[信息与通信]无线定位系统产品彩页.doc

无线定位系统产品彩页RFID精确定位跟踪系统杭州华三通信技术有限公司目 录1.RFID精确定位技术31.1.概述31.2.Wi-Fi精确定位技术41.2.1.Wi-Fi技术41.2.2.无线定位技术51.2.3.无线网中的定位算法51.3.RFID技术92.产品个绍112.1.概述112.2.系统特点122.3.与其它同类方案比较122.4.系统组成132.4.1.硬件系统132.4.2.软件系统152.5.系统原理162.6.系统工作过程173.应用领域173.1.司法犯人跟踪和管理173.1.1.概述173.1.2.系统原理和组成183.1.3.系统主要功能193.1.4.系统的主要特征：203.2.军队物资管理203.2.1.概述203.2.2.系统组成213.2.3.系统主要功能233.2.4.系统特点233.3.交通243.3.1.概述243.3.2.RFID停车管理253.3.3.电子不停车收费（ETC）263.3.4.城市交通调度管理系统（TMS）263.3.5.电子注册管理（EVR）273.3.6.RFID的车辆智能称重系统273.4.港口284.总结281. RFID精确定位技术1.1. 概述RFID精确定位技术从根本上讲是在先进的RFID和Wi-Fi技术基础上发展出来的一种技术，在技术上吸取了RFID和Wi-Fi两种分立技术的优点，充分克服了单一技术的不足之处，将RFID和Wi-Fi定位技术有机结合研发出的一种身份识别和精确定位设备，用户几乎无需额外的网络成本，就可以安装自动识别和精确定位跟踪系统。有了RFID精确定位设备，企业通过网络无线及时对无线网内任何固定的或者移动的被管理对象的自动身份识别和精确定位，定位精度可以达到1米。目前主要被世界各国应用于高端的用户应用，比如军事后勤装备管理。图：Wi-Fi技术应用预测In-Stat预测到2010年，RFID具有精确定位功能的标签将出货二百万件。  1.2. Wi-Fi精确定位技术1.2.1. Wi-Fi技术Wi-Fi（wireless fidelity（无线保真）的缩写）实质上是一种商业认证，具有Wi-Fi认证的产品符合IEEE 802.11b无线网络规范，它是当前应用最为广泛的WLAN标准，采用波段是2.4GHz。IEEE 802.11b无线网络规范是IEEE 802.11网络规范的变种，最高带宽为11 Mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，带宽的自动调整，有效的保障了网络的稳定性和可靠性。自从实行IEEE 802.11b以来，无线网络取得了长足的进步，因此基于此技术的产品也逐渐多了起来，解决各厂商产品之间的兼容性问题就显得非常必要。因为IEEE并不负责测试IEEE 802.11b无线产品的兼容性，所以这项工作就由厂商自发组成的非赢利性组织：Wi-Fi联盟来担任。这个联盟包括了最主要的无线局域网设备生产商，如Intel、Broadcom，以及大家熟悉的中国厂商华硕、BenQ等。凡是通过WiFi联盟兼容性测试的产品，都被准予打上“Wi-Fi CERTIFIED”标记。因此，我们在选购IEEE 802.11b无线产品时，最好选购有Wi-Fi标记的产品，以保证产品之间的兼容性。Wi-Fi技术突出的优势在于：其一，无线电波的覆盖范围广，基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有50英尺左右约合15米，而Wi-Fi的半径则可达300英尺左右约合100米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交换机。据悉，该款产品能够把目前Wi-Fi无线网络300英尺接近100米的通信距离扩大到4英里约6.5公里。其二，虽然由Wi-Fi技术传输的无线通信质量不是很好，数据安全性能比蓝牙差一些，传输质量也有待改进，但传输速度非常快，可以达到11mbps，符合个人和社会信息化的需求。其三，厂商进入该领域的门槛比较低。厂商只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”，并通过高速线路将因特网接入上述场所。