CN113624068A - 外挂式枪支定位器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种外挂式枪支定位器，包括设备外壳、内部组件、程序模块以及安装固定装置。上壳和下壳组成设备主体部分，固定片将设备固定至枪身，固定螺丝采用防拆卸螺丝，使用专用拆装工具进行拆装。提供电源开关、防拆触点、磁吸式充电/数据口和指示灯等用户接口。设备安装时贴合枪支原有构造，通过固定片将设备牢固地锁定在枪支上，确保不影响枪支正常使用。电路部分以MCU为核心，由定位、感应及通信等模块组成，并针对枪支定位特点专门设计贴片SIM卡、硬件加密芯片、静止行为识别等软硬件模块。设备总体结构紧凑、用户接口合理、安装可靠稳定、工作性能优良，提供了一整套枪支定位追踪和勤务监测预警硬件解决方案。

Description

外挂式枪支定位器

技术领域

本发明涉枪支定位管控领域，具体地讲，涉及一种外挂式枪支定位器。

背景技术

为了提高枪支的监管和防护能力，防范涉枪重大安全问题，通过技术手段对枪支进行安全、可靠的监管，确保枪支使用的规范化、数字化和可追踪化，成为一项亟待解决的需求。现设计一套针对枪支的定位管控解决方案，通过为其加装外挂式身份识别、随行监测和北斗定位设备，实现枪支的数字化管理、日常勤务监测和使用轨迹追踪。数字化管理是指依托枪支身份识别芯片，实现枪支的登记、领用、归还、管理等数字化管控手段；日常勤务监测是指与随行监测设备（如警务通、数字化腕带、车载监测器等）进行配对，实现枪支与警员、枪支与车辆的携行或随行状态的监测与报警。与本发明比较相近的方案有枪支数字化标签和内置式枪支定位设备：1.枪支数字化标签是将RFID标签固定于枪支上，实现枪支编号的读取，该方案功能单一，不能实现枪支定位、轨迹追踪等更深层次的需求；2.内置式枪支定位设备的优点是隐藏于枪支内部、对枪支的外观没有影响，但需要改变枪支原有结构，需要精确评估对枪支使用的精确度和安全性带来影响。对于手枪等体积更小、结构更加紧凑的枪支，枪支内部也不具备改造的空间和条件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种枪支的外挂式定位管控设备，通过RFID芯片实现枪支的数字化身份识别与管理、通过蓝牙功能实现勤务随行监测、通过北斗定位功能实现枪支的位置确定和轨迹追踪；能够贴合枪支原有形状及结构，提供拆除报警和防拆除保护机构，确保设备可靠装载于枪支上，实现枪支的有效追踪和管控；提供方便安全的用户接口，便于授权用户维护保养设备；具备自动节能、静止检测、通信缓存等软硬件机制，提升设备的耐用性、适应性和可靠性。

外挂式枪支定位器，外部由设备上壳、设备下壳、固定片一和固定片二四部分组成。所述设备上壳和所述设备下壳组成了设备的主体部分，由上下壳固定螺丝连通固定；所述固定片一和固定片二将设备固定至枪支枪身，安装时先将两个固定片取下，设备安装至枪身后再配合固定片一螺丝和固定片二螺丝进行固定。

优选的，本发明全部外部螺丝均采用防拆卸螺丝头，只能使用专用拆装工具进行拆装。所述上下壳固定螺丝与所述固定片一螺丝、所述固定片二螺丝采用不同的规格，用户只能拆装固定片对应的螺丝来安装设备、不能拆装上下壳对应的螺丝来分解设备，从而保护了设备的内部构造。

设备对外提供四个用户接口：设备电源开关接口、设备防拆触点接口、设备充电/数据接口和设备指示灯接口。

优选的，所述设备电源开关接口采用隐藏式保护设计，只能在设备安装前进行开关操作，设备安装至枪支后、由于受枪身遮挡将无法触碰开关，从而达到了设备保护的目的。

优选的，所述设备防拆触点接口采用机械式接触感应开关，触点压下表示设备安装正常、触点弹起表示设备被拆卸。实际安装时配合所述固定片一的防拆凸点，即可完成设备的安装有效性检测。

优选的，所述设备充电/数据接口采用磁吸式充电口，充电线采用配套的磁吸式充电线，支持充电口与充电线之间的快速、盲接操作，当充电线因为误操作而脱离设备时不会对充电口造成损伤。所述设备充电/数据接口同时将充电和数据通信功能合二为一，支持设备连接至计算机进行调试和配置，使得设备维护更加灵活，空间利用率更高。

