1. 系統(tǒng)概述

　　1.1. 系統(tǒng)背景

　　對士兵進(jìn)的基本軍事知識和作戰(zhàn)技能的訓(xùn)練，是部隊訓(xùn)練的重要組成部分，隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭形勢復(fù)雜多變，戰(zhàn)爭發(fā)起的突然性、軍隊現(xiàn)在的士兵訓(xùn)練方式和管理手段已不能完全滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭快速的反應(yīng)要求，為了適應(yīng)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的要求，提高士兵的作戰(zhàn)經(jīng)驗及理論水平，以及訓(xùn)練后的復(fù)習(xí)，軍隊需要對他們進(jìn)行動態(tài)跟蹤定位，及時了解士兵的位置及訓(xùn)練中是否有士兵受傷情況，對士兵和車輛進(jìn)行定位的問題也變的尤其重要。

　　1.2. 現(xiàn)狀與分析

　　因為國防的需要，戰(zhàn)爭的不可避免性，古往今來，士兵訓(xùn)練都是軍隊發(fā)展中一項不可或缺的內(nèi)容。現(xiàn)階段中國人民解放軍士兵主要訓(xùn)練內(nèi)容主要是射擊，投彈，刺殺，爆破，開辟沖擊道路，步炮協(xié)同，步坦協(xié)同等。訓(xùn)練中，采取官教兵、兵教官、兵教兵的練兵方法。隨著軍種、兵種部隊的發(fā)展和全軍正規(guī)化訓(xùn)練的開展，相繼組建了各種士兵訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，訓(xùn)練內(nèi)容增多，專業(yè)性增強，難度增大，使士兵訓(xùn)練不斷發(fā)展和完善。隨著中國的改革開放，成立了陸軍教導(dǎo)師、團(tuán)，專門承訓(xùn)野戰(zhàn)部隊各兵種專業(yè)新兵；調(diào)整了海軍、空軍、戰(zhàn)略導(dǎo)彈部隊的訓(xùn)練機(jī)構(gòu)；調(diào)整充實了訓(xùn)練內(nèi)容，廣泛開展了模擬訓(xùn)練，訓(xùn)練手段不斷現(xiàn)代化，士兵訓(xùn)練發(fā)展到一個新水平。但隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭的發(fā)展都是信息化戰(zhàn)爭，高科技戰(zhàn)爭，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，軍隊的武器裝備不斷更新，傳統(tǒng)的士兵訓(xùn)練方法已不能完全適應(yīng)未來的戰(zhàn)爭，為提高士兵的整體作戰(zhàn)水平，士兵的信息化建設(shè)也變得特尤為突出，隨著RFID技術(shù)的發(fā)展，如何利用RFID技術(shù)提高對士兵的定位，已成為軍隊關(guān)注的一個熱門技術(shù)。本文將介紹基于RFID的士兵訓(xùn)練管理方案。

2. 系統(tǒng)介紹

　　2.1. 系統(tǒng)原理

　　本系統(tǒng)是運用北斗衛(wèi)星定位技術(shù)和射頻識別技術(shù)，結(jié)合3G便攜式視頻設(shè)備，每個士兵佩帶一個有源腕帶標(biāo)簽，機(jī)械車輛及坦克安裝有源標(biāo)簽，有源腕帶標(biāo)簽及有源標(biāo)簽集成北斗定位模塊，標(biāo)簽工作可靠性高，信號傳輸距離遠(yuǎn)，無論士兵處于靜止還是移動狀態(tài)，車輛處于行進(jìn)或靜止?fàn)顟B(tài)，標(biāo)簽都能不停地發(fā)送信息到配置有北斗定位模塊的有源讀寫器，有源讀寫器實時的將士兵，機(jī)動車輛狀態(tài)，位置等信息上傳到指揮中心，同時如果士兵在訓(xùn)練中受傷，可按下腕帶標(biāo)簽上的SOS按鈕，腕帶標(biāo)簽發(fā)出求救信號，信號被讀寫器識別到，讀寫器將數(shù)據(jù)傳送給指揮中心，指揮中心通過對信號的處理，將傷員坐標(biāo)信息位置及傷情信息發(fā)送到醫(yī)護(hù)人員手持PDA，醫(yī)護(hù)人員立即趕赴士兵受傷現(xiàn)場對士兵進(jìn)行救治。每個士兵都攜帶有3G便攜式視頻設(shè)備，可以拍攝到訓(xùn)練過程中整個場景，視頻通過3G無線傳輸?shù)姆绞絺魉偷街笓]中心，指揮中心對視頻及時進(jìn)行處理和分析，指揮中心通過分析出的數(shù)據(jù)和實時監(jiān)控視頻，對士兵訓(xùn)練進(jìn)行合理分析，安排及調(diào)度。

