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一、背景概述

1.1應用背景

新年伊始，中央軍委隆重舉行2018年開訓動員大會，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平向全軍發布訓令，號召全軍貫徹落實黨的十九大精神和新時代黨的強軍思想，全面加強實戰化軍事訓練，全面提高打贏能力。并且新編修的首批軍事訓練大綱年初也正式頒發。頒布施行新大綱，是貫徹習近平強軍思想的重要舉措，是深入推進實戰化軍事訓練的基礎工程，是提高能打仗、打勝仗能力的重要保證，標志著構建我軍特色軍事訓練內容體系取得重要階段性成果，為依法治訓、從嚴治訓，提高部隊軍事訓練實戰化水平，開創新時代軍事訓練新局面提供了重要法規遵循。

1.2現狀需求分析
1.3解決方案 

聯睿電子研發的基于超寬帶高精度實時定位技術打造軍隊體能訓練應用管理方案；軍隊體能訓練系統利用日常訓練、模擬演練中定位數據的存儲、統計、分析、整合等，為軍隊提供訓練方案、單兵體能分析提供依據、作戰部署方案參考。智能化考核儀器及軍事系統的應用，能夠精準的反映軍隊個人、班至軍等各種級別的體能數據，針對性的訓練提高體能素質，發掘士兵的優劣勢，讓士兵充分發揮軍事技能和提供戰斗力，從而合理的排兵布陣。智能化考核儀器及軍事系統是提高作訓能力的好幫手。
二、系統介紹
2.1應用技術
該軍隊體能訓練方案是采用超寬帶技術，它是一種傳輸速率高（最高可達1000Mbps以上），發射功率較低，穿透能力較強并且是基于極窄脈沖的無線技術，無載波。正是這些優點，使它在室內定位領域得到了較為精確的結果。超寬帶室內定位技術常采用TDOA演示測距定位算法，就是通過信號到達的時間差，通過雙曲線交叉來定位的超寬帶系統包括產生、發射、接收、處理極窄脈沖信號的無線電系統。而超寬帶室內定位系統則包括UWB接收器、UWB參考標簽和主動UWB標簽。定位過程中由UWB接收器接收標簽發射的UWB信號，通過過濾電磁波傳輸過程中夾雜的各種噪聲干擾，得到含有效信息的信號，再通過中央處理單元進行測距定位計算分析。
以超寬帶高精度定位技術為主導，結合成熟的數字信息化視頻監控技術，實現視頻監控定位聯動、全景超高清無縫拼接等前沿應用技術。
2.2系統架構

系統架構圖

支撐層：

主要通過超寬帶定位硬件設備、網絡設備等數據采集，為數據層提供基礎應用數據，包含定位位置數據、視頻監控數據、個人體能數據等。
數據層:
將支撐層采集到的數據經過運解算處理，進行數據整合、分類、存儲，為應用層對數據的應用、分析提供支撐。
應用層：
結合軍隊訓練業務應用需求，實現軍隊訓練作戰業務系統應用，實現在訓練過程中對單兵個人素質、技能以及聯合作戰等；實現軍隊體能訓練作戰系統化應用。
通過PC、ipad、手機等智能終端設備訪問應用層業務功能系統，實現系統遠程查看、分析及作戰指揮。
2.3系統硬件組成和產品
2.3.1超寬帶定位基站

超寬帶定位基站

上圖為防水型定位基站，它主要應用在室外或潮濕環境下，如室外、地下等定位區域。屬于工業級定位產品防塵防水等級可到IP65，擁有超高性能。
安裝方式：不同的產品配備有不同的安裝固件，可以適應不同的安裝應用環境，并支持多角度調節基站方向朝向。
定位基站分為主基站（Master）和從基站（Slave）, 定位基站固定在已知位置，作為位置基準，用于接收標簽發射的UWB信號，并通過網絡傳輸層，將定位信息傳至定位信息平臺；主基站除具備從節點接收功能外，還向各從基站發射同步信號，使各個定位基站獲得統一的時鐘，以便獲得標簽發射的信號到達不同基站的時間差（TDOA）。
標準版定位基站的技術參數如下表所示：

