ZigBee技術在槍支定位系統中的應用
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們的生命財產安全和社會的穩定都會帶來極大的威脅。因此，如何實現對槍支的定位、管理是亟待解決的問題。由于GPS技術在實現定位時存在功耗大，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。通過該系統在監區、營區等小區域范圍內掌握槍支當前所處位置，當有異常情況發生時，及時發出報警信號，以便執勤人員能夠快速、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復雜的大范圍監測和跟蹤。無線傳感器網絡通常包括傳感器節點、匯聚節點和管理節點。傳感器節點通常是一個嵌入式系統，在對所監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點，然后經衛星、互聯網、或是移動通信網絡等途徑到達最終用戶所在的管理節點。匯聚節點位置固定，終端用戶可通過管理節點對無線傳感器網絡進行管理和配置，發布監測任務或是收集回傳數據。其系統架構如圖1所示。
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同步。
ZigBee技術的主要優點包括有：
功耗低 由于ZigBee的傳輸速率低，估算2節普通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務預留了專用時隙，避免了發送數據時的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認的數據傳輸機制，每個發送的數據包都必須等待接收方的確認信息。
由于ZigBee技術發展日趨成熟，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點位置，以實現對移動目標的動態監測。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。
2 槍支定位系統設計
2．1 總體規劃
如圖2所示，在該系統中，將槍支放置的區域劃分為監區、營區、警戒區。其中，監區、營區、警戒區是預定的監控區域(圖2虛線框所示范圍)，均為安全區域；虛線框以外的區域為非安全區域。若槍支在預定監控區域內活動，則認為是正常的，不發出報警信號；反之若脫離監控區域，則認為異常，此時發出報警信號。在構建該系統時可以在不改變武警部隊已有監控網絡的基礎上進行更新，繼續使用部隊現有的三級網。
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