这样，由于“热点”所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至100米的地方，用户只要将支持无线LAN的笔记本电脑或PDA拿到该区域内，即可高速接入因特网。也就是说，厂商不用耗费资金来进行网络布线接入，从而节省了大量的成本。1.2.2. 无线定位技术无线定位技术是通过对接收到的无线电波的一些参数进行测量，根据特定的算法以判断出被测物体的位置，测量参数一般包括传输时间、幅度、相位和到达角等。而定位精度取决于测量的方法。传统的无线定位技术主要有：基于终端的定位技术和基于网络的定位技术。 l 基于终端的定位技术基于终端的定位技术主要指移动终端计算出自己所处的位置，即自我/个人手机定位技术。这种技术主要有GPS、辅助GPS（Assisted GPS）和增强型观察时间差EOTD（Enhanced Observed Time Difference）等几种方法。 l 基于网络的定位技术 基于网络的定位技术是指网络根据测量数据计算出移动终端所处的位置。这种技术主要有CGITA、基于方向的定位技术（信号到达角AOA）、基于距离的定位技术（上行到达时间ULTOA和到达时间差TDOA）和基于指纹的定位技术等几种。以上两种无线定位技术各有优缺点。Wi-Fi定位技术是采用基于网络的定位技术，解决了最末端的大量定位需求和成本上的矛盾。1.2.3. 无线网中的定位算法1.2.3.1. 基于时间的定位算法 该方法是通过测出电波从发射机传播到多个接收机的传播时间（TOA）或时间差（TDOA）来确定目标移动台的位置。因此，测量值TOA或TDOA的测量精度对移动台的定位精度有很大的影响。l 到达时间法TOA 设移动台与基站之间信号传播时间为t，则移动台与基站的距离应该为Rct，移动台应该位于以基站为中心，以R为半径的圆上，如图1所示。 得到TOA的方程组为：坐标，ti为接收到第i个基站发送的信息的时间，t为基站发送信号的时间。若测得信号在移动台与3个基站的传播时间，那么3个圆的交点就是基站的位置，如图2（a）所示。TOA算法要求参加定位的各个基站在时间上要严格同步，由于电磁波的传播速率很高（108 ms），微小的误差将会在算法中放大，使定位精度大大降低。传播中的多径干扰、NLOS以及噪声等干扰造成的误差会使圆无法交汇，或者交汇处不是一点而是一个区域，如图2（b）所示。因此TOA对系统同步的要求很高，并且需要在信号中加时间戳，而实际参加定位的基站一般在3个以上，误差是不可避免的。这时候可以利用GPS对基站进行校时并利用其他补偿算法来估计位置，提高算法的精确度，但同时增加系统的开销和算法复杂程度，因此单纯的TOA算法在实际中应用很少。l 到达时间差算法TDOATDOA算法是对TOA算法的改进，他不是直接利用信号到达时间，而是用多个基站接收到信号的时间差来确定移动台位置，与TOA算法相比他不需要加入专门的时间戳，定位精度也有所提高。TDOA值的获取一般有2种形式：第1种形式是利用移动台到达2个基站的时间TOA，取其差值来获得，这时仍需要基站时间的严格同步，但是当两基站间移动信道传输特性相似时，可减少由多径效应带来的误差，如图3所示。根据到达时间差获得的TDOA方程为：第2种形式是将一个移动台接收到的信号与另一个移动台接收到的信号进行相关运算，从而得到TDOA的值，这种算法可以在基站和移动台不同步时，估计出TDOA的值，由于实际应用中，往往很难做到基站与移动台的同步，所以利用相关估计得到TDOA值，再进行定位计算能获得较高精度。对于蜂窝网中的移动台定位而言，TDOA更具有实际意义，这种方法对网络的要求相对较低，并且定位精度较高，目前已经成为研究的热点。 1.2.3.2. 基于场强的定位算法该算法是通过测出接收信号的场强值和已知的信道衰落模型及发射信号的场强值估计收发信端的距离，根据多个距离值就可以得到目标移动台的位置。一次场强测量把移动台锁定在以基站为中心的轨道上，圆的半径由场强值确定，一般通过3个基站就可以确定移动台的位置。场强法算法虽然比较简单，但由于多径效应的影响，定位精度较差。1.2.3.3. 基于入射角度的定位算法AOA AOA算法是在接收机通过天线阵列测出电磁波的入射角度，形成一根从接收机到发射机的方向线，即测位线，由2个基站得到的2个测位线的交点就是移动台的位置。