　　信息采集

　　將某營的士兵的基本信息錄入到數(shù)據(jù)庫，每個人手上帶上一個存有與自己相對應(yīng)ID 號的腕帶標(biāo)簽在規(guī)定訓(xùn)練場所訓(xùn)練，安裝在數(shù)據(jù)記錄車輛上的讀寫器將識別到標(biāo)簽的ID信息，北斗衛(wèi)星將坐標(biāo)信息上傳至指揮中心，指揮中心通過對數(shù)據(jù)處理來判斷士兵所處位置。

　　數(shù)據(jù)傳輸

　　訓(xùn)練以營為單位，每個營以800人參加訓(xùn)練，每個營有20輛實戰(zhàn)車輛，整個營分布在半徑為3公里的區(qū)域進(jìn)行訓(xùn)練。RFID 標(biāo)簽、讀寫器、北斗衛(wèi)星，3G便攜視頻設(shè)備，指揮中心構(gòu)成一個完整的通信系統(tǒng)，當(dāng)讀寫器獲取到標(biāo)簽的數(shù)據(jù)時，通過WIFI無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街笓]中心，指揮中心對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，以做出正確的調(diào)度。例如整個營以某一小方隊（300步兵和5輛坦克小規(guī)模推進(jìn)）為實例進(jìn)行說明，該方隊配備多臺數(shù)據(jù)記錄車，以確保隨時可以搜集到整個方隊的信息，數(shù)據(jù)記錄車可隨時跟隨小方隊前進(jìn)，數(shù)據(jù)記錄車上的讀寫器都安裝有WIFI模塊，讀寫器將采集的數(shù)據(jù)即時通過WIFI的無線傳輸方式方法上傳到指揮中心，指揮中心通過系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的分析，指導(dǎo)整個小方隊的訓(xùn)練工作。

　　士兵定位

　　每個士兵帶有腕帶標(biāo)簽，標(biāo)簽中集成北斗定位模塊，讀寫器和北斗衛(wèi)星將采集到標(biāo)簽的ID，坐標(biāo)位置等信息上傳到指揮中心，指揮中心根據(jù)采集的信息產(chǎn)生訓(xùn)練士兵的位置報告，并根據(jù)電子地圖顯示相應(yīng)的位置，以達(dá)到對士兵的定位，同時結(jié)合視頻的實時監(jiān)控，通過語音方式指導(dǎo)士兵訓(xùn)練。

　　電子傷情

　　當(dāng)訓(xùn)練過程中有士兵訓(xùn)練受傷，士兵通過腕帶標(biāo)簽上的SOS按鈕進(jìn)行呼救，標(biāo)簽信息被讀寫器識別到，坐標(biāo)位置被北斗衛(wèi)星記錄，讀寫器和北斗衛(wèi)星將數(shù)據(jù)傳送給指揮中心，指揮中心再將處理后的信息加密傳送給北斗衛(wèi)星，北斗衛(wèi)星將有受傷士兵坐標(biāo)信息和傷情信息的數(shù)據(jù)發(fā)送到持有手持機(jī)的醫(yī)護(hù)人員手上，醫(yī)護(hù)人員收到信息后，馬上趕赴現(xiàn)場對該受傷士兵進(jìn)行救治。

　　3G視頻上傳

　　每個士兵都攜帶3G便攜式視頻設(shè)備，3G便攜式視頻設(shè)備實時拍攝場景，設(shè)備實時的將拍攝到的視頻信息通過3G無線通信方式傳送給指揮中心，指揮中心對視頻信息進(jìn)行分析和處理，給士兵進(jìn)行指導(dǎo)和安排任務(wù)。

