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。但在对的管控上，还存在隐患。一旦遇到犯罪分子抢夺、哨兵携枪逃跑等情况，不能及时发现并，造成的流失，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、管理是亟待解决的问题。由于GPS在实现时存在功耗大，成本高，可扩展性差等局限性，针对这一情况，提出了一种基于的枪支定位。通过该在监区、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 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，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 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
2．1 总体规划
如图2所示，在该系统中，将枪支放置的区域划分为监区、营区、警戒区。其中，监区、营区、警戒区是预定的监控区域(图2虚线框所示范围)，均为安全区域；虚线框以外的区域为非安全区域。若枪支在预定监控区域内活动，则认为是正常的，不发出报警信号；反之若脱离监控区域，则认为异常，此时发出报警信号。在构建该系统时可以在不改变武警部队已有监控网络的基础上进行更新，继续使用部队现有的三级网。