因此，AOA算法只需要2个基站就可以确定位置，而2条直线只有一个交点，不会出现轨迹有多个交点的现象，即定位的模糊性。但为了测量电磁波的入射角度，接收机的天线需要改进，必须配备方向性强的天线阵列。1.2.3.4. 混合定位前面几种算法在蜂窝系统中都可以对移动台的位置做出估计，但不同的信道环境中，几种方法获得的合多种定位技术，采用多种电波特征的测量值对移动台进行位置估计。混合定位的典型例子是入射角定位法与时间的定位法的结合，如AOA与TDOA组合定位，可以克服由同步和多径带来的部分误差，AOA与TDOA组合定位只需一个基站就可以确定移动台的位置，如图4所示。1.2.3.5. 无线信道特性与定位误差 现有的各种无线定位方法，都是在测量的时间、相位、场强等定位参数的基础上，采用一定的算法计算的，而定位参数的确定很大程度上取决于移动信道的传输特性。在蜂窝系统中信道干扰主要来自无线电波的非视距（NLOS）传播以及多径效应，这些特征正是造成蜂窝系统无线定位误差的根本原因。当移动台（MS）与基站（BS）之间的直射路径被障碍物挡住后，无线电波只能在经过反射和衍射后到达接收端，此时测量到的数据，如到达时间、时间差、入射角度等，将不能正确反映发送端与接受端的真实距离，这种现象被称为非视距传播（NLOS）。非视距传播造成定位算法性能的显著下降，事实证明即使在无多径效应和采用高精度定位技术的情况下，NLOS传播也会引起测量误差。因此，如何降低NLOS传播的影响是提高定位精度的关键。目前，降低NLOS传 播的影响通常有多种方法，如利用测距误差统计的先验信息就可以将一段时间内的NLOS测量值调节到接近LOS的测量值，这种统计方法的有效之处在于，承认已有的系统和测量方式，实现的开销小；降低LS算法中NLOS测量值的权重，在LS算法中增加约束项等，这些方法目前都是研究的热点。此外，还可以将定位与地理信息系统相结合，采用已有的地理位置信息对定位做出修正。1.3. RFID技术RFID(Radio Frequency Identification)的全称是无线射频识别技术，其主要核心部件是一个电子标签，直径仅为2毫米不到，通过相距几厘米到几十米距离内传感器发射的无线电波，可以读取电子标签内储存的信息，识别电子标签代表的物品、人和器具的身份。射频识别系统通常由电子标签(射频标签)和阅读器组成。电子标签内存有一定格式的电子数据，常以此作为待识别物品或人的标识性信息。应用中将电子标签附着在待识别物品上，作为待识别物品的电子标记。阅读器与电子标签可按约定的通信协议互传信息，通常的情况是由阅读器向电子标签发送命令，电子标签根据收到的阅读器的命令，将内存的标识性数据回传给阅读器。这种通信是在无接触方式下，利用交变磁场或电磁场的空间耦合及射频信号调制与解调技术实现的。实际应用中，电子标签除了具有数据存贮量、数据传输速率、工作频率、多标签识读特征等电学参数之外，还根据其内部是否需要加装电池及电池供电的作用而将电子标签分为无源标签(passive)、半无源标签(semi-passive)和有源标签(active)三种类型。无源标签没有内装电池，在阅读器的阅读范围之外时，标签处于无源状态，在阅读器的阅读范围之内时标签从阅读器发出的射频能量中提取其工作所需的电能。半无源标签内装有电池，但电池仅对标签内要求供电维持数据的电路或标签芯片工作所需的电压作辅助支持，标签电路本身耗电很少。标签未进入工作状态前，一直处于休眠状态，相当于无源标签。标签进入阅读器的阅读范围时，受到阅读器发出的射频能量的激励，进入工作状态时，用于传输通信的射频能量与无源标签一样源自阅读器。有源标签的工作电源完全由内部电池供给，同时标签电池的能量供应也部分地转换为标签与阅读器通信所需的射频能量。射频识别系统的另一主要性能指标是阅读距离，也称为作用距离，它表示在最远为多远的距离上，阅读器能够可靠地与电子标签交换信息，即阅读器能读取标签中的数据。实际系统这一指标相差很大，取决于标签及阅读器系统的设计、成本的要求、应用的需求等，范围从0100m左右。典型的情况是，在低频125kHz、13.56MHz频点上一般均采用无源标签，作用距离在1030cm左右，个别有到1.5m的系统。