，耐心的给我们讲解不易理解的方面和难题，老师同样关心我们的生活，课余的交流也让我明白了很多为人处世的道理，我明白大学不仅是学习知识的地方，更是学习做人的地方，而老师们丰富的阅历对我们来说更是不可多得的财富，与老师的每一次交流我都受益匪浅。使我在做人做事方面更加成熟老练。总之，感谢老师耐心的教导和关心，谢谢！