2.3.2超寬帶定位標簽

超寬帶定位標簽

上圖是工業級腕帶定位標簽，具有IP65防護等級；將標簽表帶去掉可以將主標簽固定在軍帽或肩上。實際應用中工作人員可以選用不同的佩戴方式，攜帶定位標簽進入定位區域內即可進行定位。
該標簽具有防塵防水、長續航、易佩戴等優勢；續航方面每天24小時工作可續航3個月；并且在此基礎上我們給標簽加入了震動傳感器，標簽若長時間靜止可自動進入休眠模式來降低功耗從而提高續航。標簽上我們還加入了一鍵“SOS”求救按鈕，訓練場上發生緊急情況可以通過按下按鈕通知作戰中心，在系統中可以查看人員的位置、求救信號、時間等信息。
工作模式：休眠模式、激活模式；
休眠模式——在目標長時間靜止或無需定位時保持休眠，節省電量；
激活模式——在需要定位時對目標進行實時定位。
標準版定位標簽的技術參數如下表所示：

2.3.3定位攝像機    

定位攝像機

高清（300萬像素)超寬動態防爆定位半球網絡攝像機，型號："DH-IPC-HDB7331E-0185B-UWB"  改款產品其主要優勢是超高成像能，內部集成了超寬帶定位模塊，在滿足視頻監控前提下也可實現超寬帶定位功能。
三、軟件應用功能
3.1個人信息錄入管理

個人數據錄入查看

單兵跟人數據錄入，包括軍人姓名、性別、年齡、職位號碼等信息，錄入完成后在單兵數據庫內將形成單兵數據庫，在訪問端可以通過終端設備訪問單兵數據庫查看；
在單兵個人體能數據表中，可以查看個人的日常訓練情況、作戰訓練情況等數據分析出單兵個人體能素質，從各個全方位數據分析單兵的個人能力。
3.2實時精準定位

高精度實時定位

在定位地圖上可以精準定位出人員實時位置及運動軌跡；定位標簽與士兵信息綁定，在定位應用平臺上可以看到人員名稱；通過鼠標點擊標簽可以查看對應人員的姓名、編組、聯系電話等相應信息。
系統實時統計當前在線作戰人員數量，各類型作戰人員分類統計數據；通過全局熱圖分析，查看作戰部署兵力薄弱情況及戰局發展趨勢，可以為下一步作戰布局提前做出預判。
3.3單兵體能分析

體能數據分析查看

實時監測單兵體能狀態，有效的單兵個人體能素質進行分析查看；通過日訓練中單兵體能數據的統計分析，跟蹤單兵身體狀態，針對性合理制定訓練計劃；通過作戰中單兵體能數據的統計分析，實時監測單兵體能狀態，優化戰場陣容及單兵部署。
3.4技戰術分析

作戰數據分析

技戰術分析可以幫助教官實時掌握軍隊技戰術運用情況；實時呈現訓練場上單兵作戰的位置、運動軌跡，有效捕捉單兵訓練的各類有效數據，分析單兵作戰表現；精準統計并解析涵蓋作戰比賽中雙方作戰配合、協作等多樣式數據指標，分析作戰雙方強弱優勢點的競技水平。
3.5訓練數據報告
軍事訓練后自動生成報告，形成各信息數據分析報表，多維度分析戰隊作戰情況、隊員運動表現。
l  通過在訓練作戰中隊形部署變化、個人體能與作戰攻擊等多個維度解析作戰訓練。
l  通過數據報告解析隊員的運動表現，分析隊員在作戰、訓練中的技戰術運用情況。
l  除標準數據報告外，還可根據用戶需求提供個人、團隊、作戰區域等多維度數據分析報告，方便提供給用戶多方面、多維度的了解軍隊個人體能、軍隊作戰實力。
3.6軍人心理測評分析
由于軍事生活高度統一，組織紀律嚴格，并隨時可能執行應急軍事任務，是心理障礙、心理疾病的高危人群。因此，及時地對軍人進行心理健康教育和指導十分重要。隨著軍隊改革轉型的深入推進，現代信息化戰爭的突然性和強大破壞力，對軍人整體心理素質提出了更高要求。
在單兵體能數據庫中，包含個人作戰的心理素質數據，在訓練體能的同時也應更加關注士兵個人的心理承受能力；訓練中根據單兵單場訓練表現與數據庫以往數據作對比，若存在數據表現出入較大，將需及時對士兵進行心理疏導健康教育，確保士兵在作戰場上發揮真實的個人體能。
3.7攝像機視頻監控
3.7.1定位攝像機產品集成