优选的，所述设备指示灯接口采用三个独立指示灯，分别指示通信、定位、电源的工作状态，特征清晰、便于观察。

所述设备上壳和所述设备下壳为整个设备的外部壳体，将其它电路及装置封闭至其组成的内部空间中。

优选的，电路部分依据设备内部构造的要求采取分体式模块化设计，将电源控制、防拆检测、充电、数据通信、状态指示灯、各个天线等部件从主电路板上独立出来，使得各元器件能够充分利用壳体内部的不规则空间。

优选的，内部结构采用纵向分层+横向包围的设计方式，将与射频无关的元器件在内部空间中分为四层进行排布，充分利用内部空间；将天线、RFID芯片等射频元器件分布于壳体周边，确保天线信号之间互不干扰。

设备内部组件按照由所述设备上壳到所述设备下壳的方向排布，共分为四层：第一层由拆除检测及电源控制板组成，第二层由可充电锂电池组成，第三层由RFID芯片、蓝牙天线、通信天线、定位天线、主电路板和磁吸式充电/数据座固定片组成，第四层由磁吸式充电/数据座和指示灯板组成。

作为对本技术方案的进一步限定，所述拆除检测及电源控制板的电源开关和拆除检测触点透过所述设备上壳的对应孔位延伸出设备，并配合所述固定片一提供拆除感应检测功能；所述可充电锂电池通过供电线缆与所述主电路板连接，为整个设备提供电能；所述RFID芯片用于以无源的方式提供枪支身份信息；所述RFID芯片、蓝牙天线、通信天线、定位天线通过胶粘方式分散固定于所述设备下壳内壁周边对应的天线固定孔位。

作为对本技术方案的进一步限定，优选的，所述主电路板采用螺丝+限位柱结合的固定方式，目的在于确保稳定性的基础上、尽量减少配件数量和装配复杂度。

作为对本技术方案的进一步限定，所述磁吸式充电/数据座被所述磁吸式充电/数据座固定片压附入所述设备下壳的固定槽处，通过将磁吸式充电/数据座螺丝进行固定；所述指示灯板卡嵌入所述设备下壳底部的固定槽内进行固定。

优选的，本发明采用贴合式挂载方式，通过所述固定片一和所述固定片二的双点固定模式，结合所述固定片一的双向固定结构，将所述外挂式枪支定位器挂载于枪身之上，确保不影响枪支的正常使用。

设备电路部分以MCU为核心、将电路以模块化的方式划分为若干部分，包括定位模块、蓝牙模块、通信模块、贴片SIM卡、加密芯片、指示灯、拆除检测、运动检测、电源模块等。

作为对本技术方案的进一步限定，所述定位模块、所述蓝牙模块、所述通信模块均配有滤波/放大电路，用于降低信号干扰带来的影响。

作为对本技术方案的进一步限定，优选的，相比于拔插式SIM卡，本发明采用体积更小、以焊接方式接入的贴片式SIM卡，在节省空间的同时提高电路的抗振能力，提升设备整体的可靠性和有效性。

作为对本技术方案的进一步限定，优选的，相比于软件算法加密，本发明采用符合国密标准的硬件加密芯片和其内置的SM系列算法进行数据加密，配合VPN虚拟专用信道，确保枪支敏感信息传输的安全性。

作为对本技术方案的进一步限定，优选的，本发明采用行为识别算法对所述运动检测模块传入的数据进行分析，将人员和车辆原地静止时微动的情况进行识别和过滤，提高了静止自动节能的效果。

作为对本技术方案的进一步限定，优选的，本发明在所述MCU程序内设置缓存模块，用于在移动网络信号不良时存储向中心服务器发送失败的位置点，并在移动信号恢复时重新发送，确保轨迹的完整性和真实性。

实际使用时，所述外挂式枪支定位器与警员或警车的随行监测设备通过蓝牙进行匹配，当所述外挂式枪支定位器处于所述随行监测设备蓝牙探测范围内时枪支正常，当所述外挂式枪支定位器超出所述随行监测设备蓝牙探测范围时，发生枪支离岗报警。此时所述外挂式枪支定位器启动卫星定位模块，从北斗卫星处解算出枪支的经纬度并将相关信息通过上报至所述中心服务器。所述中心服务器软件还可通过所述外挂式枪支定位器的RFID芯片，实现枪支身份的数字化识别和管理。

