一、基于無線傳感器網絡的智能無線哨兵系統背景

無線傳感器網絡可以協助實現有效的戰場態勢感知，滿足力量態勢感知 的 要求。典型設想是用無人機將大量微傳感器結點散布在戰場的廣闊地域，這些 結點 自組成網，將戰場信息收集、傳輸、融合，為各參戰單位提供情報服務。近 年來， 世界各國對無線傳感器網絡用于情報探測的研究越來越多。 美國在上世紀90 年代初已經出現了多種戰場傳感器監視系統，如“輪巴斯" 系 統，包括聲、振動、紅外、磁等傳感器， 可以識別人（識別范圍3-50 米）、輪 式車 輛（識別范圍 15-250 米）還是履帶車輛（識別范圍 25-350 米），并將結果 實時 無線上傳至指揮部。五角大樓委托洛克希德-馬丁公司研制一系列各種各樣 的無線 傳感器，其中一些可以成普通的石頭，安裝了太陽能電池板、微型計 算機、地 震傳感器、攝像頭和麥克風等設備， 這些無線傳感器可對潛在的分 子暗中監視 20 年之久。 在美國弗吉尼亞州諾福克郡，洛克希德公司研制了由50 枚手掌大小的聲學 和 地震傳感器連接成一個網絡的數據模塊。當傳感器發現人或者交通工具時，它 就會 利用射頻將信號從一個網絡節點傳到另一個節點，并最終發送到衛星、戰術 網絡和 士兵終端上，或者直接傳送到指揮中心。這些傳感器耗能很少，能裝備太 陽能電池 板，可工作20 年甚至更久。新型傳感器的價格相對不高， 每套為1000 美元左右， 僅為高精炮彈的八十分之一。 俄羅斯沃羅涅日空軍學院發明了一種秘密觀察設備——“間諜石頭"，該設 備 成石頭模樣，并配有運動傳感器、迷你攝像頭和履帶式行走裝置， 可用來 進行 信息收集、處理和傳輸。由于其外貌酷似石頭，在野外時很難被發現。 特別是 在陣地戰中，當中立地帶處于敵方嚴密監控，且被手火力控制時，普 通偵察兵 很難實施偵察活動，“間諜石頭"這時就能派上大用場。

二、無線哨兵系統組成

本方案介紹的智能無線哨兵基于無線傳感器網絡技術，主要用于區域內環境 （振動、聲、磁場、紅外）探測與感知，并將匯總的區域內數據上傳至監控中心。 智能無線哨兵具有體積小、自供電、長時間續航、智能化探測、自主學習等特點。

基于無線傳感器網絡的智能無線哨兵組成如圖2 所示。系統由探測節點、路 由節點、無線網關、和遠程監控中心組成。

無線探測節點定時或觸發方式探測周圍的環境數據，并將分析的探測結果數 據（節點位置、闖入物類型和特征值）發送至無線網關；無線探測節點的典型傳 輸距離2000 米，如果數據無法直達無線網關，可通過無線路由節點轉接后發送 至無線網關。一片區域內的一個或多個無線網關將數據通過4G/5G 或北斗衛星 匯總上傳至遠程監控中心，遠程監控中心分析遠程戰場的態勢，并綜合各種數進 行現場態勢評估。

三、智能無線哨兵系統典型應用領域

智能無線哨兵系統可應用于以下場景：

（1） 邊遠海島監測：實現邊遠海島的隱秘的環境監測，分析判斷是否有敵 我戰船、戰車、戰機或人員經過，并進行安全預警，大大減輕資 源投入和人員風險。

（2） 邊防線監測：在邊防線附近部署基于無線傳感器網絡的智能無線哨 兵，可隱秘的監測邊防線附近的人員、車輛等流動情況，防止、 偷 渡等事件發生；

（3） 島嶼情報偵察：通過無人機布撒傳感器的方式，在某島嶼海岸線附近 大量 布設智能無線哨兵，采集某島嶼海岸線附近的水文、環境、人員、 車輛、 艦船等信息，并通過北斗報文傳輸數據，了解地方布防情況， 為未來我 軍登陸提供數據支撐和遠程情報支持。

四、智能無線哨兵系統主要特點

智能無線哨兵系統的主要特點：

（1） 多節點組網：智能無線哨兵由多個無線探測傳感器陣列組成，每個陣 列可 探測一個或多個區域，無線探測傳感器網絡包含少量無線網關， 匯聚探 測節點的數據，并將數據上傳至監控中心；

（2） 探測多類型數據：每個探測節點可實現振動、噪聲、磁場、溫濕度、 GPS 位置等環境探測，以及數據分析、甄別；

（3） 4G/5G 與北斗衛星結合：國內有4G/5G 網絡的地方，使用4G/5G 網 絡 ，成本更低；在邊遠地區無 4G/5G 網絡的地方，或敵對非友好地 區探 測，使用北斗衛星傳輸數據；

（4） 隱蔽性好：被動探測、體積小、隱蔽性好、可成石頭外觀，不易 被 發現；

（5） 高密度探測：傳感器體積小，成本低，可以提高單位面積內的傳感器 的覆 蓋數量；

（6） 低功耗：采用太陽能+電池的能源供給方式，典型工況續航2 年以上；

（7） 傳輸距離遠：探測節點與無線網關之間采用星型通訊方式，探測節點 與 無線網關之間通訊距離不低于2km（視距），如果需要監測的范圍 更大 ，可以使用路由節點起到距離延伸的作用。

（8） 人工智能、大數據：結合數據加密技術、人工智能技術、大數據應用， 打造物聯感知、智慧可視的邊防數據監控網絡，全面構筑人防、物防、 技防一 體化的全天候、、立體化的智能哨兵安全防控體系，最 終打造形成 全時空、多層次、寬領域的智能化邊防管控。

（9） 低成本：采用無線傳感器節點的方式，大大降低監測成本，為未來大 面 積推廣提供可能。

五、智能無線哨兵系統主要技術指標

無線探測節點的主要性能指標如下：

（1） 無線探測節點內置振動、噪聲、磁場、溫濕度、GPS/北斗等傳感器；

（2） 外表：成石頭樣，適應沙漠、叢林、海灘等環境；

（3） 振動測量：量程±2g ，采樣率 5kHz，可通過振動數據分析、傳輸振 動 特征值，探測振動源的類型；

（4） 噪聲測量：量程 140dB，采樣率 100kHz，分析噪聲源的類型；

（5） 磁場測量：量程5 高斯，可分析是否有磁性設備經過；

（6） 溫濕度測量：溫度測量范圍-40℃~85℃,精度±0.5℃,濕度測量范 圍 0%~99%RH，精度5%；

（7） GPS、北斗位置測量精度：10m RMS；

（8） 采樣周期：不低于 10分鐘采集一組數據；

（9） 觸發采集：如果振動或噪聲超過門限值，探測節點可以啟動采集并喚 醒周 圍節點進入工作狀態；

（10） 電池：內置電池，待機不小于2 年，具備光伏發電功能，可在有陽光的環境下自充電；

（11） 無線頻率：433MHz；

（12） 傳輸距離：空曠不低于2km；

（13） 體積：不大于50 mm×50 mm ×40mm；

（14） 重量：不大于 100g；

（15） 使用環境：-40℃~85℃,濕度0%~99%RH；

（16） 防水等級：IP67；

（17） 抗沖擊 1000g，可以適應100米下的空投環境。

六、智能無線哨兵系統森瑟科技所涉及的傳感器