CN102567761A - 基于rfid的行人定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RFID的行人定位装置及方法。装置包括中心管理服务器、分别设于每一个监控子区内的信息采集单元，信息采集单元包括至少一个RFID采集模块，每个RFID采集模块包括无线数据处理终端和RFID读写器。方法包括：1)将待监控区域划分为多个监控子区；2)安置中心管理服务器和RFID读写器，建立中心管理服务器的RFID标签信息库，将RFID读写器和对应的监控子区建立关联；3)通过RFID读写器实时采集各监控子区内行人携带的RFID标签信息；4)实时生成待监控区域的行人定位数据并向用户输出指定行人的历史移动轨迹。本发明具有行人定位实时、系统性能可靠、成本较低、安装方便、适用范围广的优点。

Description

基于RFID的行人定位装置及方法

技术领域

本发明涉及指定空间内的行人定位技术领域，具体涉及一种基于RFID的行人定位装置及方法。 

背景技术

目前在行人定位技术领域，比较成熟的行人定位方法是采用GPS技术，通过采集行人携带的GPS设备发送的地理位置信息来实施对行人的定位。但是，这种采用GPS技术的行人定位方法存在下述缺点：1、由于指定空间内的结构复杂，而GPS信息本身的误差较大，因此导致地理位置信息精确度不够，对于指定空间内的行人定位尤其困难，适应性较差。2、由于专用GPS设备成本较高，而要实现指定空间内的行人定位，往往需要大量的专用GPS设备，因此导致整个系统成本过高。 

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。在本系统中，RFID数据、视频数据、定位数据和网络管理数据等通过Wi-Fi(Wireless Fidelity)技术进行传输。与蓝牙技术一样，WIFI同属于在办公室、会议场所和家庭中使用的短距离无线技术。由于该技术速度快、造价低、覆盖范围大等特点，受到越来越多用户和厂商的青睐。Wi-Fi最主要的优势在于不需要布线，不仅节约了布线成本，还可以不受布线条件的限制，并且可以快速方便的组建一个无线局域网。在信号较弱或者有干扰的情况下，带宽可调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，有效的保障了网络的稳定性和可靠性。随着RFID技术和Wi-Fi技术的日益成熟，其商用产品的价格也越来越低，因此使得基于RFID技术和Wi-Fi技术的行人定位成为一种可能。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种行人定位实时、系统性能可靠、成本较低、安装方便、适用范围广的基于RFID的行人定位装置及方法。 

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： 

一种基于RFID的行人定位装置，它包括中心管理服务器和分别设于每一个监控子区内的信息采集单元，所述信息采集单元包括至少一个RFID采集模块，所述RFID采集模块包括无线数据处理终端和用于读取监控子区内行人携带的RFID标签的RFID读写器，所述无线数据处理终端和RFID读写器相连，所述无线数据处理终端通过无线网络与中心管理服务器相连。 

作为上述技术方案的进一步改进： 

所述信息采集单元还包括设于每一个监控子区内的多个网络摄像装置，所述网络摄像装 置通过无线网络与中心管理服务器相连。 

所述网络摄像装置包括依次相连的摄像头、镜头云台控制模块、前端CCD驱动模块、视频图像处理模块，所述视频图像处理模块通过无线网络与中心管理服务器相连。 

所述视频图像处理模块包括主视频图像处理器和至少一个与主视频图像处理器并行布置的从视频图像处理器。 

所述网络摄像装置还包括视频图像加密模块，所述视频图像处理模块通过视频图像加密模块与无线网络相连。 

它还包括设于每一个监控子区内的多个无线路由器，每一个监控子区内的所述无线数据处理终端、网络摄像装置分别通过无线网络与该监控子区内的无线路由器相连，所述无线路由器通过以太网与中心管理服务器相连，且相邻的两个监控子区的无线路由器的无线通信信道不同。 