本发明的优点和积极效果是提出一种外挂式枪支定位管控设备，针对枪支结构紧凑、使用要求高的特点，对设备的外观及用户接口、模块组织结构、安装挂载机构、内部排列布局、节能续航算法、数据通信安全等方面进行创新性的设计和优化，使得设备能够可靠挂载至枪支原有结构，在不影响枪支正常使用的前提下完成数字化管理、随行监测、异常报警、位置上报等功能，同时方便设备维护和保养，解决了枪支定位器设计的诸多难题，提升了枪支定位追踪和勤务安全管控的实际应用效果。

附图说明

图1为本发明的外观及接口图。

图2为本发明的零部件拆分图。

图3为本发明的组装方法示意图。

图4为本发明的设备上壳1结构图。

图5为本发明的内部第一层及第二层结构图。

图6为本发明的内部第三层结构图。

图7为本发明的内部第四层结构图。

图8为本发明的设备下壳2结构图。

图9为本发明的安装挂载示意图。

图10为本发明的电路原理框图。

图11为本发明的应用架构图。

图12为本发明的关键结构示意图。

图中：1、设备上壳，2、设备下壳，3、固定片一，4、固定片二，5、上下壳固定螺丝，6、固定片一螺丝，7、固定片二螺丝，8、枪身，9、拆除检测及电源控制板，10、可充电锂电池，11、RFID芯片，12、蓝牙天线，13、通信天线，14、定位天线，15、主电路板，16、磁吸式充电/数据座固定片，17、磁吸式充电/数据座，18、指示灯板，19、磁吸式充电/数据座螺丝，20、主电路板螺丝、21、拆除检测及电源控制板螺丝，1-1、设备电源开关接口，1-2、设备防拆触点接口，1-3、结合槽，1-4、左导轨匹配块，1-5、固定片一螺丝孔位，1-6、固定片二螺丝孔位，1-7、设备上壳1螺丝孔位，1-8、电池限位顶柱，1-9、拆除检测及电源板固定孔位，1-10、拆除检测孔位，1-11、电源开关孔位，2-1、设备充电/数据接口，2-2、设备指示灯接口，2-3、下壳上沿，2-4、下壳螺丝孔位，2-5、电池限位顶柱，2-6、RFID芯片固定位，2-7、蓝牙天线固定位，2-8、通信天线固定位，2-9、定位天线固定位，2-10、主电路板孔位，2-11、主电路板限位柱，2-12、磁吸式充电/数据座固定孔位，2-13、磁吸式充电/数据座固定槽，2-14、指示灯板固定槽，3-1、右导轨匹配块，3-2、横槽匹配块，4-1、片二螺丝孔位，8-1、战术导轨，8-2、扳机护圈，8-3、导轨横槽，9-1、电源开关，9-2、拆除检测触点，9-3、拆除检测及电源板固定缺口，15-1、蓝牙接口，15-2、通信接口，15-3、指示灯接口，15-4、电源接口，15-5、综合控制接口，15-6、定位接口，16-1、线缆通孔，16-2、螺丝过孔，18-1、红灯，18-2、绿灯，18-3、蓝灯，2-14-1、红灯孔位，2-14-2、绿灯孔位，2-14-3、蓝灯孔位，101、定位天线介质，102、蓝牙天线介质，103、通信天线介质，104、定位滤波/放大器，105、蓝牙滤波/放大器，106、通信滤波/放大器，107、定位模块，108、蓝牙模块，109、通信模块，110、贴片SIM卡，111、加密芯片，112、MCU、113、指示灯、114、拆除检测、115、运动检测，116、电源模块，117、锂电池，112-1、控制程序，112-2、缓存模块，200、外挂式枪支定位器，201、随行监测设备，202、中心服务器，203、软件客户端，204、APP端，205、北斗卫星，206、通信基站，207、通信网络。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

一、设备外观与接口

如图1所示，本发明设计了一种外置式枪支定位设备，设备外观由设备上壳1、设备下壳2、固定片一3和固定片二4四部分组成。设备上壳1和设备下壳2组成了设备的主体部分，由上下壳固定螺丝5连通固定；固定片一3和固定片二4用于将设备固定至枪支枪身，安装时需先将两个固定片取下，设备安装至枪身后再配合固定片一螺丝6和固定片二螺丝7进行固定。

枪支定位器属于强制性管控产品，为了确保设备忠实反应枪支的位置信息，从而保障枪支监管的有效性，非授权人员不能随意将设备从枪支上取下。优选的，本发明全部外部螺丝均采用防拆卸螺丝头，只能使用专用拆装工具进行拆装。上下壳固定螺丝5与固定片一螺丝6、固定片二螺丝7采用不同的规格，生产厂家可同时拆装两种螺丝，用户只能拆装固定片对应的螺丝、不能拆装上下壳螺丝来分解设备，从而保护了设备的内部构造。

