【智库声音】浅谈5G的军事应用(三)

来源:军事高科技在线作者:秦中南、龙坤

导读

近些年来,世界很多国家正在积极推进5G的应用(www.zswq.com.cn)。全世界5G基站的数量持续增长,5G应用层出不穷,享受5G服务的用户也越来越多,5G正在越来越多地影响和改变着人们的生活方式。与此同时,5G在军事领域的应用也在逐渐拉开帷幕。本文是《浅谈5G的军事应用》系列的第三篇文章,主要介绍5G在军事航天、智慧军营、反恐领域以及和北斗导航结合的应用前景,供感兴趣的读者参考。

01

军事航天

基于高可靠、低延迟、海量连接的技术特点,5G技术的突破将广泛辐射影响航天和国防应用场景。5G与航天应用相互制约又相互依赖,制约体现在:在应用层,5G所展现出来的技术优势和高性能将严重影响商用天基通信网络的发展模式,目前ViaSat-2卫星提供100Mbps的下载速率,远低于5G的高速下载能力和低时延特点;在基础层,5G频段的大规模扩张已经对卫星频段的应用造成了影响。依赖在于:首先,通信卫星将在5G网络中发挥重要作用。天基平台的高度优势造成了延迟的客观存在,也成就了高覆盖率的绝佳优势,未来在5G地面设备难以覆盖或覆盖成本较高的区域,卫星将起到至关重要的作用。其次,在战场环境中,军队将严重依赖天基通信平台。最后,为了支持商业卫星的发展,卫星地面站系统正经历新的变革,需要通过采用新的地面天线提高与卫星的链接速率并降低成本,进而实现更高效的空地通信。因此,5G和航天应用的融合发展刻不容缓。

▲图一:军用航天器

5G为空地武器平台的互联提供了硬件基础。匹配正如火如荼发展的低轨通信卫星星座,5G与构成物联网的众多传感器相结合,将为指挥员提供收集来自天基维度的战场实时数据,使得系统能够将正在发生的实时事件、正在做出的决策、即将发生的事情、过去发生的事情,以及所有数据整合在一起,进而做出分析和预测。

5G将极大影响太空的电磁频谱相关领域。5G将实现基于天基卫星平台的战场强态势感知能力和战场保密通讯能力,在实时掌控战场平台的同时,能够对战场士兵身体状态进行监控,进而实现战场兵力调整,制定对抗措施。

5G有望颠覆未来航天制造模式。当前,工业领域无线技术主要应用于设备及产品信息的采集、非实时控制和实现工厂内部信息化等。由于在可靠性、数据传输速率、覆盖距离、移动性等方面的不足,导致当前工业领域无线技术并未能广泛应用。随着5G技术的不断发展成熟,特别是其特有的低时延、高可靠、以及大带宽等特性,使得无线技术应用于现场设备实时控制、远程维护及操控、工业高清图像处理等工业应用新领域成为可能,同时也为未来柔性生产线、柔性车间奠定了基础。无论是卫星、运载火箭还是相关零部件的制造,以5G+3D打印为核心的智能航天制造都将以更快的速度支撑航天迭代创新与发展。

太空已经进入一个新的次元,世界不少军队都正在积极探索军队对太空互联网的应用问题。在可预见的未来,5G构筑起的将是下一代通信的网络基础,其基础性和衍生效应将进一步增强,对各领域的辐射将进一步深入。未来的战场将是以网络为中心,以天基平台为支撑的战场,而5G将进一步放大天基平台的能力和优势,未来的“5G+军事航天”将是大国竞争的焦点之一。

02

智慧军营

2019年10月25日,由中国指挥与控制学会和中国电子信息产业集团有限公司主办的“2019智慧军营创新大会”在北京太极信息产业园召开。会议以“聚焦自主创新技术、促进智慧军营建设”为主题,促进军营信息化建设,构建智慧军营的智能化管理体系,实现营区要素数字化、基础设施智能化、信息资源网络化、日常管理可视化,达到“信息备战、信息施训、信息促管、信息共享、智能应用”目的。其中,以IPV6+5G的技术体系得到了与会专家的高度关注,不少学者都提出了基于5G技术的智慧军营综合管控平台解决方案。

在军营日常的管理与生活中,依托5G网络构建智能警卫勤务平台,能够实现联网视频巡查、智能感知报警、异常情况快速定位与处理,提高营区综合防护水平,降低警卫勤务工作强度;建立智能学习系统,能够自动检索网上资源,构建内容多元、环境开放、主体宽泛的网络课堂,实时进行互动,引导官兵学习军事和科学文化知识;运行智能办公系统,能够突破时间与空间限制,实现非密业务的分发流转与呈报审批,辅助开展办公作业,及时提醒待办事项,提高工作质效。在后勤保障方面,随着射频识别(RFID)技术、二维条码技术和智能传感技术的突破,依托5G网络,部队后勤系统能够自动获取在储、在运、在用物资的信息,实时掌握部队补给需求,从而对装备物资进行智能化管理,实现在准确地点、准确时间向作战部队提供合适的补给,避免不必要的混乱和浪费。5G海量连接能力结合RFID标签、传感器网络等感知手段能够实现装备物资从生产、采购、运输、存储到使用的全流程识别,进行高度透明化的追踪与配置,消除部队“资源迷雾”,实现全资产动态精确管理,提高军队后勤保障效能。同时,还能根据物资消耗情况做出智能预测,提前协调、控制、组织和实施装备物资的生产供应。