　　實戰(zhàn)車輛及坦克定位
每輛實戰(zhàn)車輛安裝有有源標(biāo)簽，標(biāo)簽中集成北斗定位模塊，讀寫器采集標(biāo)簽的ID，北斗衛(wèi)星記錄車輛的坐標(biāo)位置，讀寫器和北斗衛(wèi)星將采集到的數(shù)據(jù)上傳至指揮中心，指揮中心根據(jù)采集的信息產(chǎn)生車輛位置報告，并根據(jù)電子地圖顯示相應(yīng)位置，結(jié)合語音以達(dá)到指揮中心對實戰(zhàn)車輛和坦克進(jìn)行合理調(diào)度。

　　設(shè)備安裝、實現(xiàn)及維護(hù)

　　士兵訓(xùn)練以營為單位，每個營以800人計算，訓(xùn)練場地覆蓋半徑為3公里的區(qū)域，每個營配備多臺數(shù)據(jù)記錄車以確保對整個訓(xùn)練區(qū)域的信號覆蓋，每輛車搜集信號范圍為半徑為500m的區(qū)域，數(shù)據(jù)記錄車跟隨士兵和實戰(zhàn)車輛前進(jìn)，數(shù)據(jù)記錄車隨時根據(jù)指揮中心的指揮調(diào)整前進(jìn)方向和速度，確保整個訓(xùn)練過程中對訓(xùn)練場地士兵和實戰(zhàn)車輛信息的搜集，另需要多準(zhǔn)備10左右的數(shù)據(jù)記錄車，以備當(dāng)數(shù)據(jù)記錄車毀壞時使用，所有備用記錄車必需能在15分鐘內(nèi)開往訓(xùn)練現(xiàn)場。
腕帶標(biāo)簽由士兵帶在手腕上，防拆，耐用，基本不用維護(hù)。

　　3G便攜視頻設(shè)備，便于攜帶，如果出現(xiàn)損壞情況，只需要更換設(shè)備即可，易于維護(hù)。

　　讀寫器可采用非金屬屏蔽罩屏蔽安裝在數(shù)據(jù)記錄車車頂，內(nèi)置WIFI模塊，可進(jìn)行無線傳輸，減少布線的麻煩，且讀寫器小巧，便于安裝與維護(hù)，施工難度低。

　　2.2. 抗干擾能力及數(shù)據(jù)安全

　　由于有源讀寫器采用頻道隔離技術(shù)，多個設(shè)備互不干擾 ，設(shè)備功率可調(diào)也，標(biāo)簽具有多個頻點，可降低外界環(huán)境的影響，同時訓(xùn)練場比較封閉，受外界影響比較小，大大增加數(shù)據(jù)的抗干擾能力。同時由于讀寫器采用AES-128bits密鑰實現(xiàn)加密，防止數(shù)據(jù)被竊聽，保證數(shù)據(jù)傳輸安全，且整個數(shù)據(jù)傳輸過程不采用外網(wǎng)的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，也保證了數(shù)據(jù)的安全性。

　　2.3. 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

圖2 士兵訓(xùn)練模擬現(xiàn)場圖

　　2.4．系統(tǒng)工作流程

　　針對士兵，實戰(zhàn)車輛，坦克從進(jìn)入訓(xùn)練場地，到訓(xùn)練結(jié)束，從士兵的移動，車輛的推進(jìn)都是地理位置的的改變，在整個過程中需要對士兵和車輛進(jìn)行動態(tài)跟蹤，如果發(fā)現(xiàn)傷員需要及時對傷員的位置進(jìn)行確定，進(jìn)行及時的救助，整個過程分為數(shù)據(jù)記錄車調(diào)度，士兵位置定位，實戰(zhàn)車輛及坦克定位，電子傷情處理，3G視頻上傳，數(shù)據(jù)記錄車輛摧毀補給。

　　由于整個訓(xùn)練所有設(shè)備都具有可移動性，這需要指揮中心合理調(diào)動數(shù)據(jù)記錄車對信息的及時采集和傳輸，以便整個訓(xùn)練過程中數(shù)據(jù)記錄車的移動隨時可以覆蓋整個訓(xùn)練區(qū)域。