一种基于RFID的行人定位方法，其实施步骤如下： 

1)将待监控区域根据空间结构划分为多个监控子区； 

2)设置用于集中管理行人定位信息的中心管理服务器，在每一个监控子区内设置用于读取行人携带的RFID标签的RFID读写器，将中心管理服务器和各个RFID读写器通过无线网络相连，中心管理服务器用行人的RFID标签信息建立RFID标签信息库，并将RFID读写器和对应的监控子区建立关联； 

3)中心管理服务器通过RFID读写器实时采集各监控子区内行人携带的RFID标签信息； 

4)中心管理服务器根据读取的RFID标签信息实时生成待监控区域的行人定位数据并保存至数据库中，向用户输出指定行人在各个监控子区之间的历史移动轨迹。 

作为上述技术方案的进一步改进： 

所述步骤2)中还包括在每一个监控子区内设置多个网络摄像装置，并将网络摄像装置通过无线网络与中心管理服务器相连；所述步骤3)中还包括中心管理服务器通过网络摄像装置获得指定监控子区内行人实时视频图像信息。 

所述步骤3)中网络摄像装置通过并行视频图像处理算法对采集的视频图像进行编码压缩。 

所述步骤1)中划分的相邻监控子区的无线网络使用不同的无线通信信道。 

本发明基于RFID的行人定位装置具有下述优点： 

1、本发明包括中心管理服务器和分别设于每一个监控子区内的信息采集单元，信息采集单元包括至少一个RFID采集模块，RFID采集模块包括无线数据处理终端和用于读取监控子区内行人携带的RFID标签的RFID读写器，因此能实现各个监控子区的行人定位，具有行人 定位实时、系统性能可靠、成本较低、安装方便、适用范围广的优点，可以广泛应用与各种学校、会议室等中的人员定位，提高管理水平，并提供历史轨迹以供参考，大大简化了管理人员的工作。 

2、本发明无线数据处理终端和RFID读写器相连，无线数据处理终端通过无线网络与中心管理服务器相连，无需大量布线、随卸随装，安装配置方便，扩展性好。 

3、本发明的信息采集单元进一步包括设于每一个监控子区内的多个网络摄像装置，所述网络摄像装置通过无线网络与中心管理服务器相连，能够实现实时按需采集监控子区的视频图像；而且网络摄像装置进一步包括依次相连的摄像头、镜头云台控制模块、前端CCD驱动模块、视频图像处理模块，视频图像处理模块通过无线网络与中心管理服务器相连，因此能够根据需要调节摄像头的焦距、角度等，采集视频图像的质量更好；本发明的视频图像处理模块进一步包括主视频图像处理器和至少一个与主视频图像处理器并行布置的从视频图像处理器，通过并行处理器的形式对采集的图像进行编码压缩，压缩处理效率更高，对硬件的要求更低，能够提高视频图像数据收发的实时性，能够降低硬件的成本低；本发明的网络摄像装置进一步包括视频图像加密模块，数据收发的安全性更好。 

4、本发明进一步包括设于每一个监控子区内的多个无线路由器，每一个监控子区内的所述无线数据处理终端、网络摄像装置分别通过无线网络与该监控子区内的无线路由器相连，无线路由器通过以太网与中心管理服务器相连，且相邻的两个监控子区的无线路由器的无线通信信道不同，能够有效防止相邻监控子区的信号干扰，确保采集的数据能够准确无误地发送给中心管理服务器。 

本发明基于RFID的行人定位方法具有下述优点： 

1、本发明通过对待监控区域根据空间结构划分为多个监控子区，设置中心管理服务器、RFID读写器，中心管理服务器实时通过RFID读写器采集各监控子区内行人携带的RFID标签信息，中心管理服务器实时根据读取的RFID标签信息生成待监控区域的行人定位数据并保存至数据库中，向用户输出指定行人在各个监控子区之间的历史移动轨迹，中心管理服务器可以动态进行数据库表的配置、修改和地图导入，不同场合系统容易复用；能够实现实时对行人进行定位，而且能够自动根据指定生成行人在各个监控子区之间的历史移动轨迹，整个网络基于无线网络实现，无需大量布线、随卸随装，安装配置方便，扩展性好，具有行人定位实时、系统性能可靠、成本较低、安装方便、适用范围广的优点，可以广泛应用与各种学校、会议室等中的人员定位，提高管理水平，并提供历史轨迹以供参考，大大简化了管理人员的工作。 

