超低空分布式多傳感器探測節點的設計

通信模塊即 GPRS 模塊，采用索愛公司生產的GR47，該模塊內嵌TCP/IP 協議，支持SMS、GPRS、CSD 等傳輸方式，并提供SIM 卡接口和三路串行數據通信接口(UART1、 UART2 和UART3)。模塊支持AT 命令集，有命令狀態和在線狀態兩種工作狀態，處于命令 狀態時，模塊接收MCU 通過串口發送的指令;處于在線狀態，即數據模式時，可進行數據 傳輸，此時不響應命令，直接傳送所接收到的數據。該模塊體積小，開發簡便，內嵌TCP/IP 協議棧，使用戶不用自己開發復雜的TCP/IP 協議棧軟件，大大降低了開發難度，也最大程 度上縮短了產品的研發周期。該模塊需要一張開通GPRS 業務的SIM 卡，和它配套使用。

存儲模塊采用 24C256 存儲器，保存一些重要的數據，這些數據在系統掉電后是不能丟 失的。主要存儲探測中心IP 和端口號、口令、采集數據等。 電源模塊是采用太陽能電池并加以備用的鋰電池，電源部分通過加一些必要的濾波及電 壓轉化電路，來最終輸出24V、12V 和5V 的3 組直流電，供各個傳感器和微處理器等部件 使用。

GPS 模塊利用GPS 系統對分布的多傳感器探測節點進行授時和定位，在確定各探測節 點準確位置的同時，保證各探測節點的時間的高度一致。

傳感器部分根據不同的應用環境分別動態地設置相應的傳感器，高可靠性地完成目標的 探測、發現、識別、定位及圖像拍攝等。隨著反偵察技術的發展，單一的傳感器探測很難有 效地探測到目標，必須使用多傳感器進行探測。在幾百米以下的超低空領域，通過紅外傳感 器、聲傳感器、震動傳感器等基本可以有效地探測和識別進入該區域的目標，通過紅外熱像 儀等攝取圖像，以便更準確地判斷目標，更好地進行信息融合。

4 分布式多傳感器探測節點的軟件設計

軟件部分主要由多傳感器數據采集和GPRS 遠程數據通信兩部分組成。多傳感器探測數 據采集及處理部分實時探測和識別該區域的目標信息，經過微處理器轉化成相關傳送數據; GPRS 遠程數據通信部分實時通過GPRS 與監控中心服務器進行通信。

4.1 多傳感器探測數據采集及處理

多傳感器探測數據采集是指在探測節點運行的一個采集周期內，紅外傳感器、聲傳感器、 震動傳感器等輸出的AD 轉換值。微處理器對采集的數據進行預處理，如果發現可疑的目標 信息，啟動紅外熱像儀攝取目標圖像，隨后將采集的所有參量及圖像數據傳送到監控中心服 務器。

在數據傳送過程中，由于各項參量數據不是獨立傳送的，所以首先要采用TLV(標識、 長度、數據)的格式對所有的數據按順序進行編碼打包。然后，再以固定的長度對打包好的 數據進行分塊，分塊的目的是保證每次送入網絡的數據長度適中，易于網絡傳輸。之后再調 用數據傳輸子程序把每塊數據順序發送出去。

在數據傳輸子程序中，原始數據塊依次由應用層數據傳送命令報文、傳輸層 UDP 包、 網絡層IP 包和鏈路層PPP 幀報文進行封裝，然后送入GPRS 模塊，發送到網絡中。傳輸層采用了UDP(用戶數據報協議) 協議，該協議是一種面向無連接的傳輸協議，其本身沒有應 答機制和命令重發機制，屬于小的、節約資源的傳輸層協議， 傳輸速度快。而我們在應用層采用了應答和重發機制，所以 可以確保數據被收到。網絡層則采用IP 協議，IP 頭里包含 了本機IP 地址和監測中心IP 地址，指出了數據的傳送路徑。

4.2 GPRS 遠程數據通信

使用GPRS 模塊上網進行數據傳送，一般具有三種方式， 一是采用公網靜態IP，連接操作較簡單，具有較高的可靠性 和穩定性，但是靜態IP 的申請和使用需要較高的費用;二 是采用動態IP 結合DNS 域名解析的方式，每次上線的IP 可能不同，但可以通過DNS 動態域名解析在終端與后臺之 間建立關聯;三是采用APN 專線接入方式，通過申請APN 專線接入GPRS 網絡，然后給每個模塊分配固定IP，組成一 個私有廣域網，這種方式也需要較高的費用。

本系統采用了第二種方式獲得本身 IP，而后臺監控中心 服務器的IP 是固定的。采用GPRS 模塊上網時，GPRS 模塊 首先完成撥號登陸，然后進行數據傳輸。實現動態IP 方式 上網通信的處理流程如圖3 所示。

5 結束語

本文創新點是：利用GPRS 網絡作為遠程無線數據通信平臺，可充分發揮通用無線分組 業務數據傳輸的優勢，把遠程分布的多傳感器探測節點所探測到的信息實時、有效地匯集在 一起，實現了超遠距離的信息融合，可實時進行目標發現、優化綜合處理，獲取狀態估計、 目標屬性、行為意圖、態勢*估、威脅分析和輔助決策等。