為了更好應用定位系統監控軍隊訓練實際情況，我們結合全景超高清定位攝像機，將視頻監控攝像機與超寬帶高精度定位模塊集成，實現全景超高清高精度定位攝像機。在硬件方面集成多融合監控、定位模塊，使產品功能更強大應用場景更廣泛，硬件產品的集成一體化更便于軟件方面的接口對接功能集成。
定位攝像機的實際應用：在訓練場中安裝一定數量的定位攝像機，定位系統中將定位攝像機形成相應定位拓撲結構，配置相應全局定位或單小區定位即可實現超寬帶高精度定位系統。在視頻監控系統，將各個定位攝像機監控畫面采集、整合、存儲，在軍隊訓練管理系統中即可實現超寬帶高精度定位功能與視頻監控系統功能的集成。
3.7.2全景超高清視頻監控
在定位系統中可實現自動調取監控畫面，人員到達關鍵作戰位置點時，定位系統根據人員實時運動位置實現攝像機自動跟隨。在定位系統中對關鍵區域繪制電子圍欄設置圍欄報警等級及進出士兵權限，若觸發相應報警時攝像機可自動拍照存儲，后期結合照片、視頻查看士兵作戰運動軌跡，在定位地圖上可點擊攝像機圖標手動調取監控畫面。
固定安裝的全集拼接攝像機，實現以多個超高清攝像頭在4K分辨率下拍攝作戰場上不同角度畫面，并實時自動無縫拼接成全景超高清影像。
軍隊訓練系統監控作戰時，通過系統后臺鼠標操作進行攻擊點、防守點、戰術配合等位置進行標注，自動生成作戰部署標注圖片或短視頻；后期可根據錄制的圖片、視頻進行后期作戰分析，也為作戰培訓提供更豐富的素材，使隊員更直觀、清晰查看作戰中優劣勢。
教官可變速回放查看高清視頻和定位運動軌跡，自由縮放全景拍攝的畫面，通過作戰訓練情況進行戰術講解與比賽分析。系統可實現自適應學習，在作戰部署上和隊員作戰運動情況進行預測分析，可對作戰情況作出下一步預測。
視頻監控具有自動存儲功能，也可與定位系統的視頻聯動、電子圍欄報警抓拍等方式自動存儲；在后期視頻監控結合當時人員部署運動軌跡進行查看，可以從多維度對作戰情況進行分析；也可對單個隊員的作戰情況、訓練體能進行提取查看分析，根據個人體能素質選拔優秀作戰人員。
3.8VR虛擬現實應用（略）
四、系統應用優勢

技術領先，完全自有技術和知識產權。
全球首款具有高精度定位功能的視頻監控攝像機，結合定位功能與視頻監控的智能分析一體化應用。
UWB定位精度高與異常報警：人員和設備實時精準定位，對于越界等異常狀態實時報警提醒。
地圖信息服務，工作狀態可視化：訓練場上所有人員、設施、設備等資源在地圖上進行標注，支持定位、監控調取、屬性查看等。
歷史事件追溯：根據定位數據可以對隊員進行行為分析，也可以對單個隊員進行考核。
現場情況回放：對工作現場的隱患問題，通過圖像、視頻進行現場記錄，信息實時傳輸。
視頻監控聯動：根據個人與隊友的位置信息和方位，判斷附近攝像設備，對監控對象進行全稱視頻跟蹤和關鍵事件的記錄。
現場作戰指揮：通過終端查看訓練場上的實時情況及士兵的訓練情況，對作戰場上的士兵進行作戰指揮、指令下發。
多樣終端、遠程管理：系統提供多樣移動終端，可實現遠程查詢和管理，實現工作管理信息化，對于監管部門可以通過網絡、手機進行遠程監管。
可融入聯睿電子的室內外一體化技術：有效的解決衛星信號到達地面時較弱、不能穿透建筑物的問題，從而實現人員、物體等在室內空間中的實時位置監控。
      鄭州聯睿電子科技有限公司是廣州中海達衛星導航技術股份有限公司旗下企業，是專業從事高精度定位、防丟監管等相關技術的研究和開發工作的技術創新型企業。