0 引言

舰船战时遭受攻击或平时遭遇爆炸、火灾、撞击、倾覆等突发事件可能造成批量人员伤亡，这些伤亡者中有相当一部分是受爆震冲击或烟雾窒息处于暂时性休克或意识丧失等状态以及受困未被及时发现。一方面，伤员与受困人员因错过救援、救治的“白金时间”与“黄金时间”，或伤情加剧，或二次损伤致死；另一方面，舰艇损害管控与医疗救护人员缺乏对伤员与受困人员所处位置与状态信息的了解，无法采取针对性的措施而错失受困人员救援与伤员救护的最佳时机。

现代舰船，特别是大型作战平台与游轮等，功能布局复杂，舱室种类繁多，为满足作战性能和生活舒适性等综合要求，采用封闭型结构，主要舱室采用钢质防火分区隔段。遭受攻击和突发事故时，炽热的有毒烟雾及充斥残杂物的舱室很难以传统的手段搜寻伤员与受困人员，从而影响进一步救援救护工作展开。

为了逐步解决舰船遭受攻击和突发事故应急救援中伤员与受困人员搜索定位的难题，为舰员生命安全提供“托底”的信息化保障，本研究参照已应用的消防与矿井隧道等环境作业人员定位系统[1-6]，根据舰船舱室环境特点，结合舱内舰员岗位履职和训练、生活等需要，以多种低负荷穿戴方式实时监测生命体征。遭受攻击或发生突发事件产生伤员时，监测到生命体征参数异常，联合振动及姿态等状态自动发出无线报警信号，受困人员也可自主触发救助无线报警信号。由于电磁波难以穿过舱室钢质分隔壁板传播，舰船舱室报警人员定位需采用无线定位结合有线传输的方式，将伤员与受困人员的报警信息传送至相关指挥、损害管控与救护部门，为第一时间内有的放矢地采取救援救护措施赢得宝贵时间。

为此，本文根据现代舰船封闭及钢质材料舱室隔断等特点，运用室内定位技术研究适用于舱室人员使用的低负荷穿戴装置，在战时及突发事件中进行伤员与受困人员定位指示，提高舰艇损害管控、人员救援和伤员救护效能。

1 室内无线定位技术

1.1 室内无线定位主要方法与技术

无线定位主要分为室外和室内两类。室外无线定位普遍采用卫星信号覆盖的形式，目前可使用中国的北斗卫星导航系统（Beidou navigation satallite system，BDS）、美国的全球定位系统（global positioning system，GPS）和俄罗斯的格洛纳斯通信导航系统（global navigation satallite system，GLNASS）等。由于卫星信号只能覆盖室外空旷区域，而不能穿透建筑物和舰船围壁钢板的局限性，室内（含舰船内部）无法使用卫星定位。

根据室内无线定位的原理，其基本算法有：到达时间法（time of arrival，TOA），如红外线定位；到达时间差法（time difference of arrival，TDOA），如超宽带（ultra-wideband，UWB）和线性调频扩频定位（chirp spread spectrum，CSS）；接收信号强度法（received signal strength indicator，RSSI），如 ZigBee、蓝牙定位；到达角度法（angleofarrival，AOA）等。现常用室内无线定位技术有Wi-Fi、超声、蓝牙、射频识别（radio frequency identification，RFID）、ZigBee 、UWB、CSS 等[1-2，5-8]，其主要特征比较见表1。

舰船舱内金属材质装备设施密集，战时遭受攻击及平时爆炸火灾、碰撞倾覆等情况下，人员报警定位影响因素多、干扰大，安全性、稳定性与可靠性要求高。综合定位精度、技术复杂度和成本及扩展性等，本项目研究的舰船舱内报警人员无线定位系统经遴选后采用CSS技术。

表1 常用室内无线定位技术特征比较无线定位技术 精度/m 功耗 复杂度 定位范围/m 响应 成本 应用范围W i-F i 1 0.0 高 复杂 ≤1 0 0.0 秒级 高 室内超声 0.1 高 复杂 ≤5 0.0 毫秒级 较高 室内蓝牙 0.1 高 复杂 ≤1 0.0 秒级 高 室内R F I D 5.0 低 简单 ≤3 0.0 毫秒级 低 室内Z i g B e e 5.0 低 简单 ≤1 0 0.0 毫秒级 低 室内U W B 0.1 较低 复杂 ≤5 0.0 毫秒级 较高 室内C S S 2.0 低 中等 ≤1 8 0.0 秒级 低 室内外

1.2 基于CSS技术对称双边双路测距（symmetric double-sided two way ranging，SDS-TWR）的无线定位

CSS是一种运用啁啾（chirp）信号载波通信的室内定位技术，其显著特征是利用脉冲压缩技术，使得接收信号脉冲能量非常集中，极易分辨与检测，具有较高的抗干扰和多路径效应能力。CSS采用军用小孔径雷达的chirp测距信号，基于TDOA测距算法，实现在2.4 GHz频段带宽的信号传输。采用80 MHz带宽时，频谱密度较低，但能够获取较大的通道增益，可快速分辨出脉冲信号，识别出传输信号的发送时间、对应回复信号到达时间，进行传输路径长度计算，具有高鲁棒性和超低的能量消耗。

文章来源：《舰船科学技术》 网址: http://www.jckxjszz.cn/qikandaodu/2021/0326/1186.html