刘东1 辛树奇2 李康峰2
（1. 奥维通信股份有限公司 辽宁 沈阳110179）
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【摘要】本文介绍了一种基于WSAS无线网络技术、UWB定位技术及单片机技术开发的适用于军队枪支离位报警及追踪的系统，描述了系统的组成，系统的功能及定位装置的硬件、软件设计。
【关键字】枪支离位；WSAS；离位追踪；在位识别；GJB9605
一、技术背景
为加强部队安全防范工作，加大对执勤枪支的监督管理力度，有效预防武器装备丢失和遭人为破坏，防止涉枪涉弹重大恶性案件发生，对执勤枪支的全时全域精准管控至关重要[1][2].
重点场所的执勤点基本配备了枪支在位管理及离位报警系统，种类繁多，技术体制不同，各有优缺点。使用较为广泛的是基于射频识别（RFID）技术和基于超宽带（UWB）技术的枪支离位报警系统[3][4]。
目前很多枪支离位报警系统多集中解决了定位技术，但是定位信息的回传网络采用了无线数传网络或者公网，引入了安全保密的问题，容易出现安全泄密的问题。
GJB9605是中央军委总装备部于2019年12月8日颁布的应用于军事物联网的国军标，该标准使用了WSAS（无线同步自组织传感网）技术，该技术采用高效网络组织和管理架构支持动态路由，网络规模达到千点级；该技术采用自适应跳频实现高可靠通信；该技术采用微秒级高精度同步，实现微瓦级超低功耗；该技术采用自主可控的高安全技术，支持军用加密技术；该技术采用采用线性扩频技术和相位调制技术的Chirp-IOT物理层，传输速率更高，传输距离更远。
二、系统组成
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图1系统工作原理
枪支离位报警追踪系统的硬件由定位装置、UWB基站（岗亭信源）、UWB基站（库房信源）和岗哨一体机等部分组成。枪支离位报警追踪软件（即指挥监控系统软件），部署在岗哨一体机中使用。
定位装置安装在枪支内，UWB基站布设在执勤岗亭和库房，与定位装置进行通信，并与岗哨一体机通过以太网相连接。当枪支处于UWB基站的监控范围之内时，定位装置中的北斗定位单元处于休眠状态，其中的UWB测距单元和UWB基站之间适时通信并得到两者的距离，岗哨一体机通过IP网络从UWB基站获得此距离并判断枪支是否超过警戒范围，根据不同的警戒梯度产生不同等级的告警。岗哨一体机中的枪支离位报警追踪软件可以显示枪支在位的状态。
当枪支脱岗离位超出监控范围时，定位装置的工作状态将从在位识别转换为离位追踪，这时定位方式由局域定位转为广域定位。定位装置中的北斗定位单元会被唤醒，开始接收卫星定位数据并通过WSAS无线网络经UWB基站向岗哨一体机发送枪支的经纬度坐标，从而实现离位追踪。枪支离位报警追踪软件可以显示枪支离位后的实时位置与运动轨迹。当枪支的位置信息超出了允许的活动范围将触发离位报警。
三、系统功能设计
（1）在位识别功能：系统要能实时的反映出枪支的在位情况，显示警戒范围和距离定位基站的距离；
（2）离位告警功能：软件具备枪支离位自动告警的功能，当枪支位置超出设置的警戒位置时，系统要自动报警，触发报警装置；
（3）离位追踪功能：枪支超出警戒范围后，启动定位追踪模块，系统软件要能反应出枪支的地理位置；
（4）合法离位功能：可以对枪支设置合法离位，被设置合法离位的枪支在超出警戒范围后不触发报警，合法离位设置是可逆的，被设置合法离位的枪支要能取消设置，取消后枪支超出警戒范围后要启动报警；
（5）报警信息处理与分发功能：软件系统要能够根据检测到的报警情况，及时将信息发送到上级指挥系统或终端；
（6）用户管理功能：系统要具备添加用户，修改用户信息，删除用户，系统用户登录，密码判断，登录注销等功能；
（7）枪支设备管理功能：能够管理枪支和定位标签的关联关系，显示枪支的相关信息，包括枪支编号，关联的定位标签编号，合法离位设置情况等；
（8）电量监测功能：实时反应标签设备的电量情况，并对电量低的设备进行警示。
四、定位设备设计
定位装置主要由UWB测距单元（在位识别）、北斗定位单元（离位追踪）、WSAS无线传输单元（离位数据传输）、供电单元及主控单元组成。
（1）UWB测距单元（在位识别）
测距单元集成了加速度传感器和UWB定位芯片。加速度传感器选用超低功耗、3轴MEMS加速度计；UWB定位芯片采用遵循IEEE802.15.4-2011UWB标准的低功耗、低成本无线收发芯片，支持精度 定位和同步数据传输，定位精度可达到10cm，抗多径能力强。
（2）北斗定位单元（离位追踪）
北斗定位单元具有GPS+北斗定位双系统定位的功能。
（3）WSAS无线传输单元（离位数据传输）
WSAS无线传输单元基于GJB9605.1-5军标设计，支持高可靠、低功耗、高实时的数据传输，采用长距离传输模式，可达到5-15km（支持ADR）的传输距离。
（4）主控单元
主控单元的控制器选择32位超低功耗微控制器芯片，该芯片采用高性能ARM Cortex-M3内核，其最低功耗达到290nA。
（5）供电单元
电源采用锂离子电池供电，该电池电压为3.7V，容量为3400mAh，内阻小于90毫欧，经功耗计算可以满足定位装置待机和使用要求，。
（6）结构设计
外壳分为两个部分，外壳和底盖。外壳采用一体化设计，减少了零件数量，并且保证了结构强度。整机设有USB接口及指示灯。
五、结束语
基于WSAS无线网络的枪支离位报警装置及系统，在利用广泛采用的UWB定位技术，采用高可靠、高实时、低功耗、高安全的WSAS无线网络，很大程度上保证了传输的信息的安全性，使用军事应用场景的信息安全的要求，有很大的军事应用价值。目前系统在各个军营、校园进行了使用取得很好的应用效果。
参考文献：
[1]黄志瑛; 冯根生. 执勤枪支离位报警系统. 电子测量技术.2008.130-132,144
[2]许家尧; 陶卫峰. 执勤枪支全时全域精准管控方法及其应用.信息化研究.2019.69-73
[3] 张月良. 基于 RFID 技术的 PLA 某部武器装备管理系统设计与实现[D].重庆大学硕士学位论文，2015：1-5.
[4]高钧.基于UWB技术的枪支管控系统研究与实现. 东北电力大学硕士学位论文.2019