2、本发明通过对待监控区域根据空间结构划分为多个监控子区，很好的利用了不同空间 环境进行不同的部署方法，能够针对不同监控子区采用不同的定位算法，同时充分考虑待了实际环境中WIFI信号无法覆盖或者影响严重的盲区位置，所以取得较为准确的位置结果和实时图像信息，同时也为其他的射频技术应用提供了一定的理论与实践基础。 

3、本发明进一步还包括设置多个网络摄像装置，中心管理服务器通过网络摄像装置可以获得指定监控子区内行人实时视频图像信息。 

4、本发明网络摄像装置进一步通过并行视频图像处理算法对采集的视频图像进行编码压缩，压缩处理效率更高，对硬件的要求更低，能够提高视频图像数据收发的实时性，能够降低硬件的成本低。 

5、本发明在划分的相邻监控子区的无线网络使用不同的无线通信信道，相邻的两个监控子区的无线路由器的无线通信信道不同，能够有效防止相邻监控子区的信号干扰，确保采集的数据能够准确无误地发送给中心管理服务器。 

附图说明

图1为本发明实施例的框架结构示意图。 

图2为本发明实施例RFID采集模块的框架结构示意图。 

图3为本发明实施例无线数据处理终端的框架结构示意图。 

图4为本发明实施例网络摄像装置的框架结构示意图。 

图5为本发明的小空间区域设备部署示意图。 

图6为本发明的大空间区域设备部署示意图。 

图例说明：1、中心管理服务器；2、信息采集单元；21、RFID采集模块；211、无线数据处理终端；212、RFID读写器；22、网络摄像装置；221、摄像头；222、镜头云台控制模块；223、前端CCD驱动模块；224、视频图像处理模块；225、主视频图像处理器；226、从视频图像处理器；227、视频图像加密模块；3、无线路由器。 

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例的基于RFID的行人定位装置包括中心管理服务器1和分别设于每一个监控子区内的信息采集单元2，待监控区域根据空间结构划分为多个监控子区，每一个监控子区设有一个信息采集单元2，信息采集单元2包括至少一个RFID采集模块21，RFID采集模块21包括无线数据处理终端211和用于读取监控子区内行人携带的RFID标签的RFID读写器212，无线数据处理终端211和RFID读写器212相连，无线数据处理终端211通过无线网络与中心管理服务器1相连。 

如图3所示，无线数据处理终端211具有丰富的外部接口，包括以太网接口、RS232接口、RS485接口、USB接口，可以外接各种不同接口型号的RFID-Reader，而且利用各种接口， 提供多种数据通信方法，在盲区位置可以采用合适的、干扰尽量小的接口方式将定位信息及视频信息传递给中心，以达到盲区定位的效果。本实施例中，无线数据处理终端211能够提供WEB远程配置功能。 

本实施例中，信息采集单元2还包括设于每一个监控子区内的多个网络摄像装置22，网络摄像装置22通过无线网络与中心管理服务器1相连。 

如图4所示，网络摄像装置22包括依次相连的摄像头221、镜头云台控制模块222、前端CCD驱动模块223、视频图像处理模块224，视频图像处理模块224通过无线网络与中心管理服务器1相连。本实施例中，视频图像处理模块224包括主视频图像处理器225和至少一个与主视频图像处理器225并行布置的从视频图像处理器226。网络摄像装置22还包括视频图像加密模块227，视频图像处理模块224通过视频图像加密模块227与无线网络相连。本实施例中，网络摄像装置22包含下列功能：a1)支持H264编码；a2)支持实时流媒体协议RTP、RTSP；a3)嵌入式WEB服务器，能够提供WEB远程配置功能；a4)支持无线802.11n协议、3G传输；a5)支持加解密模块。 

