ZigBee技术在枪支定位系统中的应用

2010-08-21 11:50:47来源: 现代电子技术

  

      目前,武警部队针对执勤过程中可能发生的事故案件,采取了哨位监视、枪弹分离等方法,加强了对弹药的管理,有效减少了事故的发生。但在对枪支的管控上,还存在隐患。一旦遇到犯罪分子抢夺枪支、哨兵携枪逃跑等情况,不能及时发现并定位,造成枪支的流失,对人们的生命财产安全和社会的稳定都会带来极大的威胁。因此,如何实现对枪支的定位、管理是亟待解决的问题。由于GPS技术在实现定位时存在功耗大,成本高,可扩展性差等局限性,针对这一情况,提出了一种基于ZigBee技术的枪支定位系统。通过该系统在监区、营区等小区域范围内掌握枪支当前所处位置,当有异常情况发生时,及时发出报警信号,以便执勤人员能够快速、及时、准确地做出反应。

1 ZigBee无线传感器网络概述

  1.1 无线传感器网络

  无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)是由低成本、低功耗的微型传感器节点,通过自组织通信形成的无线网络,是一种全新的信息获取平台,可以在广泛的应用领域内实现复杂的大范围监测和跟踪。无线传感器网络通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。传感器节点通常是一个嵌入式系统,在对所监测到的信息进行初步处理之后,以多跳中继的方式将其传送给汇聚节点,然后经卫星、互联网、或是移动通信网络等途径到达最终用户所在的管理节点。汇聚节点位置固定,终端用户可通过管理节点对无线传感器网络进行管理和配置,发布监测任务或是收集回传数据。其系统架构如图1所示。


  1.2 ZigBee技术简介

  ZigBee技术是一种面向自动化和无线控制的低速率、低功耗、低价格的无线网络方案。它的通信速率要求低于蓝牙,由电池供电设备提供无线通信功能。ZigBec支持mesh网络拓扑结构,其无线设备工作在公共频段上(全球2.4 GHz,美国915 MHz,欧洲868 MHz)。采用ZigBee技术的产品可以在2.4 GHz上提供250 Kb/s(16个信道)、在915 MHz提供40 Kb/s(10个信道)和在868 MHz上提供20 Kb/s(1个信道)的传输速率。传输范围依赖于输出功率和信道环境,介于10~100m之间,一般在30 m左右。

  由于ZigBee使用的是开放频段,已有多种无线通信技术使用。因此为避免被干扰,各个频段均采用直接序列扩频技术。同时,PHY的直接序列扩频技术允许设备无需闭环同步。

  ZigBee技术的主要优点包括有:

  功耗低

  由于ZigBee的传输速率低,估算2节普通5号干电池可使用6个月到2年。成本低 模块的初始成本估计在6美元左右,很快就能降到1.5~2.5美元之间,且ZigBee协议是免专利费的。

  网络容量大

  一个ZigBee网络最多可容纳254个从设备和一个主设备,一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络。

  时延短

  通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。设备搜索时延典型值为30ms,休眠激活时延典型值是15ms,活动设备信道接入时延为15ms。

  安全

  ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,采用AES-128加密算法。

  可靠

  采用了碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输机制,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。

  由于ZigBee技术发展日趋成熟,国内外对无线传感器技术的研究也越来越深入,且ZigBee技术支持地理定位功能,可以及时获取目标节点位置,以实现对移动目标的动态监测。本文积极借鉴当前关于ZigBee技术的理论研究成果,构建了枪支定位系统。

2 枪支定位系统设计

  

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关键字:ZigBee  枪支定位系统

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2010/0821/article_2914.html
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