在高频UHF频段，无源标签的作用距离可达到310m。更高频段的系统一般均采用有源标签。采用有源标签的系统有达到作用距离至100m左右。2. 产品个绍2.1. 概述AeroScout公司拥有丰富的RFID和Wi-Fi等先进技术应用和实施经验，在吸取了现有RFID技术应用经验的础上，针对不同行业用户，基于最新的RFID技术和Wi-Fi无线技术，结合地理信息系统（GIS）技术，设计全面的精确定位跟踪系统解决方案。AeroScout公司RFID除了具有一般的RFID系统进行非接触式信息采集身份识别功能外，更重要的是能够精确定位跟踪被管理的对象目标。实现对人员、车辆、资产等贵重物品的不同状态（移动、静止）下的身份数据采集和一般的RFID解决方案所不具备的实时精确定位功能，精确定位功能能够及时、准确的将移动的人员、车辆及设备的动态情况反映到监控中心，使管理人员能够在监控中心，或以网络方式远程随时掌握人员、设备的分布状况和运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。提高工作的效率，实现对自动化管理。目前国内市场上RFID定位系统基本上属于范围定位，范围大小一般在20米到60米之间不等。AeroScout RFID系统是真正的实时定位系统，定位频度达到2秒钟一次扫描定位，定位精度最高达到1米，并且能够同时跟踪1000个到5000个目标对象。由于无线射频系统本身必然具有的噪声和干扰两大特征，实时定位必将有一定的误差。根据实际上线运行系统的统计结果，在50%的时间内，AeroScout RFID系统的定位精度在1到2米之间；在90%的时间内，位置精度在1-5米之间。这样的精度和跟踪对象的密度，已经可以满足大多数商业或大型应用的要求。同时，系统中的被监控对象具有反向报警功能，人员佩带的标签上具有紧急报警按钮，当人员遇到紧急情况可以通过紧急按钮向监控中心报警，实时精确定位系统使报警信息与人的位置信息结合起来，控制监控中心可以一目了然的确定报警精确位置，快速做出响应。在管理上，精确定位跟踪，可以提高管理效率。根据供应链管理的经验和理论证明，任何管理效率上的提高，都是和被管理对象的人、数、物的可视性程度的密切相关，可视化管理一直是供应链管理效率的核心动力。因此，系统软件平台选用基于地理信息系统（GIS）开发，用于存储所有RFID标签的记录情况和实时位置。具有方便强大的图形功能，可提供给使用者监控跟踪、告警设置、分类、过滤、搜索和报告生成等功能。系统中记录着标签、使用者、跟踪监测站和时间的历史明细，使用者可根据自己查询的目的使用查询工具。软件系统具有标准的开放接口可以方便与煤矿现有的环境安全监测、设备管理、人员考勤、作业计划安排、人员出入权限管理、巷道人员分布、作业工人资料、安全物资流动等管理系统进行集成，实现数据共享，系统联动，建立以地理信息系统（GIS）为基础的可视化信息管理综合平台，提高可视化管理的水平。2.2. 定位引擎AeroScout定位引擎是AeroScout定位系统的核心软件组件，在Wi-FI无线局域网里实现对多个移动目标的实时定位。 AeroScout定位引擎从其基于Wi-Fi的有源标签和标准无线网设备AP获得信号强度信息，通过三点定位技术处理，获得精确可靠的定位坐标。它以成熟的智能环境处理能力和多点定位模式成为在市场上最完整的、灵活的可视化定位解决方案基础。主要功能l 需处理此客户的定位需要l 集中管理、分析、配置应用和可视化模式实现l 处理和分析到达时间和从接收器返回的现场数据l 处理从标签获得的传感器遥测数据。l 动态在线同步计划，确认正确性l 多路径智能识别算，降低错误l 智能化系统训练，设置参考点标签，自动感知环境特点，不需要手工输入任何环境参数或进行信号强度分布测量l 直观的图形用户界面（GUI），观看资产定位和现场数据l 地图导入和设置功能l 楼层定位能力l 简易直观的图形化的安装工具l 事件管理工具，配置系统或事件级别，包括报警和通知l 集中在线提交软硬件升级l 容易与已存在的和定制的定位应用集成2.3. 应用开发平台AeroScout 应用开发平台是目前最先进的RFID/Wi-FI应用开发服务平台，它把定位系统和企业资源管理紧密地联系在一起，为企业解决方案的实施提供产品化定制服务。