设备包含四个对外接口：

1.设备电源开关接口1-1：用于操作设备电源开关。枪支定位器属于强制性管控产品，为了确保设备24小时有效运转，从而保障枪支监管的持续性，非授权人员不能随意关闭设备电源。如图1（二）、图9所示，优选的，本发明设备电源开关接口1-1采用隐藏式保护设计，电源开关接口1-1在安装后的位置位于枪身8之下、设备上壳1之上，只能在设备安装前进行开关操作，设备安装至枪支后、由于受枪身遮挡将无法触碰开关，从而达到了设备保护的目的。

2.设备防拆触点接口1-2：与固定片一3配合完成拆除检测功能。当设备被从枪身上拆除时，指挥中心需要知道这一情况，因此需要一种机构来判断设备是否依附于枪身之上。如图1（二）、图9所示，优选的，本发明设备防拆触点接口1-2采用机械式接触感应开关，触点压下表示设备安装正常、触点弹起表示设备被拆卸。实际安装时配合固定片一3的防拆凸点3-4，即可完成设备的安装有效性检测。机械式接触感应开关是结构最简洁、性能最可靠的感应方式，能够有效防止拆除误报警情况的发生，提高了设备的可靠性。

3.设备充电/数据接口2-1：用于给设备提供充电和数据通信功能。枪支定位设备使用环境较为复杂，枪支一般保管在枪库或枪柜中，由一个管理员负责多台设备的保养和维护、工作量繁重，这就要求设备充电操作具备快速简洁的特点。常见定位设备采用的插接式充电接口，如micro-B、type-C等存在拔插不方便、容易损坏的缺点；无线充电元件器尺寸大、不易放置于结构紧凑的枪支定位设备内。优选的，本发明充电接口采用磁吸式充电口，充电线采用配套的磁吸式充电线，支持充电口与充电线之间的快速、盲接操作，当充电线因为误操作而脱离设备时不会对充电口造成损伤，解决了大量设备的充电保养问题。接口同时将充电和数据通信功能合二为一，支持设备连接至PC进行调试和配置，使得设备维护更加灵活，空间利用率更高，符合枪支定位设备的特征要求（图1（三））。

4.设备指示灯接口2-2：用于在设备工作时指示其状态。常见定位设备通常采用单个单色指示灯或三色指示灯，不易观察多种工作状态；优选的，本发明采用三个独立指示灯，分别指示通信、定位、电源的工作状态，特征清晰、便于观察（图1（三））。

二、设备组成与结构

如图2所示，本发明由五部分组成，分别是设备主体外壳部分、电路部分、天线部分、外部固定装置部分和内部固定装置部分。设备主体外壳部分包括设备上壳1和设备下壳2；电路部分包括主电路板15、拆除检测及电源控制板9、指示灯板18、磁吸式充电/数据座17、RFID芯片11和可充电锂电池10；天线部分包括蓝牙天线12、通信天线13和定位天线14；外部固定装置部分包括固定片一3、固定片二4、上下壳固定螺丝5、固定片一螺丝6和固定片二螺丝7；内部固定装置部分包括磁吸式充电/数据座固定片16、磁吸式充电/数据座螺丝19、主电路板螺丝20、拆除检测及电源控制板螺丝21组成。

如图3、图4、图8所示，设备上壳1和设备下壳2为整个设备的外部壳体，将其它电路及装置封闭至其组成的内部空间中。设备上壳1下沿处设计有结合槽1-3，设备下壳2的下壳上沿2-3紧密嵌入结合槽1-3，通过上下壳固定螺丝5从设备上壳1螺丝孔位1-7处穿入、并透过上壳穿入设备下壳2的下壳螺丝孔位2-4，最终锁定设备上壳1和设备下壳2，形成一个完整的设备壳体。

如图2所示，设备内部组件按照纵向分层+横向包围的方式，由设备上壳1到设备下壳2的方向共分为四层：

第一层由拆除检测及电源控制板9组成。如图2、图4、图5所示，拆除检测及电源控制板9通过开关线缆及数据线缆与主电路板15连接。拆除检测及电源控制板9的电源开关9-1透过设备上壳1的电源开关孔位1-11延伸出设备，用于提供设备总体电源开关的功能。拆除检测及电源控制板9的拆除检测触点9-2透过设备上壳1的拆除检测孔位1-10延伸出设备，并配合固定片一3，提供设备从枪支上拆除的感应检测功能。拆除检测及电源控制板9通过拆除检测及电源控制板螺丝21穿过其拆除检测及电源板固定缺口9-3后，穿入设备上壳1的拆除检测及电源板固定孔位1-9进行固定。

