ZigBee技术在枪支定位系统中的应用

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。

　　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。