　　2.4.1．?dāng)?shù)據(jù)記錄車調(diào)度

　　數(shù)據(jù)記錄車上安裝有集成北斗定位模塊的有源讀寫器，北斗衛(wèi)星通過讀寫器的定位模塊及時對數(shù)據(jù)記錄車的位置坐標(biāo)進(jìn)行記錄，并將數(shù)據(jù)記錄車的坐標(biāo)信息發(fā)送給指揮中心，指揮中心針對系統(tǒng)分析的數(shù)據(jù)，確定記錄車的位置坐標(biāo)，從而指揮調(diào)度數(shù)據(jù)記錄車輛應(yīng)該行駛的方向和速度，以達(dá)到搜集整個訓(xùn)練場士兵和實戰(zhàn)車輛的信息。

圖3 數(shù)據(jù)記錄車調(diào)度流程

　　2.4.2.士兵動態(tài)跟蹤

　　在訓(xùn)練的過程中，士兵在不停的移動，北斗衛(wèi)星通過標(biāo)簽的定位模塊及時記錄士兵的坐標(biāo)，并將坐標(biāo)信息發(fā)送給指揮中心，指揮中心針對系統(tǒng)分析出的數(shù)據(jù)，確定士兵的位置，從而達(dá)到對士兵的定位和分析。

圖4 士兵動態(tài)跟蹤流程圖

　　2.4.3.實戰(zhàn)車輛和坦克動態(tài)跟蹤

　　在訓(xùn)練的過程中，實戰(zhàn)車輛和坦克在不停的行進(jìn)，北斗衛(wèi)星通過安裝在的車輛和坦克中的定位模塊及時記錄實戰(zhàn)車輛和坦克的坐標(biāo)，并將坐標(biāo)信息發(fā)送給指揮中心，指揮中心針對系統(tǒng)分析出的數(shù)據(jù)，確定實戰(zhàn)車輛和坦克的位置，從而達(dá)到對實戰(zhàn)車輛的定位和分析。

圖5 實戰(zhàn)車輛和坦克動態(tài)跟蹤流程

　　2.4.4.電子傷情處理

　　在訓(xùn)練過程中，如果出現(xiàn)士兵受傷的情況，士兵通過按下腕帶標(biāo)簽上的SOS按鈕發(fā)出求救信號，北斗衛(wèi)星將接收到該士兵的坐標(biāo)信息發(fā)送能指揮中心，指揮中心再將坐標(biāo)信息發(fā)送給附近的醫(yī)護(hù)人員手中的PDA，醫(yī)護(hù)人員根據(jù)接收到的士兵的坐標(biāo)信息，趕赴現(xiàn)場對士兵進(jìn)行及時救治。

圖6 電子傷情處理流程圖

　　2.4.5.數(shù)據(jù)記錄車輛搜索源毀壞補給

　　在整個模擬訓(xùn)練過程中，如果指揮中心持續(xù)30s搜索不到數(shù)據(jù)記錄車輛的數(shù)據(jù)，指揮中心確定數(shù)據(jù)記錄車輛搜索源被毀壞，指揮中心馬上指揮最靠近該數(shù)據(jù)記錄車位置的實戰(zhàn)車輛切換到數(shù)據(jù)記錄車狀態(tài)，對附近士兵，實戰(zhàn)車輛，坦克的信息進(jìn)行搜索，同時指揮中心再安排數(shù)據(jù)記錄車進(jìn)入訓(xùn)練現(xiàn)場重新對現(xiàn)場進(jìn)行信息搜集，臨時轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)記錄車的實戰(zhàn)車再次切換到先前狀態(tài)。

圖7 數(shù)據(jù)記錄車毀壞補給流程圖

　　2.4.6. 3G視頻上傳

　　每個士兵背后都背負(fù)有3G便攜視頻設(shè)備，設(shè)備一直處于拍攝狀態(tài)，設(shè)備將拍攝的視頻信息通過3G無線通信方式將視頻信息即時上傳到指揮中心，指揮中心能過對視頻的分析和實時監(jiān)控，可通過語音對士兵進(jìn)行指導(dǎo)和安排任務(wù)。

圖8 視頻上傳

3. 系統(tǒng)功能介紹

　　3.1．系統(tǒng)功能模塊

圖9 系統(tǒng)功能模塊

　　3.2．系統(tǒng)功能模塊說明

　　3.2.1. 士兵定位分析功能

　　每個士兵手上帶有一個存在與自己相對應(yīng)ID號的腕帶標(biāo)簽，腕帶標(biāo)簽與北斗定位模塊集成，系統(tǒng)將該電子標(biāo)簽的ID號與士兵的詳細(xì)信息進(jìn)行綁定，如：人員的姓名、年齡、性別等等，系統(tǒng)通過讀寫器采集到的標(biāo)簽坐標(biāo)位置，實現(xiàn)對士兵的定位分析。