第二层由可充电锂电池10组成。如图2、图4、图5、图8所示，可充电锂电池10通过供电线缆与主电路板15连接，为整个设备提供电能。可充电锂电池10嵌入设备下壳2中，由设备下壳2的内边缘提供水平方向的固定，由设备上壳1中的电池限位顶柱1-8提供上部固定，由设备下壳2中的电池限位顶柱2-5提供下部固定，确保可充电锂电池10能够稳固于设备中。

第三层由RFID芯片11、蓝牙天线12、通信天线13、定位天线14、主电路板15和磁吸式充电/数据座固定片16组成，如图2、图6、图8所示：

1.RFID芯片11：用于以无源方式提供设备的ID身份信息，由外部读卡器进行读取。RFID芯片11采用胶粘方式固定于设备下壳2的RFID芯片固定位2-6中。

2.蓝牙天线12：通过信号线缆与主电路板15连接，用于提供蓝牙通信功能。蓝牙天线12采用胶粘方式固定于设备下壳2的蓝牙天线固定位2-7中。

3.通信天线13：通过信号线缆与主电路板15连接，用于提供移动数据通信功能。通信天线13采用胶粘方式固定于设备下壳2的通信天线固定位2-8中。

4.定位天线14：通过信号线缆与主电路板15连接，用于提供北斗卫星信号接收功能。定位天线14采用胶粘方式固定于设备下壳2的定位天线固定位2-9中。

5.主电路板15：是整个设备的主控电路板，与其它辅助电路配合、完成设备的身份识别、定位管控等主要功能。主电路板15通过电源接口15-4与可充电锂电池10连接，通过综合控制接口15-5与拆除检测及电源控制板9连接，通过指示灯接口15-3与指示灯板18连接，综合控制接口15-5与磁吸式充电/数据座17连接，通过蓝牙接口15-1与蓝牙天线12连接，通过通信接口15-2与通信天线13连接，通过定位接口15-6与定位天线14连接。主电路板15的固定机构包括设备下壳2底部的主电路板孔位2-10、主电路板限位柱2-11和主电路板螺丝20：主电路板15首先按照固定缺口与主电路板孔位2-10和主电路板限位柱2-11对齐放置，由主电路板限位柱2-11的突出部分插入主电路板15的固定缺口内进行限位固定，然后通过主电路板螺丝20穿过主电路板15的固定缺口将其固定至主电路板孔位2-10中。优选的，因为设备下壳2内空间紧凑，设计这种螺丝+限位柱结合固定方式的目的在于确保稳定性的基础上、尽量减少配件数量和装配复杂度。

6.磁吸式充电/数据座固定片16：与磁吸式充电/数据座螺丝19配合，用于将磁吸式充电/数据座17固定于设备下壳2的磁吸式充电/数据座固定槽2-13内。

第四层由磁吸式充电/数据座17和指示灯板18组成，如图6、图7、图8所示：

1.磁吸式充电/数据座17：通过充电/信号线缆与主电路板15连接，用于提供设备充电功能和数据通信功能。磁吸式充电/数据座17的线缆从磁吸式充电/数据座固定片16的线缆通孔16-1中穿过后与主电路板15的综合控制接口15-5连接。磁吸式充电/数据座17被磁吸式充电/数据座固定片16压附入设备下壳2的磁吸式充电/数据座固定槽2-13处，通过将磁吸式充电/数据座螺丝19穿过磁吸式充电/数据座固定片16的螺丝过孔16-2，并穿入设备下壳2的磁吸式充电/数据座固定孔位2-12进行固定。

2.指示灯板18：通过信号线缆与主电路板15连接，用于提供设备工作指示功能。指示灯板18卡嵌入设备下壳2底部的指示灯板固定槽2-14内进行固定，指示灯板固定槽2-14周围由高出设备下壳2底部的外沿包围、并在一侧留有出线缺口，在紧固指示灯板18的同时确保信号线缆正确导出。指示灯板18上的三个独立指示灯红灯18-1、绿灯18-2、蓝灯18-3分别匹配至指示灯板固定槽2-14内的指示灯孔位红灯孔位2-14-1、绿灯孔位孔位2-14-2、蓝灯孔位2-14-3。

