枪支作为武器装备的重要组成部分,一旦意外流失,将对人们生命财产安全和社会稳定带来极大的威胁。超宽带(Ultra Wideband,UWB)是一种利用高速窄脉冲传输数据的无线通信方式,具有穿透力强、通信精确度高等优点。本研究设计了一套基于UWB测距方案的无线通信系统并最终实现了对哨位执勤枪支的实时管控。为减小非视距(Not Line Of Sight,NLOS)造成的测距误差,采用了先识别后校正的方法:先建立幅值-距离模型对LOS/NLOS两种情形进行有效识别,再引入BP(Back Propagation)神经网络对NLOS下的测距误差进行校正。仿真结果表明,该方法有效提高了测距精度;提出了一种自适应滤波方法,通过自动匹配权值参数,对原始数据进行滑动限幅处理,可有效消除跳变等野值的影响。本文设计的UWB枪支管控系统包括信标、基站等硬件部分以及上位机软件平台。信标置于枪支附件仓内部,由STM32L151处理器、DW1000射频收发芯片以及其他外围电路和电池组成。基站固定在岗亭上方,由无线通信最小系统、以太网模块和声光报警装置等组成。基站接收信标广播的通信帧并将解算的距离及其他状态信息实时发送至系统后台,在软件界面设置电子围栏后,一旦枪支(信标)越过围栏区域,基站立即报警。搭建实验平台,验证了硬件通信、测距功能与软件人机交互功能,然后在操场、教学楼下等室外场景分别对系统最远通信距离、枪支离位报警及运行时间等功能进行了针对性测试。测试结果表明,本文所设计的UWB通信系统,在多场景下测距误差保持在30cm之内,能够对哨位执勤枪支进行实时、动态管控。
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