一、基于无线传感器网络的智能无线哨兵系统背景
无线传感器网络可以协助实现有效的战场态势感知，满足作战力量态势感知 的 要求。典型设想是用无人机将大量微传感器结点散布在战场的广阔地域，这些 结点 自组成网，将战场信息收集、传输、融合，为各参战单位提供情报服务。近 年来， 世界各国对无线传感器网络用于情报探测的研究越来越多。 美国在上世纪90 年代初已经出现了多种战场传感器监视系统，如“轮巴斯” 系 统，包括声、振动、红外、磁等传感器， 可以识别人（识别范围3-50 米）、轮 式车 辆（识别范围 15-250 米）还是履带车辆（识别范围 25-350 米），并将结果 实时 无线上传至指挥部。五角大楼委托洛克希德-马丁公司研制一系列各种各样 的无线 传感器，其中一些可以伪装成普通的石头，安装了太阳能电池板、微型计 算机、地 震传感器、摄像头和麦克风等设备， 这些无线传感器可对潜在的恐怖分 子暗中监视 20 年之久。 在美国弗吉尼亚州诺福克郡，洛克希德公司研制了由50 枚手掌大小的声学 和 地震传感器连接成一个网络的数据模块。当传感器发现人或者交通工具时，它 就会 利用射频将信号从一个网络节点传到另一个节点，并最终发送到卫星、战术 网络和 士兵终端上，或者直接传送到指挥中心。这些传感器耗能很少，能装备太 阳能电池 板，可工作20 年甚至更久。新型传感器的价格相对不高， 每套为1000 美元左右， 仅为高精炮弹的八十分之一。 俄罗斯沃罗涅日空军学院发明了一种秘密观察设备——“间谍石头”，该设 备 伪装成石头模样，并配有运动传感器、迷你摄像头和履带式行走装置， 可用来 进行 信息收集、处理和传输。由于其外貌酷似石头，在野外作战时很难被发现。 特别是 在阵地战中，当中立地带处于敌方严密监控，且被狙击手火力控制时，普 通侦察兵 很难实施侦察活动，“间谍石头”这时就能派上大用场。
二、无线哨兵系统组成
本方案介绍的智能无线哨兵基于无线传感器网络技术，主要用于区域内环境 （振动、声、磁场、红外）探测与感知，并将汇总的区域内数据上传至监控中心。 智能无线哨兵具有体积小、自供电、长时间续航、智能化探测、自主学习等特点。
基于无线传感器网络的智能无线哨兵组成如图2 所示。系统由探测节点、路 由节点、无线网关、和远程监控中心组成。
无线探测节点定时或触发方式探测周围的环境数据，并将分析的探测结果数 据（节点位置、闯入物类型和特征值）发送至无线网关；无线探测节点的典型传 输距离2000 米，如果数据无法直达无线网关，可通过无线路由节点转接后发送 至无线网关。一片区域内的一个或多个无线网关将数据通过4G/5G 或北斗卫星 汇总上传至远程监控中心，远程监控中心分析远程战场的态势，并综合各种数进 行现场态势评估。
三、智能无线哨兵系统典型应用领域
智能无线哨兵系统可应用于以下场景：
（1） 边远海岛监测：实现边远海岛的隐秘的环境监测，分析判断是否有敌 我战船、战车、战机或作战人员经过，并进行安全预警，大大减轻资 源投入和人员风险。
（2） 边防线监测：在边防线附近部署基于无线传感器网络的智能无线哨 兵，可隐秘的监测边防线附近的人员、车辆等流动情况，防止走私、 偷 渡等事件发生；
（3） 岛屿情报侦察：通过无人机布撒传感器的方式，在某岛屿海岸线附近 大量 布设智能无线哨兵，采集某岛屿海岸线附近的水文、环境、人员、 车辆、 舰船等信息，并通过北斗报文传输数据，了解地方布防情况， 为未来我 军登陆作战提供数据支撑和远程情报支持。
四、智能无线哨兵系统主要特点
智能无线哨兵系统的主要特点：
（1） 多节点组网：智能无线哨兵由多个无线探测传感器阵列组成，每个阵 列可 探测一个或多个区域，无线探测传感器网络包含少量无线网关， 汇聚探 测节点的数据，并将数据上传至监控中心；
（2） 探测多类型数据：每个探测节点可实现振动、噪声、磁场、温湿度、 GPS 位置等环境探测，以及数据分析、甄别；
（3） 4G/5G 与北斗卫星结合：国内有4G/5G 网络的地方，使用4G/5G 网 络 ，成本更低；在边远地区无 4G/5G 网络的地方，或敌对非友好地 区探 测，使用北斗卫星传输数据；
（4） 隐蔽性好：被动探测、体积小、隐蔽性好、可伪装成石头外观，不易 被 发现；
（5） 高密度探测：传感器体积小，成本低，可以提高单位面积内的传感器 的覆 盖数量；
（6） 低功耗：采用太阳能+电池的能源供给方式，典型工况续航2 年以上；
（7） 传输距离远：探测节点与无线网关之间采用星型通讯方式，探测节点 与 无线网关之间通讯距离不低于2km（视距），如果需要监测的范围 更大 ，可以使用路由节点起到距离延伸的作用。
（8） 人工智能、大数据：结合数据加密技术、人工智能技术、大数据应用， 打造物联感知、智慧可视的边防数据监控网络，全面构筑人防、物防、 技防一 体化的全天候、全方位、立体化的智能哨兵安全防控体系，最 终打造形成 全时空、多层次、宽领域的智能化边防管控。
（9） 低成本：采用无线传感器节点的方式，大大降低监测成本，为未来大 面 积推广提供可能。
五、智能无线哨兵系统主要技术指标
无线探测节点的主要性能指标如下：
（1） 无线探测节点内置振动、噪声、磁场、温湿度、GPS/北斗等传感器；
（2） 外表伪装：伪装成石头样，适应沙漠、丛林、海滩等环境；
（3） 振动测量：量程±2g ，采样率 5kHz，可通过振动数据分析、传输振 动 特征值，探测振动源的类型；
（4） 噪声测量：量程 140dB，采样率 100kHz，分析噪声源的类型；
（5） 磁场测量：量程5 高斯，可分析是否有磁性设备经过；
（6） 温湿度测量：温度测量范围-40℃~85℃,精度±0.5℃,湿度测量范 围 0%~100%RH，精度5%；
（7） GPS、北斗位置测量精度：10m RMS；
（8） 采样周期：不低于 10分钟采集一组数据；
（9） 触发采集：如果振动或噪声超过门限值，探测节点可以启动采集并唤 醒周 围节点进入工作状态；
（10） 电池：内置电池，待机不小于2 年，具备光伏发电功能，可在有阳光的环境下自充电；
（11） 无线频率：433MHz；
（12） 传输距离：空旷不低于2km；
（13） 体积：不大于50 mm×50 mm ×40mm；
（14） 重量：不大于 100g；
（15） 使用环境：-40℃~85℃,湿度0%~100%RH；
（16） 防水等级：IP67；
（17） 抗冲击 1000g，可以适应100米下的空投环境。
六、智能无线哨兵系统森瑟科技所涉及的传感器