三、设备安装与使用

如图9所示，设备安装至枪身8时，首先将固定片一3、固定片一螺丝6、固定片二4和固定片二螺丝7取下，将设备按照图示安装方向、沿枪身战术导轨8-1滑入，直至设备尾端接触扳机护圈8-2（图9（二））。装入固定片一3，防拆凸点3-4准确压附设备防拆触点接口1-2（图9（二）～（三）），确保防拆检测功能正常；设备两侧的左导轨匹配块1-4和右导轨匹配块3-1与战术导轨8-1结合到位，确保设备的纵向稳定（图9（二）～（三））；横槽匹配块3-2与导轨横槽8-3结合到位，确保设备的横向稳定（图9（二）～（三））。将固定片一螺丝6穿过固定片一3的螺丝孔位3-5，并锁死于设备上壳1的固定片一螺丝孔位1-5处（图9（二）～（四））。装入固定片二4，使其和设备主体共同包括住扳机护圈8-2，将固定片二螺丝7穿过固定片二4的片二螺丝孔位4-1，并锁死于设备上壳1的固定片二螺丝孔位1-6处（图9（四）～（五））。枪支定位器用于枪支武器装备的定位与管控，应确保与目标枪支牢固、不可分割的结合在一起，达到设备即枪支、枪支即设备、枪支通过设备融于数字化平台的管控效果。优选的，本发明贴合枪支原有构造，通过固定片一3和固定片二4的双点固定模式，结合固定片一3的双向固定结构，将设备牢固地锁定在枪支上，确保设备有效工作的同时不影响枪支的正常使用。

枪支定位器的难点在于如何适应枪支结构紧凑、使用要求高的特点，设计出与其结构相匹配的设备，并完成较为复杂的枪支身份识别、随行监测、卫星定位和移动通信等功能。这就要求定位器的内部结构精巧、配合紧密，外部与枪支的结合机构牢固可靠，不能影响枪支的正常使用。

本发明从设备的外部构造入手，采用贴合式挂载方式，将外挂式枪支定位器200通过防拆卸机构挂载于枪身非活动机构上，确保不影响枪支的正常使用；通过挂载结构确定好设备的外部尺寸和构造，而后针对内部结构进行设计优化。由于内部空间有限，本发明采取多种技术手段来达到缩小设备体积的目的。电路方面，优选的，本发明没有采用常见单板式电路设计，而是依据设备内部构造的要求采取分体式模块化设计，将电源控制、防拆检测、充电、数据通信、状态指示灯、各个天线等部件从主电路板上独立出来，使得各元器件能够充分利用壳体内部的不规则空间。结构方面，优选的，采用纵向分层+横向包围的设计方式，根据各元器件的尺寸和电气特性，将与射频无关的元器件在内部空间中分为四层进行排布，充分利用内部空间；将天线、RFID芯片等射频元器件分布于壳体周边，在保持天线信号之间互不干扰的基础上确保内部布局的紧凑，同时优化内部走线布局，从而达到实用性与可靠性的有机结合。

四、设备功能与应用

外挂式枪支定位器须提供枪支身份识别、随行监测、枪支定位、防拆检测、数据加密、自动节能等功能，其中枪支身份识别通过独立的RFID无源芯片实现，其它功能通过电路系统实现。如图10所示，设备电路部分以MCU 112为核心、以设备各功能需求为原则，将电路以模块化的方式划分为若干部分。

1.定位模块107：用于实现设备的卫星定位功能。它处理定位天线介质101接收到的射频信号，经过GNSS结算后得到设备在北斗定位系统中的经纬度。为了消除信号干扰，在定位模块107和定位天线介质101之间设计定位滤波/放大器104，它将射频信号经过滤波处理和信号放大后发送至定位模块107。定位模块107将解算的经纬度、速度、航向等信息发送至MCU 112中的控制程序112-1进行处理，同时接受控制程序112-1的命令和配置信息。

2.蓝牙模块108：用于实现与随行监测设备201的匹配功能。它采用蓝牙BLE4.0/BLE5.0低功耗协议，一次充电能够提供长达6个月以上的续航能力。蓝牙模块108与MCU 112中的控制程序112-1进行交互，实现枪支与警员的离身监测、枪支与车辆的离车监测与报警。蓝牙滤波/放大器105用于消除蓝牙天线介质102的信号干扰。

3.通信模块109：用于实现与中心服务器202的交互功能。它采用NB-IOT/LTE CAT1通信制式，提高了设备的通信环境适应能力。通信模块109与MCU 112中的控制程序112-1进行交互，实现枪支位置、状态、报警信息的上报和设备参数的下发。通信滤波/放大器106用于消除通信天线介质103的信号干扰。