AeroScout 应用开发平台l 把位置数据变为商业逻辑l 实时跟踪移动物体的位置l 根据物体的 位置设定和自动发出报警l 基于物体事件和位置的输出报告l 管理资源资产和指定的区域l 用任何第三方的应用整合位置信息l 根据工业应用进行定制把从AeroScout定位引擎（或者是其他的任何定位工具）得到的位置信息转变为真正的商业解决方案，这种解决方案能够给出复杂而精密的位置映射、资源映射、报警、报告功能。AeroScout 应用开发平台提供可升级并且被证明是行之有效的应用软件平台，有效整合第三方系统或现有管理系统。拥有 AeroScout 应用开发平台，开发者和终端用户使用者能把他们自己的规则和商务逻辑联系到位置数据,真正在许多不同的工业中对位置数据进行有效率利用.图一、小区汽车定位显示图二、办公区定位显示主要特点：l 移动目标的电子地图呈现包括了一个灵活的，基于web网的电子地图工具，它可以实时的查找，观看物体的位置，鼠标点击就可以得到物体的位置信息和身份ID信息。l 商业流程的进步方便地实现复杂而紧密的事件监视和自动警报，它们被物体的运动和位置所触发，并自动改进每天的流程.l 企业级的应用平台通过配置，满足企业应用需求，以及分布式的体系结构和支持大容量资源管理使得他成为大中型企业的理想解决方案。l 人员/物体和位置数据的管理很容易存储物体以及其物理位置的信息，包括分类，图标，制定区域管理计划。 l 开放的发展平台AeroScout应用平台既是一个终端用户的应用平台又是一个发展的平台，包含开发者创造他们自己的行业解决方案的必需的工具.l 先进的报表功能输出和打印多重的报表形式，通过它可以详细的 反应物体的运动，历史位置和基于位置的事件。技术特色l 基于HTML的web界面（不需要JAVA客户机程序）.l 可以从AeroScout或华三的AP接入点等装置上接受数据.l 中央服务器上配置了规则引擎，以至于拥有一个容易升级和分布式的体系结构.l 支持企业聚类和冗余.l 完善的权限管理系统l 服务器主机和客户机构架，支持远程登录l 基于SOAP协议的开发接口，整合任何第三方应用程序和定制应用程序和l 基于标准组件的体系结构图三、系统管理：可配置事件触发条件，定义管理区域等系统要求MobileView Server 操作系统 windows 2003 数据库 DatabaseOracle 9.2i J2EE Application Server JBOSS 3.2.7内存 2G RAM CPU 2.8 GHz操作系统 windows 2003WEB服务器 IIS 6 .NET framework 1.1内存 512M RAM CPU 2 GHz2.4. 系统特点AeroScout公司的RFID精确定位识别系统采用国际先进的RFID定位识别技术设计，具有如下特点：l 精确的人员和设备定位；l 安全灵活的隐私保护设置；l 人员标签紧急按钮，将报警与精确的位置信息联系在一起；l 基于GIS技术的地理信息显示、查询系统；l 高度自动化，系统能自动完成进入监测区域人员的精确定位，自动实现考勤作业的统计与管理；l 完善的数据分析系统；l 可实现对RFID数据信息加密；l 系统安全、可靠，可在恶劣环境下24小时连续正常工作；l 与其它现有监控系统数据共享，系统联动。l 提供基于web浏览器的远程查询管理界面，实现跨地域的远程监控。2.5. 与其它同类方案比较l 一般的同类RFID方案主要是实现身份识别，所说的定位，只能实现定位在一个区域内；而本方案实现的是精确定位和身份识别，可以对人员和资产实行可视化管理，在任何时间，地点对任何人进行有控制的识别，定位，跟踪，定位精度可达到1米；l 采用Wi-Fi无线网络实现井下监测点与监控中心连接，网络搭建迅速，可以在最短的时间内迅速建立起可靠的无线网络链路，相对于有线网络具有良好的扩充性和灵活性，总体拥有成本低。l 与GPS方案比较，GPS方案定位精度不高（10至15米），不适合做小范围区域内的精确定位，并且GPS不能穿透地面；l 本方案与一般的RFID方案相比，具有强大的精确定位功能，是因为在无线技术上有了新的突破，系统所采用的硬件设备与一般的RFID方案相近，系统建造投入成本变化不大；l 灵活的信息保密设置，系统实现不同权限的用户可以查看存于RFID中的不同级别私隐性的信息。