待检测区域可能包括小空间区域和大空间区域，本实施例中针对小空间区域和大空间区域分别进行不同处理。如图5所示，每一个小空间区域对应一个监控子区，小空间区域只需在房间的门内、门外分别安装一个RFID采集模块21，且安装时需要保证门内、门外的RFID读写器212不能检测到同一区域，房间内部安装的网络摄像装置22的数目依据房间实际环境而定，可以支持多个。图5的小空间区域包括房间和走廊，可以共用一个无线路由器3，RFID采集模块21、网络摄像装置22分别通过无线网络与无线路由器3相连，然后由无线路由器3通过以太网传输至中心管理服务器1。如图6所示，大空间区域可进行区域划分，将不同区域按照小空间区域的方法进行分割为多个小空间区域，每一个大空间区域对应多个监控子区，同时在各个走廊的头部和尾部安装RFID采集模块21，最后综合进行数据分析，以判断当前人员在哪个监控子区内。RFID采集模块21、网络摄像装置22分别通过无线网络与无线路由器3相连，然后由无线路由器3通过以太网传输至中心管理服务器1。 

本实施例还包括设于每一个监控子区内的多个无线路由器3，每一个监控子区内的无线数据处理终端211、网络摄像装置22分别通过无线网络与该监控子区内的无线路由器3相连，无线路由器3通过以太网与中心管理服务器1相连，且相邻的两个监控子区的无线路由器3的无线通信信道不同。无线路由器3是基于IEEE 802.11n标准的设备，其传输速度与天线数有关，单根天线只能实现150Mbps的传输速度，采用支持双频段802.11n的路由器，同时支持2.4GHz和5GHz两个无线网络，具有双天线的无线路由设备，可实现300Mbps的传输速度。 

本实施例从以下几个方面来保证无线网络环境下数据传输的正确性以及带宽利用的有效 性：b1)使用频谱分析仪进行实际环境的2.4GHz和5GHz信号检测，确定闲置信道；b2)将无线路由器3的工作的频段设置为5GHz，而不是混合模式保证其数据传输频段不在2.4GHz上，从而避免周围其他工作在2.4GHz上无线设备的影响，以及相邻频段干扰。确保无线终端支持并工作在802.11n模式下；b3)工作相邻区域的无线路由器3设置在不同的信道上防止频段重叠；b4)根据实际环境，选择合理的AP站点、不同的天线及射频功率；b5)在中心管理服务器1未查看网络摄像装置22视频情况下，关闭网络摄像装置22的视频传输，节省带宽；b6)无线路由器3和中心管理服务器1之间采用有线方式进行数据传输；b7)无线数据处理终端211和网络摄像装置22均使用UDP进行数据传输；b8)无线数据处理终端211和网络摄像装置22均使用对应加密算法进行数据加密和校验；b9)在整个数据网络设计中，为避免拥塞，不使用TCP进行数据交互。 

本实施例的基于RFID的行人定位方法，其实施步骤如下： 

1)将待监控区域根据空间结构划分为多个监控子区； 

2)设置用于集中管理行人定位信息的中心管理服务器1，在每一个监控子区内设置用于读取行人携带的RFID标签的RFID读写器212，将中心管理服务器1和各个RFID读写器212通过无线网络相连，中心管理服务器1用行人的RFID标签信息建立RFID标签信息库，并将RFID读写器212和对应的监控子区建立关联； 

3)中心管理服务器1实时通过RFID读写器212采集各监控子区内行人携带的RFID标签信息； 

4)中心管理服务器1实时根据读取的RFID标签信息生成待监控区域的行人定位数据并保存至数据库中，向用户输出指定行人在各个监控子区之间的历史移动轨迹。 

步骤2)中还包括在每一个监控子区内设置多个网络摄像装置22，并将网络摄像装置22通过无线网络与中心管理服务器1相连；步骤3)中还包括中心管理服务器1通过网络摄像装置22获得指定监控子区内行人实时视频图像信息。 

