ZigBee技術在槍支定位系統(tǒng)中的應用

目前，武警部隊針對執(zhí)勤過程中可能發(fā)生的事故案件，采取了哨位監(jiān)視、槍彈分離等方法，加強了對彈藥的管理，有效減少了事故的發(fā)生。但在對槍支的管控上，還存在隱患。一旦遇到犯罪分子搶奪槍支、哨兵攜槍逃跑等情況，不能及時發(fā)現(xiàn)并定位，造成槍支的流失，對人們的生命財產安全和社會的穩(wěn)定都會帶來極大的威脅。因此，如何實現(xiàn)對槍支的定位、管理是亟待解決的問題。由于GPS技術在實現(xiàn)定位時存在功耗大，成本高，可擴展性差等局限性，針對這一情況，提出了一種基于ZigBee技術的槍支定位系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)在監(jiān)區(qū)、營區(qū)等小區(qū)域范圍內掌握槍支當前所處位置，當有異常情況發(fā)生時，及時發(fā)出報警信號，以便執(zhí)勤人員能夠快速、及時、準確地做出反應。

1 ZigBee無線傳感器網絡概述

　　1．1 無線傳感器網絡

　　無線傳感器網絡(wireless sensor network，WSN)是由低成本、低功耗的微型傳感器節(jié)點，通過自組織通信形成的無線網絡，是一種全新的信息獲取平臺，可以在廣泛的應用領域內實現(xiàn)復雜的大范圍監(jiān)測和跟蹤。無線傳感器網絡通常包括傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和管理節(jié)點。傳感器節(jié)點通常是一個嵌入式系統(tǒng)，在對所監(jiān)測到的信息進行初步處理之后，以多跳中繼的方式將其傳送給匯聚節(jié)點，然后經衛(wèi)星、互聯(lián)網、或是移動通信網絡等途徑到達最終用戶所在的管理節(jié)點。匯聚節(jié)點位置固定，終端用戶可通過管理節(jié)點對無線傳感器網絡進行管理和配置，發(fā)布監(jiān)測任務或是收集回傳數(shù)據。

　　1．2 ZigBee技術簡介

　　ZigBee技術是一種面向自動化和無線控制的低速率、低功耗、低價格的無線網絡方案。它的通信速率要求低于藍牙，由電池供電設備提供無線通信功能。ZigBec支持mesh網絡拓撲結構，其無線設備工作在公共頻段上(全球2．4 GHz，美國915 MHz，歐洲868 MHz)。采用ZigBee技術的產品可以在2．4 GHz上提供250 Kb／s(16個信道)、在915 MHz提供40 Kb／s(10個信道)和在868 MHz上提供20 Kb／s(1個信道)的傳輸速率。傳輸范圍依賴于輸出功率和信道環(huán)境，介于10～100m之間，一般在30 m左右。

　　由于ZigBee使用的是開放頻段，已有多種無線通信技術使用。因此為避免被干擾，各個頻段均采用直接序列擴頻技術。同時，PHY的直接序列擴頻技術允許設備無需閉環(huán)同步。

　　ZigBee技術的主要優(yōu)點包括有：

　　功耗低

　　由于ZigBee的傳輸速率低，估算2節(jié)普通5號干電池可使用6個月到2年。成本低 模塊的初始成本估計在6美元左右，很快就能降到1．5～2．5美元之間，且ZigBee協(xié)議是免專利費的。

　　網絡容量大

　　一個ZigBee網絡最多可容納254個從設備和一個主設備，一個區(qū)域內可以同時存在最多100個ZigBee網絡。

　　時延短

　　通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短。設備搜索時延典型值為30ms，休眠激活時延典型值是15ms，活動設備信道接入時延為15ms。

　　安全

　　ZigBee提供了數(shù)據完整性檢查和鑒權功能，采用AES-128加密算法。

　　可靠

　　采用了碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據時的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認的數(shù)據傳輸機制，每個發(fā)送的數(shù)據包都必須等待接收方的確認信息。

　　由于ZigBee技術發(fā)展日趨成熟，國內外對無線傳感器技術的研究也越來越深入，且ZigBee技術支持地理定位功能，可以及時獲取目標節(jié)點位置，以實現(xiàn)對移動目標的動態(tài)監(jiān)測。本文積極借鑒當前關于ZigBee技術的理論研究成果，構建了槍支定位系統(tǒng)。