2.6. 系统组成系统主要由硬件系统和软件系统组成。系统组成图2.6.1. 硬件系统硬件系统包括，RFID标签、定位接收器、Exciter、定位服务器、应用服务器、管理机、PDA手持终端。RFID标签、定位接收器、Exciter实现装备物资的精确定位和装备物资信息的采集。同时也可以实现对装备物资的搬运工具和管理人员进行定位和跟踪。l RFID标签：本系统采用的是基于Wi-Fi有源标签，使无线网络能够正确的跟踪定位人员和重设备。这种标签采用电池供电，会在预定义的时间间隔发送非常短的802.11b信息。这种标签的主要特点：ü 电池使用寿命长达5年的；ü 灵活的监控操作；ü 具有呼叫按钮；ü 具有标签防篡改功能；ü 具有无线编程接口，存储和接收数据信息；ü 避免Wi-Fi数据信道堵塞。l 定位接收器：本系统可以采用定位接收和标准Wi-Fi无线网接入点从RFID标签获取定位信息和现场数据。ü 可以使用标准Wi-Fi无线网接入点使用户可以灵活的充分已有的WLAN网络环境；ü 定位接收器能够在恶劣的工业环境下精确定位ü 定位接收器具有一个外部天线连接器和以太网供电适配器，通过集成无线网桥回避需要连接网络连接。l Exciter ：提供RFID标签探测和身份识别能力。使用相同的基于Wi-Fi的有源RFID标签能过系统实时准确的定位。当RFID标签通过一个在Exciter范围内的重要地点，使用低频率信号触发RFID标签，通过标准接入点或定位接收器获得的RFID信息。当安装有标签的资产或人员通过大门、门口或一些其它定义的区域时，RFID的信息被即时获得。同时具有识别一个资产在货架或工作站的准确位置能力。l 定位服务器：所装服务器软件是整个系统的核心软件组件，在多点定位模式下管理收集和处理TDOA和RSSI数据，包括多楼层和使用经验证的算法处理室内多路径。服务器组件处理从定位接收器和接入点接收数据，提供准确可靠的定位和现场数据处理任务应用。l 应用服务器：从任何定位信息源衬时的接收资产定位信息，提供地图、报警和报表功能，开发人员和最终用户能够应用他们自己的规则和商业逻辑处理定位信息，为许多不同行业提供有效率的直观的应用。l PDA手持终端：系统支持PDA手持终端设备接入管理系统，实现对资产的跟踪、管理。2.6.2. 软件系统利用RFID和精确定位技术实现一个完整的实时定位跟踪管理，将人员、辆车、资产的定位/调度等多个业务流程实现自动化和可视化管理。系统的各功能即可独立运行也可以与已有的管理业务系统进行平滑无缝连接。软件系统架构图l 资源层：主要是指被跟踪定位管理的对象的集合，本系统采用的RFID标签可以用于物资、车辆、人员进行实时精确跟踪定位和RFID信息采集。l 数据采集层：RFID中间件提供支持多种协议的RFID阅读器；对采集的定位数据、RFID信息等进行过滤，以减少阅读器和应用系统之间事件传送量。RFID中间件提供把下级系统中收集的阅读器数据安全传送给上级系统的功能。应用需要同时控制不同种阅读器，则应用就需要方便地发出命令和接收结果的统一接口，这一些工作都由中间件完成。l 监控管理层：是系统功能实现在主要部分，对采集的精确定位数据、RFID信息，以及人员或设备告警信息等数据进行处理，在GIS平台上呈现给用户，系统具有丰富的监控和管理功能，主要为跟踪、报警和管理功能，用户可以对每一个功能进行自定义设置、查询和生成报表。l 终端层：终端层是指用户实现监控管理功能的各种终端设备，例如：计算机 、手机、PDA等设备。2.7. 系统原理整个系统的精确定位通过Wi-Fi无线网络平台实现，在室内和室外场地需要进行跟踪定位的区域，安装Wi-Fi无线网接入点，保证无线网覆盖所有需要跟踪定位的区域。并将Wi-Fi无线网通过网络布线和管理中心的定位服务器相连。所有需要跟踪定位管理的物资、车辆、人员安装或佩带RFID标签。系统数据处理过程示意图当RFID标签处于有Wi-Fi局域网覆盖的区域就会被Wi-Fi无线网接入点发现，系统将标签信息传至管理中心的定位服务器，定位服务器通过从至少三个无线网接入点获得的同一标签的信息返回的时间值，计算出该标签的精确位置信息，以及获得此RFID标签的信息，将这些信息传送给应用服务器，作为数据资料存入数据库保存，监控管理端从应用服务器获得定位信息以图形方式在计算机屏幕或控制中心的大屏幕上显示。