▲图2:智慧军营概念图

03

装备维护

5G还可应用在部队装备维修及远程服务领域。前端使用者佩戴眼镜或其他智能设备,通过摄像头采集到的第一视角画面利用5G网络同步传输给后端协作人员,后端协作人员如同亲临现场,双方所见画面完全一致。利用5G网络的智能生态系统,“老师傅”能为“新手”提供智能化、可视化的远程指导、验收和运维工具,大幅提高了装备维护效率效益,也有利于部队装备维修人才的新老传承。

04

5G无人反恐应用

基于5G的无人化反恐维稳技术装备是新型的网络化反恐技术装备,将成为提升反恐维稳部队多样化军事任务能力的有力手段,其基本的功能是为反恐维稳部队执行预警探测、情报侦察、精确定位、火力打击、驱散拒止、排雷排爆、破障排险等任务提供支持。为满足反恐维稳部队遂行多样化军事任务的需要,利用5G的eMBB、uRLLC、mMTC技术,实现无人机、机器人等无人化平台的入网连接,以及无人化平台与传感器网络的协作互通,为无人化平台侦察探测数据、远程操控指令、维护管理信息等提供高带宽、低时延、高可靠、高安全传输通道,进而实现反恐复杂环境和目标的远程实时感知以及火力打击、排雷排爆等危险任务的远程实时操控。面临日益严峻复杂的反恐斗争形势,反恐部队承担的情报、侦察、处置等多样化任务日趋繁重。为有力支撑反恐维稳军事行动任务,必须着力发展高性能信息化、智能化、专业化、体系化的反恐技术装备。

▲图3:智能化反恐平台畅想图

以反恐无人化平台的最新研究成果为基础,利用5G的eMBB技术结合卫星通信技术、移动边缘计算技术、人工智能技术、大数据关联分析技术等,实现无人化平台采集的高清图像、媒体流等高带宽侦察探测数据的就近处理、接收回传以及智能分析,支持反恐作战侦察探测任务的高效实施;利用5G的uRLLC技术结合卫星通信技术、人工智能与机器学习技术,实现无人化平台在复杂任务环境下的远程实时操控,支持反恐部队有效执行排雷排爆、精确打击等危险作战任务;利用5G的mMTC技术结合移动边缘计算技术,实现无人化平台与传感器网络的协同互通,支持无人化平台感知能力的扩展延伸;利用5G的D2D技术结合人工智能技术,实现无人化平台之间、无人化与有人平台之间的协同作战能力。

05

5G-北斗联合应用

北斗系统和5G具有天然的渊源关系,北斗本身是一个国家重要的时空基础设施,提供高精度的位置和时间信息,5G和北斗具有天然的融网络、融科技、融技术、融终端、融应用优势。同时,北斗可以构建高精度、高可靠、高安全的新一代信息时空技术体系,物联网、云计算、大数据包括人工智能、区块链技术都离不开北斗,也离不开5G。

北斗/GNSS(全球卫星导航系统)是唯一的全球性、高精度时空基准。其最大的好处是系统的全球性,能实现全球时间的精确同步,可以在广域甚至全球把感知时间和位置的能力赋给5G,从而赋给其它的系统,赋给道路、环境等。高精度导航增强技术对移动通信网、互联网赋能,给移动信息在网上瞬时位置定位,定其去向和瞬时流速,还能使移动互联网具有室内外定位无缝化一体化功能,实现城市全时域、全空域定位的智慧城市建设需求。北斗/GNSS与5G相互赋能,彼此增强,这样便产生了智能的五大能力:感知、学习、认知、决策、调控。因为调控需要在位置和时间上的精准协同,协同可能要达到微秒级、再精准1000倍甚至是100万倍。这五大功能,可以实现人类感知和调控物理时间能力。

▲图4:5G+北斗精确定位

在5G技术的加持下,北斗导航即可实现工业互联网(CPS)的目标:让广域或全球性分布的物理设备在感知的基础上具有计算、通信、远程协同、精准控制和自治等五大功能,以实现人类感知和调控物理世界能力在时间、空间尺度方面的延拓。比如在未来的无人驾驶系统中,北斗和5G便可做到优势互补。它们增强了无人驾驶系统对定位精度和定位可靠性的要求,进而对无人驾驶系统的安全性提供了可靠保障,甚至对无人驾驶智能管理调度平台的 时效性和高效率提供了技术保障。随着5G通信技术和全球导航卫星系统的高速发展,借助于这两项技术的优势去解决相关军事问题,已经成为一个重要的趋势。

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