　　3.2.2. 實戰(zhàn)車輛和坦克軍定位分析功能

　　每臺車輛上安裝好集成北斗定位模塊的電子標(biāo)簽，系統(tǒng)將該電子標(biāo)簽的ID號與車輛或坦克的詳細(xì)信息進(jìn)行綁定，如：車輛的編號，車輛的型號等等，系統(tǒng)通過讀寫器采集到電子標(biāo)簽的坐標(biāo)位置，實現(xiàn)對車輛的定位分析。

　　3.2.3. 電子傷情分析功能

　　每個士兵手上帶有一個存在與自己相對應(yīng)ID號的腕帶標(biāo)簽，腕帶標(biāo)簽與北斗定位模塊集成，系統(tǒng)將該電子標(biāo)簽的ID號與士兵的詳細(xì)信息進(jìn)行綁定，如：人員的姓名、年齡、性別等等，系統(tǒng)通過讀寫器采集到的標(biāo)簽信息，實現(xiàn)對士兵的傷情進(jìn)行分析。

　　3.2.4. 視頻優(yōu)化功能

　　系統(tǒng)通過采集到的視頻，通過從不同的角度看一個場景事件，通過對關(guān)鍵視頻的檢索與裁剪，通過只記錄與訓(xùn)練有關(guān)的視頻和圖像，標(biāo)注訓(xùn)練細(xì)節(jié)，壓縮視頻，達(dá)到優(yōu)化視頻的目的，節(jié)省文件的存儲成本。

　　3.2.5. 自動訓(xùn)練分析功能

　　通過實時了解參訓(xùn)人員、車輛、武器的精確位置，士兵訓(xùn)練管理系統(tǒng)可以自動檢測并記錄有關(guān)軍事訓(xùn)練的事件。超過95%的戰(zhàn)術(shù)評審由系統(tǒng)自動生成，節(jié)省分析時間和經(jīng)費。

4．系統(tǒng)特點及優(yōu)點

　　4.1. 系統(tǒng)特點

　　1）每張標(biāo)簽采用北斗定位模塊，能夠準(zhǔn)確定位到士兵，車輛，坦克的行進(jìn)位置；

　　2）每個士兵都背負(fù)便攜式視頻設(shè)備，能夠?qū)崟r的拍攝訓(xùn)練場景，將視頻信息實時的上傳到指揮中心，使指揮部能及時的對訓(xùn)練場面進(jìn)行分析；

　　3）事后分析、訓(xùn)練評審：對訓(xùn)練情況進(jìn)行事后分析，評審訓(xùn)練效果，改進(jìn)戰(zhàn)術(shù)編排；

　　4）訓(xùn)練場景、武器聯(lián)動：根據(jù)人員位置結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行實時訓(xùn)練場景聯(lián)動，增強現(xiàn)場真實感；

　　5）自動判斷訓(xùn)練效果：結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和無線通信技術(shù)自動判斷訓(xùn)練效果，士兵的反應(yīng)能力等；

　　6）實時檢驗訓(xùn)練過程：根據(jù)位置和既定的戰(zhàn)術(shù)編排，指出訓(xùn)練過程的遺漏、檢測戰(zhàn)術(shù)動作是否完成。

　　4.2. 系統(tǒng)優(yōu)點

　　1）本系統(tǒng)采用腕帶標(biāo)簽和有源電子標(biāo)簽，具有廉價、實用、防拆的優(yōu)點；采用低功耗設(shè)計，產(chǎn)品硬件結(jié)構(gòu)簡單，僅需小量電能即可工作，使用壽命長；

　　2）數(shù)據(jù)傳輸采用無線網(wǎng)絡(luò)方式，無需人工布線維護(hù)；

　　3）可準(zhǔn)確定位事件發(fā)生的位置，且受環(huán)境影響小。

5. 其他應(yīng)用領(lǐng)域

　　煤礦井下作業(yè)人員定位管理

　　學(xué)校學(xué)生的定位管理

　　監(jiān)獄犯人的定位管理

　　醫(yī)院病人的定位管理

6. 硬件設(shè)備選型

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