本实施例中，步骤3)中网络摄像装置22通过并行视频图像处理算法对采集的视频图像进行编码压缩。步骤1)中划分的相邻监控子区的无线网络使用不同的无线通信信道。本实施例中，步骤2)中心管理服务器1首先为监控子区建立监控子区域星形图，使用数据库进行数据配置管理，建立区域划分表、网络摄像装置22表、RFID读写器212表、RFID标签数据接收表。 

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护 范围。 

Claims (10)

1.一种基于RFID的行人定位装置，其特征在于：它包括中心管理服务器(1)和分别设于每一个监控子区内的信息采集单元(2)，所述信息采集单元(2)包括至少一个RFID采集模块(21)，所述RFID采集模块(21)包括无线数据处理终端(211)和用于读取监控子区内行人携带的RFID标签的RFID读写器(212)，所述无线数据处理终端(211)和RFID读写器(212)相连，所述无线数据处理终端(211)通过无线网络与中心管理服务器(1)相连。

2.根据权利要求1所述的基于RFID的行人定位装置，其特征在于：所述信息采集单元(2)还包括设于每一个监控子区内的多个网络摄像装置(22)，所述网络摄像装置(22)通过无线网络与中心管理服务器(1)相连。

3.根据权利要求2所述的基于RFID的行人定位装置，其特征在于：所述网络摄像装置(22)包括依次相连的摄像头(221)、镜头云台控制模块(222)、前端CCD驱动模块(223)、视频图像处理模块(224)，所述视频图像处理模块(224)通过无线网络与中心管理服务器(1)相连。

4.根据权利要求3所述的基于RFID的行人定位装置，其特征在于：所述视频图像处理模块(224)包括主视频图像处理器(225)和至少一个与主视频图像处理器(225)并行布置的从视频图像处理器(226)。

5.根据权利要求4所述的基于RFID的行人定位装置，其特征在于：所述网络摄像装置(22)还包括视频图像加密模块(227)，所述视频图像处理模块(224)通过视频图像加密模块(227)与无线网络相连。

6.根据权利要求2或3或4或5所述的基于RFID的行人定位装置，其特征在于：它还包括设于每一个监控子区内的多个无线路由器(3)，每一个监控子区内的所述无线数据处理终端(211)、网络摄像装置(22)分别通过无线网络与该监控子区内的无线路由器(3)相连，所述无线路由器(3)通过以太网与中心管理服务器(1)相连，且相邻的两个监控子区的无线路由器(3)的无线通信信道不同。

7.一种基于RFID的行人定位方法，其特征在于其实施步骤如下：

1)将待监控区域根据空间结构划分为多个监控子区；

2)设置用于集中管理行人定位信息的中心管理服务器，在每一个监控子区内设置用于读取行人携带的RFID标签的RFID读写器，将中心管理服务器和各个RFID读写器通过无线网络相连，中心管理服务器用行人的RFID标签信息建立RFID标签信息库，并将RFID读写器和对应的监控子区建立关联；

3)中心管理服务器通过RFID读写器实时采集各监控子区内行人携带的RFID标签信息；

4)中心管理服务器根据读取的RFID标签信息实时生成待监控区域的行人定位数据并保存至数据库中，向用户输出指定行人在各个监控子区之间的历史移动轨迹。

8.根据权利要求7所述的基于RFID的行人定位方法，其特征在于：所述步骤2)中还包括在每一个监控子区内设置多个网络摄像装置，并将网络摄像装置通过无线网络与中心管理服务器相连；所述步骤3)中还包括中心管理服务器通过网络摄像装置获得指定监控子区内行人实时视频图像信息。

9.根据权利要求8所述的基于RFID的行人定位方法，其特征在于：所述步骤3)中网络摄像装置通过并行视频图像处理算法对采集的视频图像进行编码压缩。

10.根据权利要求7或8或9所述的基于RFID的行人定位方法，其特征在于：所述步骤1)中划分的相邻监控子区的无线网络使用不同的无线通信信道。

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