2.8. 系统工作过程整个系统的工作过程式这样的：l 人员、车辆、资产的RFID标签每两秒钟发射一次信号，用来识别人员、车辆、资产的身份。l 这些RFID传感器发射的信号被分布在四周和内部的接收天线捕获，后者将电信号传输到信号采集节点器。l 信号采集器将处理信号，对信号加载时间戳，然后将这些信息传送到中心服务器计算机。l 服务器上的应用软件利用这些数据计算各个传感器所在的位置，也就是确定人员、车辆、资产的位置信息。同时，这些软件还负责存储数据，特别是在判断出现异常条件时，他们能够自动发出异常警报，并将所有的信息包括警报传输到在终端客户端计算机上。l 这些终端计算机将以不同的方式来展示这些信息，通过图形界面的人机接口方式供管理人员进行操作，接受操作人员的操作指令，并且保存所有的操作记录。3. 应用领域3.1. 司法犯人跟踪和管理3.1.1. 概述RFID实用技术发展迅速，目前，RFID技术供应商在身份识别、实时定位、防破坏技术、以及过关自动识别等技术难题方面获得突破性进展，从2003年以来，RFID技术在监狱犯人跟踪和管理方面开始得到应用，并且市场迅速扩大。目前专门研究监狱RFID应用的系统供应商主要有两家，代表两种应用模式：l 实时精确定位的犯人跟踪管理系统RFID犯人跟踪管理系统主要包括每个犯人的RFID手表和分布于整个监狱的天线以及中心计算机控制系统。该系统可以在整个监狱三维空间内，不管犯人处在室内或室外或不同楼层，对犯人行踪24小时不间断地实时定位和识别，并记录犯人的行踪，实现对犯人的精确跟踪管理。当犯人出现在不允许出现的区域，或者犯人试图破坏RFID手表时，都会发出报警。在对现有实施RFID跟踪系统的监狱用户调查中发现，由于犯人们认识到自己24小时活动的路线和身份都在电脑的严密监控下，对他们产生了威慑作用，大大地减少了越狱或狱内犯罪的企图。该系统的另一个特点是狱警也同样配备位置跟踪系统，和实时报警系统，这样不仅可以保证狱警的安全，还对狱警起到日常管理作用。例如，杜绝任何可能由于监理人员的玩忽职守，导致对监狱管理的松懈。由于所有被监控的人员的行踪资料都保存在电脑的日志内，随时可以进行调阅。对任何突发事件的调查都可以通过查阅日志，掌握当时现场附近的所有犯人和行为。另外，可以特别监视重点犯人的行动等都是该系统的特点。系统可以和视频监视系统联动，在突发事件发生时，可以由RFID系统发出指令，让特定地点的摄像头瞄准目标，进行精确的视觉监视。l 基于门禁和巡更特征的犯人跟踪管理系统RFID监狱管理系统是由RDFID腕表和分布在各个门禁和入口处的一组阅读器组成。犯人进入放风区、餐厅、阅读室、探监区，就会被各处的阅读器读取数据，保存到数据库中，或和管理信息系统整合。PDC系统大大地方便了点名、统计和管理的工作量。3.1.2. 系统原理和组成 n 手戴传感器。类似一块手表，佩戴在犯人的手腕上，传感器芯片写入犯人相关信息，传感器每两秒钟发送一次无线射频信号，同时，传感器还有¨ 防损坏功能：当收到激烈挤压撞击或者当发射器脱离手腕时，会发送警报信息。¨ 防脱功能：当强行脱掉传感器，或者传感器脱离手腕一定距离时，会发送警报信息。¨ 电量管理功能：发射器以电池作为能量，当电量低于预设值时，也会发送警报信息。传感器芯片上置入犯人的信息，通过部署在监狱各处的阅读器收集信息和中央控制系统，可以时时刻刻监控犯人的活动。n 腰佩传感器，顾名思义，该传感器佩带在腰间，是专门为雨景和其它的管理人员使用的。除了具备手戴传感器的所有功能外，腰佩传感器，还有¨ 手动报警功能：通过按钮，可以发送报警信号。¨ 自动报警功能：当佩戴者身体倾斜或者呈水平状态（如被打倒在地）超过预设时间，会自动发送报警信号。¨ 信号接受功能：传感器还可以接受控制室发送的信息，如控制室发送的命令。当信息到达时，会通过声音或者震动提醒佩戴者。n 信号采集器。 信号采集器安装在监狱的各个关键位置。信号采集器能够收集无线射频信号，并通过通讯电路把信号传送至中央控制室。n 中央控制室和应用软件系统。