4.贴片SIM卡110：用于接入移动通信网络。常见枪支定位设备方案中通常采用拔插式SIM卡，此方式的缺点是占用空间大、容易松动。枪支定位设备对空间紧凑性要求较高、开枪时枪体振动剧烈，拔插式SIM卡显然不再适用。优选的，本发明采用体积更小、以焊接方式接入的贴片式SIM卡，提高了枪支定位设备的可靠性和有效性。

5.加密芯片111：用于保护与中心服务器202之间的数据传输安全。常见枪支定位设备方案中通常采用算法加密的软件加密方式，此方式的缺点是实现方式不规范、密钥保护不彻底、有较大的安全隐患。优选的，本发明采用符合国密标准的硬件加密芯片和其内置的SM系列算法进行数据加密，配合VPN虚拟专用信道，确保了枪支敏感信息传输的安全性。

6.指示灯113：用于设备运行状态提示，可分别指示通信、定位、电源的工作状态。

7.拆除检测114：用于检测设备是否与目标枪支装载完好。当设备脱离枪支时，拆除检测114模块第一时间通知控制程序112-1，由控制程序112-1将报警信息通过通信模块109发送至中心服务器202。

8.运动检测115：用于检测设备的运动状态及行为，用于设备静止时的自动节能。常见枪支定位设备方案中通常只通过振动传感器、陀螺仪或加速度计判断设备是否处于静止状态，并自动关闭卫星定位功能以节省功耗。此种方式未考虑到设备依附在人员或车辆上时，人员微动及车辆发动机振动的带来的影响，此种情况下虽然人员或车辆已经停止运动，但设备仍检测到振动并处于定位模式。优选的，本发明采用行为识别算法对传感器传入的数据进行分析，将人员和车辆原地静止时微动的情况进行识别和过滤、并自动关闭卫星定位模块，从而提高了静止自动节能的应用效果。

9.电源模块116：与锂电池117对接，为设备提供电源管理和充电保护功能。

10.缓存模块112-2：用于在通信信号不良时缓存位置信息。枪支使用环境复杂，常见枪支定位设备方案中，主控程序从定位模块得到位置信息后直接将其发送至服务器，不考虑当前移动网络的信号覆盖状况，若信号不良则会造成位置丢失。优选的，本发明在MCU112程序内设置缓存模块112-2，用于存储移动信号不良时向中心服务器202发送失败的位置点，并在移动信号恢复时重新发送，确保轨迹的完整性和真实性。

如图11所示，实际使用时，外挂式枪支定位器200与警员或警车的随行监测设备201通过蓝牙进行匹配，当定位器处于监测设备蓝牙探测范围内时枪支正常，当定位器超出监测设备蓝牙探测范围时，发生枪支离岗报警。此时随行监测设备201将警情通过通信基站206发送至位于中心机房的中心服务器202，外挂式枪支定位器200启动卫星定位模块，从北斗卫星205处解算出枪支的经纬度并将相关信息通过通信基站206上报至中心服务器202，位于指挥控制中心的软件客户端203和在位执勤的APP端204可分别通过通信网络207和通信基站206访问中心服务器202获取枪支的报警及轨迹信息。软件客户端203还可根据外挂式枪支定位器200内的RFID芯片信息，完成枪支日常的登记、划拨、领用、归还等勤务管理操作，并可实时统计查询系统内全部枪支的安全状况，为枪支安全管控提供了一整套完整解决方案。

综上所述，本发明提出的外挂式枪支定位器200，针对枪支结构紧凑、使用要求高的特点，通过模块化的设计模式将各项功能进行拆分后有机部署于设备内部。对设备组装方式和用户接口进行优化，对设备安装至枪支的挂载方式进行针对性设计，支持电源开关保护和防拆除保护，支持二合一式磁吸充电/数据接口和独立指示灯，在确保设备安全的同时为用户提供使用维护的便捷性。设备内部电路和程序针对枪支定位特点进行专门设计，支持贴片式SIM卡、硬件加密芯片、静止行为识别和通信数据缓存等技术，确保设备能够长期、稳定、精确地完成枪支定位追踪和勤务监测预警任务。

