技術(shù)
導(dǎo)讀:佐治亞州本寧兵營(yíng)中的美軍在城市地形軍事行動(dòng)訓(xùn)練中采用了位于丹佛Ubisense公司的超寬帶RFID系統(tǒng),跟蹤在模擬村莊訓(xùn)練的士兵。
佐治亞州本寧兵營(yíng)中的美軍在城市地形軍事行動(dòng)訓(xùn)練中采用了位于丹佛Ubisense公司的超寬帶RFID系統(tǒng),跟蹤在模擬村莊訓(xùn)練的士兵。
佐治亞州本寧兵營(yíng)( Fort Benning, Ga.)中的美軍在城市地形軍事行動(dòng)( Military Operations in Urban Terrain ,(MOUT))訓(xùn)練中采用了位于丹佛Ubisense公司的超寬帶( ultra-wideband (UWB))RFID系統(tǒng),跟蹤在模擬村莊訓(xùn)練的士兵。模擬村莊是由煤渣磚建造的一些樓房組成的。
"在城市地形軍事行動(dòng)訓(xùn)練中,為了士兵們的理論學(xué)習(xí)和訓(xùn)練后的復(fù)習(xí),我們必須追蹤他們。不管士兵執(zhí)行什么任務(wù),我們都要對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)地追蹤。" 系統(tǒng)集成和軟件開(kāi)發(fā)公司DSCI的主管,Eric Wagner如是說(shuō)。為了更好地管理士兵,DSCI安裝并運(yùn)行了超寬帶RFID系統(tǒng)。
在MOUT訓(xùn)練的一排士兵進(jìn)行了包括搶占建筑物在內(nèi)的多種形式的訓(xùn)練。士兵們身上佩有900 MHz GPS無(wú)線電裝置,跟蹤其戶外活動(dòng)。他們還佩有用于追蹤其室內(nèi)活動(dòng)的Ubisense標(biāo)簽。900 MHz的無(wú)線電裝置將士兵們的GPS位置信息傳送給安裝在MOUT的RF接收器。
RFID讀寫(xiě)器Ubisensors遍布在建筑物中,追蹤士兵的精度達(dá)1英尺。由標(biāo)簽產(chǎn)生的RF信號(hào)分析士兵們的位置。由于超寬帶波形可以穿過(guò)墻壁,因此很難精確地確定士兵的具體位置。為了精確地確定某時(shí)刻士兵是否在房間內(nèi),他們?cè)陂T(mén)口安裝了紅外發(fā)射機(jī)。裝在士兵內(nèi)衣的紅外接收機(jī)( Infrared receivers)將信息發(fā)送到900 MHz的無(wú)線電設(shè)備,無(wú)線電設(shè)備再將收到的信息傳送到后端的系統(tǒng)軟件。
激光射擊感應(yīng)器( Multiple Integrated Laser Engagement System (MILES) )也用于戰(zhàn)斗訓(xùn)練中, 當(dāng)士兵在訓(xùn)練中被空包彈射擊后,槍中發(fā)出的激光信號(hào)就會(huì)傳送到他內(nèi)衣中的激光傳感器。該激光信號(hào)是用士兵所攜帶的武器的唯一號(hào)ID編碼的。 MOUT 的建筑物中到處都安裝了攝影機(jī),供指揮官監(jiān)督訓(xùn)練現(xiàn)場(chǎng)。
每個(gè)士兵的相關(guān)資料如GPS數(shù)據(jù)、佩帶的標(biāo)簽、激光射擊感應(yīng)器數(shù)據(jù)( 即,士兵何時(shí)何地被射中。)和記錄士兵進(jìn)入和離開(kāi)房間的紅外線定位數(shù)據(jù)等,都被送入到DSCI的系統(tǒng)軟件中,由該軟件產(chǎn)生訓(xùn)練士兵的位置報(bào)告。DSCI將MILES數(shù)據(jù)、房間內(nèi)外的位置數(shù)據(jù)和時(shí)間戳編碼后形成3D模擬現(xiàn)場(chǎng),類(lèi)似于視頻游戲。( 為了精確再現(xiàn)訓(xùn)練實(shí)況,DSCI也使用錄像帶記錄訓(xùn)練情況)
訓(xùn)練過(guò)后分析再現(xiàn)數(shù)據(jù),士兵們可以從中吸取教訓(xùn),從而到達(dá)更好的訓(xùn)練結(jié)果。例如,在什么情況下射擊,在什么情況下端槍不扣動(dòng)板機(jī)。盡管目前DSCI還沒(méi)有采用這一系統(tǒng),但是Ubisense具有自己的可以處理標(biāo)簽信號(hào)并顯示在3D界面上的軟件。