中央控制室配置电脑和应用软件系统，通过综合和分析各个采集器发送过来的信号，以直观的数字、图表等方式展现犯人的活动情况，应用系统还可以和其它的管理系统，如烦人档案系统等集成。3.1.3. 系统主要功能n 时刻监控，高效管理：通过系统，可以实现对每一个烦人每一时刻活动的真正实时的监控，犯人现在在哪儿，呆了多长时间，周围有什么人等等，而且可以通过对长时间数据的分析，发掘犯人的心理和犯人之间的关系，经常去哪些地方，和谁在一起，哪些人经常性的聚集在一起等等，实现对犯人最有效的管理。n 防止犯人逃跑。当犯人接近监狱边界预设距离时，系统发送警报信号，并自动通知离现场最近的狱警。n 防止或减少监狱暴力。可以预设两个犯人之间的安全距离，当他们接近超过安全距离时，系统发送警报信息。n 辅助人员调度，提高突发时间反应速度。突发事件发生时，通过中央控制系统，可以顺序知道到事发地点，并且知道离现场最近的人员部署情况。n 保障工作人员安全。通过传感器的手动报警或者自动报警功能，保障工作人员的安全。3.1.4. 系统的主要特征：l 只要在所监视的区域范围内，l 所有的囚犯和狱警每两秒定位一次l 每两秒计算被监视的人数，失踪人员立即报警l 如果有试图脱表或破坏腕表行为，立即报警l 狱警人员求助报警l 事发地点的人员识别和联动电视监视器自动追踪l 犯人进入或外出的管理自动化l 主动寻人l 就餐管理3.2. 军队物资管理3.2.1. 概述本系统是在吸取了国外军队装备物资管理的先进经验基础上，专门针对中国现代化军队装备物资管理需求，基于Wi-Fi无线网络平台、RFID识别技术、WebService技术，以 RFID中间件系统为支撑平台，结合地理信息系统（GIS）技术，构建的全面可视化的军队装备物资实时精确定位管理系统。本套RFID军队装备物资管理系统，就是其于以上军队装备物资存在的问题，系统采用了世界先进的Wi-Fi的可视化实时精确定位技术，不仅能够对室外、室内存放的物资和搬运车辆（人员）进行实时定位跟踪，定位精度达到1米，而且利用RFID在数据采集、数据传递方面的独到的优势，实现了物资数据信息采集的高速自动化，有效避免人工输入可能出现的失误。实时精确的定位跟踪可以准确的定位装备物资存放的准确位置，大大提高入库、出库、验货、盘点、补货等工作的效率。3.2.2. 系统组成系统组成图硬件系统包括，RFID标签、定位接收器、Exciter、定位服务器、应用服务器、管理机、PDA手持终端。RFID标签、定位接收器、Exciter实现装备物资的精确定位和装备物资信息的采集。同时也可以实现对装备物资的搬运工具和管理人员进行定位和跟踪。l RFID标签：本系统采用的是基于Wi-Fi有源标签，使无线网络能够正确的跟踪定位人员和重设备。这种标签采用电池供电，会在预定义的时间间隔发送非常短的802.11b信息。这种标签的主要特点：ü 电池使用寿命长达5年的；ü 灵活的监控操作；ü 具有呼叫按钮；ü 具有标签防篡改功能；ü 具有无线编程接口，存储和接收数据信息；ü 避免Wi-Fi数据信道堵塞。l 定位接收器：本系统可以采用定位接收和标准Wi-Fi无线网接入点从RFID标签获取定位信息和现场数据。ü 可以使用标准Wi-Fi无线网接入点使用户可以灵活的充分已有的WLAN网络环境；ü 定位接收器能够在恶劣的工业环境下精确定位ü 定位接收器具有一个外部天线连接器和以太网供电适配器，通过集成无线网桥回避需要连接网络连接。l Exciter ：提供RFID标签探测和身份识别能力。使用相同的基于Wi-Fi的有源RFID标签能过系统实时准确的定位。当RFID标签通过一个在Exciter范围内的重要地点，使用低频率信号触发RFID标签，通过标准接入点或定位接收器获得的RFID信息。当安装有标签的资产或人员通过大门、门口或一些其它定义的区域时，RFID的信息被即时获得。同时具有识别一个资产在货架或工作站的准确位置能力。l 定位服务器：所装服务器软件是整个系统的核心软件组件，在多点定位模式下管理收集和处理TDOA和RSSI数据，包括多楼层和使用经验证的算法处理室内多路径。服务器组件处理从定位接收器和接入点接收数据，提供准确可靠的定位和现场数据处理任务应用。l 应用服务器：从任何定位信息源衬时的接收资产定位信息，提供地图、报警和报表功能，开发人员和最终用户能够应用他们自己的规则和商业逻辑处理