以上公开的仅为本发明针对尺寸较小的QSZ92G式手枪的一个具体实施例，但本发明并非局限于此，本发明所提出的技术可适用于其它多种型号的长枪和短枪，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.外挂式枪支定位器，包括设备主体外壳、内部组件、程序模块以及安装固定装置，其特征在于：设备主体外壳，由设备上壳和设备下壳组成，用于容纳内部组件，与内部组件一起形成设备主体，对外提供用户接口；安装固定装置，由固定片一、固定片二、上下壳固定螺丝、固定片一螺丝和固定片二螺丝组成，用于封闭所述设备主体、将所述设备主体固定至枪支枪身；用户接口，包括设备电源开关接口、设备防拆触点接口、设备充电/数据接口和设备指示灯接口；设备内部组件分层次组织，第一层由拆除检测及电源控制板组成，第二层由可充电锂电池组成，第三层由RFID芯片、蓝牙天线、通信天线、定位天线、主电路板等组成，第四层由磁吸式充电/数据座和指示灯板组成；设备电路部分以MCU为核心，由定位模块、蓝牙模块、通信模块、指示灯、拆除检测、运动检测、电源模块等功能部件组成，并包含针对枪支定位优化的贴片式SIM卡、硬件加密芯片等部件；设备程序部分，用于控制设备功能，包含针对枪支定位优化的静止行为识别、通信数据缓存等部件。

2.根据权利要求1所述的外挂式枪支定位器，其特征在于：设备安装时贴合枪支原有构造，设备两侧的左导轨匹配块和右导轨匹配块与战术导轨结合到位，横槽匹配块与导轨横槽结合到位，所述固定片一的防拆凸点准确压附所述设备防拆触点接口；固定片一螺丝穿过所述固定片一的螺丝孔位后锁死于所述设备上壳的固定片一螺丝孔位处；所述固定片二与所述设备主体共同包括住扳机护圈，固定片二螺丝穿过所述固定片二的螺丝孔位后锁死于所述设备上壳的固定片二螺丝孔位处；所述安装固定装置形成由所述固定片一和所述固定片二组成的双点固定模式，结合所述固定片一的双向固定结构，将设备牢固地锁定在枪支上；所述固定螺丝采用防拆卸螺丝头，只能使用专用拆装工具进行拆装；所述上下壳固定螺丝与所述固定片一螺丝、所述固定片二螺丝采用不同的规格，用户只能拆装固定片对应的螺丝来安装设备、不能拆装上下壳对应的螺丝来分解设备。

3.根据权利要求1所述的外挂式枪支定位器，其特征在于：所述设备电源开关接口采用隐藏式保护设计，所述电源开关接口在安装后的位置位于枪身之下、所述设备上壳之上，只能在设备安装前进行开关操作，设备安装至枪支后、受枪身遮挡无法触碰开关。

4.根据权利要求1所述的外挂式枪支定位器，其特征在于：所述设备充电/数据接口采用磁吸式充电口，充电线采用配套的磁吸式充电线，所述设备充电/数据接口将充电和数据通信功能合二为一。

5.根据权利要求1所述的外挂式枪支定位器，其特征在于：设备内部组件按照由所述设备上壳到所述设备下壳的方向分层排布，第一层由拆除检测及电源控制板组成，第二层由可充电锂电池组成，第三层由RFID芯片、蓝牙天线、通信天线、定位天线、主电路板和磁吸式充电/数据座固定片组成，第四层由磁吸式充电/数据座和指示灯板组成。

6.根据权利要求1、权利要求5所述的外挂式枪支定位器，其特征在于：电路部分采取分体式模块化设计，将电源控制、防拆检测、充电、数据通信、状态指示灯、各个天线等部件从主电路板上独立出来，根据所述设备内部空间进行部署和排列；所述RFID芯片、蓝牙天线、通信天线、定位天线通过胶粘方式分散固定于所述设备下壳内壁周边对应的天线固定孔位。

7.根据权利要求1所述的外挂式枪支定位器，其特征在于：相比拔插式SIM卡，采用体积更小、以焊接方式接入的贴片式SIM卡，提供更强的抗振能力。

8.根据权利要求1所述的外挂式枪支定位器，其特征在于：采用符合国密标准的硬件加密芯片和其内置的SM系列算法进行数据加密，配合VPN虚拟专用信道，确保了枪支敏感信息传输的安全性。

9.根据权利要求1所述的外挂式枪支定位器，其特征在于：在所述MCU程序内采用行为识别算法，对传感器传入的数据进行分析，将人员和车辆原地静止时微动的情况进行识别和过滤，提高静止自动节能的效果。

10.根据权利要求1所述的外挂式枪支定位器，其特征在于：在所述MCU程序内设置缓存模块，用于存储移动信号不良时向中心服务器发送失败的位置点，并在移动信号恢复时重新发送，确保轨迹的完整性和真实性。

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