這一RFID系統(tǒng)不同于其他RFID系統(tǒng),該系統(tǒng)可以工作在多頻帶( 3.1 - 10.6 GHz)下,在多頻帶情況下同時(shí)傳送信號(hào)。Ubisense標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的工作頻率為5.8 t- 7.2 GHz。多頻帶信號(hào)的傳輸時(shí)間也比傳統(tǒng)RFID的傳輸時(shí)間短。用于傳輸多頻帶標(biāo)簽數(shù)據(jù)的波形也較傳統(tǒng)RF波形小,因此,多頻帶RFID傳輸數(shù)據(jù)時(shí)消耗的能量較少,不容易產(chǎn)生干擾。
在Ubisense開(kāi)發(fā)出可用硬件以前,DSCI使用超音速標(biāo)簽和讀寫(xiě)器跟蹤士兵的室內(nèi)活動(dòng)。因?yàn)槌羲傧到y(tǒng)容易受到武器開(kāi)火的干擾,所以精確度較差。"超音速不像UWB跟蹤得那樣精確,在炮火聲中,超音速標(biāo)簽就失去了作用,因?yàn)殚_(kāi)炮產(chǎn)生的噪聲分貝太高。影響了超音速標(biāo)簽的正常工作。" Wagner如是說(shuō)。超音速也不能穿過(guò)墻壁,但是UWB卻可以。
起初,DSCI打算獨(dú)自開(kāi)發(fā)他們的UWB系統(tǒng),但是市場(chǎng)調(diào)查表明UWB的供貨商,特別是Ubisense已經(jīng)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了該系統(tǒng)。Wagner解釋說(shuō),"與已經(jīng)建立了完善的生產(chǎn)線的廠家合作,可以更好地實(shí)施我們的解決方案。"
在安裝該系統(tǒng)以前,Ubisense工程師們開(kāi)展了對(duì)MOUT 處RF頻譜的分析工作,判斷現(xiàn)場(chǎng)的其他無(wú)線電設(shè)備對(duì)Ubisense傳感器帶來(lái)的可能干擾。系統(tǒng)一旦安裝以后,還需要解決另一個(gè)問(wèn)題。DSCI 已經(jīng)提高了標(biāo)簽信號(hào)的強(qiáng)度,使其可以穿過(guò)MOUT建筑物的混凝土墻面,但是這樣又引起了多徑傳輸干擾問(wèn)題。例如,同一時(shí)刻不止一個(gè)讀寫(xiě)器讀取同一個(gè)標(biāo)簽信息,或者一個(gè)讀寫(xiě)器同時(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽信息,這就引起了沖突問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題,Ubisense的工程師們調(diào)整了Ubisensors內(nèi)部RF濾波器的濾波性能。濾波器使用算法來(lái)確定哪些信號(hào)是給定標(biāo)簽的信號(hào)。
Wagner說(shuō),總之,對(duì)DSCI 來(lái)說(shuō)Ubisense系統(tǒng)的工作性能良好,適合軍事訓(xùn)練中追蹤士兵的需要。自從先進(jìn)的UWB技術(shù)獲得美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)( U.S. Federal Communications Commission (FCC))批準(zhǔn)以后,DSCI成了Ubisense的60個(gè)客戶之一。
Ubisense 的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)部副部長(zhǎng)Jay Cadman 說(shuō),"客戶對(duì)我們產(chǎn)品的要求比我們期望的要高,我們的客戶主要是采用標(biāo)簽跟蹤人們的活動(dòng),這樣做的目的是幫助他們改善關(guān)于人的業(yè)務(wù)的運(yùn)作。"這一系統(tǒng)正用于衛(wèi)生保健部門(mén),例如,可以在急診室內(nèi)監(jiān)視佩帶ID徽章( 徽章內(nèi)嵌有標(biāo)簽)的醫(yī)生的工作情況。Ubisense系統(tǒng)也可以用于生產(chǎn)線上監(jiān)視工人和生產(chǎn)設(shè)備工作情況。
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