美军军事行动训练中采用超宽带RFID系统

[摘要]佐治亚州本宁兵营中的美军在城市地形军事行动训练中采用了位于丹佛Ubisense公司的超宽带RFID系统，跟踪在模拟村庄训练的士兵。

佐治亚州本宁兵营（ Fort Benning, Ga.）中的美军在城市地形军事行动（ Military Operations in Urban Terrain ，(MOUT)）训练中采用了位于丹佛Ubisense公司的超宽带（ ultra-wideband (UWB)）RFID系统，跟踪在模拟村庄训练的士兵。模拟村庄是由煤渣砖建造的一些楼房组成的。

"在城市地形军事行动训练中，为了士兵们的理论学习和训练后的复习，我们必须追踪他们。不管士兵执行什么任务，我们都要对其进行动态地追踪。" 系统集成和软件开发公司DSCI的主管，Eric Wagner如是说。为了更好地管理士兵，DSCI安装并运行了超宽带RFID系统。

在MOUT训练的一排士兵进行了包括抢占建筑物在内的多种形式的训练。士兵们身上佩有900 MHz GPS无线电装置，跟踪其户外活动。他们还佩有用于追踪其室内活动的Ubisense标签。900 MHz的无线电装置将士兵们的GPS位置信息传送给安装在MOUT的RF接收器。

RFID读写器Ubisensors遍布在建筑物中，追踪士兵的精度达1英尺。由标签产生的RF信号分析士兵们的位置。由于超宽带波形可以穿过墙壁，因此很难精确地确定士兵的具体位置。为了精确地确定某时刻士兵是否在房间内，他们在门口安装了红外发射机。装在士兵内衣的红外接收机（ Infrared receivers）将信息发送到900 MHz的无线电设备，无线电设备再将收到的信息传送到后端的系统软件。

激光射击感应器（  Multiple Integrated Laser Engagement System (MILES) ）也用于战斗训练中， 当士兵在训练中被空包弹射击后,枪中发出的激光信号就会传送到他内衣中的激光传感器。该激光信号是用士兵所携带的武器的唯一号ID编码的。 MOUT 的建筑物中到处都安装了摄影机，供指挥官监督训练现场。

每个士兵的相关资料如GPS数据、佩带的标签、激光射击感应器数据（ 即，士兵何时何地被射中。）和记录士兵进入和离开房间的红外线定位数据等，都被送入到DSCI的系统软件中，由该软件产生训练士兵的位置报告。DSCI将MILES数据、房间内外的位置数据和时间戳编码后形成3D模拟现场，类似于视频游戏。（ 为了精确再现训练实况，DSCI也使用录像带记录训练情况）

训练过后分析再现数据，士兵们可以从中吸取教训，从而到达更好的训练结果。例如，在什么情况下射击，在什么情况下端枪不扣动板机。尽管目前DSCI还没有采用这一系统，但是Ubisense具有自己的可以处理标签信号并显示在3D界面上的软件。

这一RFID系统不同于其他RFID系统，该系统可以工作在多频带（ 3.1 － 10.6 GHz）下，在多频带情况下同时传送信号。Ubisense标签和读写器的工作频率为5.8 t－ 7.2 GHz。多频带信号的传输时间也比传统RFID的传输时间短。用于传输多频带标签数据的波形也较传统RF波形小，因此，多频带RFID传输数据时消耗的能量较少，不容易产生干扰。

在Ubisense开发出可用硬件以前，DSCI使用超音速标签和读写器跟踪士兵的室内活动。因为超音速系统容易受到武器开火的干扰，所以精确度较差。"超音速不像UWB跟踪得那样精确，在炮火声中，超音速标签就失去了作用，因为开炮产生的噪声分贝太高。影响了超音速标签的正常工作。" Wagner如是说。超音速也不能穿过墙壁，但是UWB却可以。

起初，DSCI打算独自开发他们的UWB系统，但是市场调查表明UWB的供货商，特别是Ubisense已经进一步开发了该系统。Wagner解释说，"与已经建立了完善的生产线的厂家合作，可以更好地实施我们的解决方案。"

在安装该系统以前，Ubisense工程师们开展了对MOUT 处RF频谱的分析工作，判断现场的其他无线电设备对Ubisense传感器带来的可能干扰。系统一旦安装以后，还需要解决另一个问题。DSCI 已经提高了标签信号的强度，使其可以穿过MOUT建筑物的混凝土墙面，但是这样又引起了多径传输干扰问题。例如，同一时刻不止一个读写器读取同一个标签信息，或者一个读写器同时读取多个标签信息，这就引起了冲突问题。为了解决这一问题，Ubisense的工程师们调整了Ubisensors内部RF滤波器的滤波性能。滤波器使用算法来确定哪些信号是给定标签的信号。

Wagner说，总之，对DSCI 来说Ubisense系统的工作性能良好，适合军事训练中追踪士兵的需要。自从先进的UWB技术获得美国联邦通信委员会（ U.S. Federal Communications Commission (FCC)）批准以后，DSCI成了Ubisense的60个客户之一。

Ubisense 的市场营销部副部长Jay Cadman 说，"客户对我们产品的要求比我们期望的要高，我们的客户主要是采用标签跟踪人们的活动，这样做的目的是帮助他们改善关于人的业务的运作。"这一系统正用于卫生保健部门，例如，可以在急诊室内监视佩带ID徽章（ 徽章内嵌有标签）的医生的工作情况。Ubisense系统也可以用于生产线上监视工人和生产设备工作情况。