論空間定位技術在消防救援行動中的應用

摘 要：隨著經濟發展和科技進步，消防救援隊員作戰任務愈來愈艱巨。本文詳細介紹了空間定位技術的原理，并重點介紹了UWB和ZigBee技術在消防救援中的應用。最后結合消防救援的特性分析空間定位技術在消防救援行動中的必要性和重要性。

關鍵詞：空間定位技術 技術原理 消防救援行動 應用

中圖分類號：X932 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0003-01

目前，中國城市化發展愈來愈快，給消防部隊帶來的挑戰也愈來愈大。怎樣在復雜的作戰任務面前，充分發揮作戰能力是擺在消防人員面前的一大難題。而空間定位技術的出現則有效地緩解了這一難題。

1 空間定位技術的介紹

空間定位技術是在美國最先研制的，并且主要應用于海、陸、空導航與定位的新一代系統。空間定位技術是根據高速運動的衛星作為起算數據，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。空間定位技術的特點：（1）全天候和全球化的為用戶提供實時有效的三維位置；（2）定位精度高，采用的差分定位極大提高了精確度；（3）位置定位更加靈活，操作更加簡便。

2 空間定位技術在消防救援行動中的應用

空間定位技術方式多樣，應用范圍也頗為廣泛。其移動終端定位主要包括室內定位技術（包括光跟蹤技術、藍牙定位、UWB定位和ZigBee定位等）和移動定位技術（包括Cell-Id技術和GPS定位技術）。室內定位技術和移動定位技術這兩種技術，根據其優缺點的不同在消防救援行動中發揮著不同程度的作用[1]。

2.1 消防救援行動中室內定位技術分析

室內定位技術主要用于實現精確的空間三維，如在處理突發性、惡性事故中確定消防隊員在室內的精確位置。目前空間定位技術所具有的模式主要有：光跟蹤技術、藍牙技術、UWB技術和ZigBee技術等。

2.1.1 光跟蹤定位系統

光跟蹤定位技術要求利用探測器（視頻類等設備）對目標進行跟蹤，通過特定算法和人工觀察來定位可預測目標。當前的光定位技術主要利用紅外線攝像機和紅外線發光二極管的系列協調配合，使用機器人系統的配合最終達到定位的目的。但可惜的是，這種定位系統因對消防救援意義不大，所以沒有得到很大的應用。

2.1.2 藍牙定位技術

藍牙定位是一種在短距離能夠實現的語音數據傳輸和接收、耗能極低的無線傳輸技術。“一對一”和“一對多”的特性可實現藍牙局域網與移動終端的鏈接，并最終獲得終端的定位信息。雖然藍牙設備價格高昂，可進行定位的距離很短，但其主要優勢是能夠快速搜索到終端設備，并且信號傳輸基本受距離影響不大。在消防救援行動中，有積極的輔助作用。

2.1.3 UWB定位技術

UWB（Ultra Wideband）技術是目前世界上最先進、定位精確度最高的一種系統。這種新興無線通信技術，也稱之為無線載波通信超寬帶。其主要特性表現為傳輸速度快、成本低、功耗消耗低和信號抗干擾性強。

此系統還能確定受災區域的人數，對區域內人數進行全程動態監控，大大降低了消防人員的工作強度。此外，UWB技術在受災區域內設置多個危險邊界，為靠近危險區域救援人員發出報警信號，保證救援人員的人身安全。同時，該系統在發生突發事件時，能夠迅速定位受困人員的位置，大大加快了救援人員的救援時間，從而提高了工作效率。

該系統能夠配備到手機、Ipad或者PDA終端設備中去，這種先進、高效與便捷的消防救援技術是未來消防領域內單兵定位的一個重要發展趨勢。

2.1.4 ZigBee定位技術

ZigBee定位技術的名稱與蜂群使用的通信方式有關。它主要應用于各種電子設備間的雙向無線通信方式。其主要優點表現為傳輸范圍短、成本極低、數據傳輸速率低、能源消耗低、操作更為簡便。ZigBee定位技術，類似于通用的移動通信技術（包括CDMA網或GSM技術），是一個由無線數傳模塊（約65000個）構建的雙向無線數據傳輸網絡技術。Zig Bee技術是基于IEEE802.15.4標準開發的無線協議，并且每一個ZigBee網絡數傳模塊都單獨擁有一個身份識別標志。

在一個可確定的網絡范圍內，各ZigBee網絡點之間可以隨時通信；每個網絡節點間的距離由最初的75 m，發展到后來幾百米，甚至是幾千米。作為一種新型的無線網絡技術，為消防救援中的空間定位提供了很大的技術支持，極大節省了救援時間。

國內ZigBee技術的發展正處于初級階段，其主要嘗試也主要應用于定位礦難中地下受困的礦井人員，并未在消防救援中得到很大的普及，尤其是在突發性重大災難面前。而這種以ZigBee定位技術為核心的空間定位技術最早是在美國開展并加以推廣的。伴隨國際國內技術的不斷更新和進一步發展，相信在未來，ZigBee技術在消防救援領域會得到更大的利用。

2.2 消防救援行動中移動定位技術分析

移動定位技術是一種可以為消防隊員實時提供極為精確的定位信息、實時監控及跟蹤的無線通信技術。它主要包括移動終端和移動網絡的定位技術。其主要利用無線移動通信網絡，接收并分析無線信號參數，最后對移動終端和設施所處位置準確測定。其主要優點表現在監測范圍廣、接受信號速度快、抗干擾性強等。

2.2.1 移動終端的定位技術

移動終端定位技術是首先確定多個網絡基站的位置，在發生險情時該基站發射已確定的該基站精確位置的求救信號。最后，移動終端通過處理既得信號，確定其與各基站間的位置關系，再根據既有算法從而確定自己的位置。此技術定位精確度極高，誤差小。然而，此類技術在安裝到用戶手機的過程中，對用戶手機的設備和網絡配置要求極高，從而加大了手機本身的能源消耗，也限制了其在大眾中的普及和應用。

2.2.2 移動網絡的定位技術

移動網絡定位技術是以Cell-Id技術為主，把自己的標志號安裝到各個小區的信號收發器上，通過精確的坐標來確認精確位置。網絡覆蓋率是移動網絡定位技術能夠得以運行的首要前提。故而，這種技術無法應用于沒有網絡覆蓋的偏遠山區及落后地區。

3 結論

綜上所述，雖然空間定位技術在消防救援行動中得到很大程度上的應用，但還存在很多局限性。目前，隨著相關科技的進步和推廣，高精度、無誤差和三維化的定位技術也得到很好推廣和利用。未來，在空間定位技術的支持下，消防救援部隊在救援活動中肯定能夠發揮更加積極的作用。

參考文獻

[1]田宇，疏學明，馬鑫.消防部隊救援行動中的災情信息需求與分析[J].武警學院學報，2011（6）：70-76.