CN104331725A - 一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统 - Google Patents

一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：包括设置在监狱室内各个定位点的读写器和设置在服刑人员身上的标签，读写器与标签无线通信；读写器包括第一微处理器和与所述第一微处理器连接的第一射频收发模块、存储器、显示屏和接口电路，接口电路与计算机系统连接；标签包括第二微处理器和与所述第二微处理器连接的第二射频收发模块、无线唤醒电路；第一射频收发模块和第二射频收发模块互相无线通信。本发明的设计基于射频识别技术，采用参考标签与待定位标签定位信息比较，实现对监狱犯人进行无线定位引导。其电子系统复杂性低，容易实现，成本较低，定位精度高，抗干扰能力强，有效解决了现有技术的不足。

Description

一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统
技术领域
本发明涉及监狱无线定位技术领域，尤其是涉及一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统。
背景技术
尽管我国监狱信息化建设已取得了不小的进步，但是从横向比较，其总体水平还比较低，与国际上监狱管理先进技术水平还有较大差距，尤其是越狱事件还屡有发生。如何利用信息智能化产品对监狱人员设备实现高效高精度定位监控，防止越狱、狱内斗殴等恶性事件的发生，保障监狱人员安全及和谐社会的建设，已成为摆在我们面前的重大课题。目前，有很多定位技术都可以对监狱人员设备进行定位，但在小区域(如室内)定位服务中，现有的定位技术存在着一定的缺陷，如GPS技术用于监狱这种小区域的定位服务中，成本太高而且定位精度不高。其它技术如超声波技术、射频识别(RFID)技术、IEEE802.11、超宽带(UWB)等，可应用于监狱室内定位服务，也存在一定缺陷，具体如下：
(1)超声波技术：这种技术有着自身不可避免的局限性，如超声波信号遇到障碍物会丢失、反射形成虚假信号以及高频噪声的干扰等，另外，需要大量的基础设施才能获得很高的定位精度，成本昂贵。
(2)IEEE802.11：RADAR是一个基于射频的室内定位和跟踪系统，采用标准的IEEE802.11网络适配器，在指定的区域，通过测试多个已定位的提供重叠覆盖的基站的信号强度来进行定位。这种技术结合了经验测试和信号传播模型，以决定用户的位置，因此，它可以实现定位服务。但是，到目前为止，大部分使用802.11技术的系统的定位精度未能达到理想的尺度。
(3)射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术：一个著名的采用RFID技术的定位系统是SpotON。SpotON根据无线信号强度分析，采用聚合算法进行三维定位。SpotON系统中硬件标签成网络状分布，无需中央控制单元，通过标签检测到的信号强弱来估计交互标签的距离。然而，完整的SpotON系统到目前为止还没有建成。
(4)超宽带UWB：使用非常宽的频带来收发数据的技术。它的最大数据传输速度可超过100Mbps。UWB在民用领域是一项新技术，FCC直到2002—02—14才下令开放UWB的民用用途。但目前的使用范围仅限制在3.1～10.6GHz。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，本发明的设计基于射频识别技术，采用参考标签与待定位标签定位信息比较，实现对监狱犯人进行无线定位引导。其电子系统复杂性低，容易实现，成本较低，定位精度高，抗干扰能力强，有效解决了现有技术的不足。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：包括设置在监狱室内各个定位点的读写器和设置在服刑人员身上的标签，所述读写器与标签无线通信；所述读写器包括第一微处理器和与所述第一微处理器连接的第一射频收发模块、存储器、显示屏和接口电路，所述接口电路与计算机系统连接；所述标签包括第二微处理器和与所述第二微处理器连接的第二射频收发模块、无线唤醒电路；所述第一射频收发模块和第二射频收发模块互相无线通信。
上述的一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：所述监狱室内至少布设三个读写器。
上述的一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：所述监狱室内还布设一个参考标签。
上述的一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：所述第一微处理器和第二微处理器均采用Microchip公司的PIC16F系列单片机。
上述的一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：所述第一射频收发模块和第二射频收发模块均采用低功耗ISM频段收发器ADF7020。
上述的一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：所述无线唤醒电路包括唤醒天线和与唤醒天线串联连接的电阻R1、与唤醒天线并联连接的电容C1，所述电容C1还与电容C2并联，所述电容C2与变压器T1初级串联，所述压器T1次级与二极管D和电容C3组成的检波电路连接。
本发明的有益效果在于：
本发明的电子系统复杂性低，容易实现，成本较低，定位精度高，抗干扰能力强，有效解决了现有技术的不足。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明所述监狱无线定位系统系统结构框图；
图2是本发明所述监狱无线定位系统无线唤醒电路原理图；
图3是本发明所述监狱无线定位系统读写器与标签分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：包括设置在监狱室内各个定位点的读写器1和设置在服刑人员身上的标签2，所述读写器1与标签2无线通信；所述读写器1包括第一微处理器11和与所述第一微处理器11连接的第一射频收发模块12、存储器13、显示屏14和接口电路15，所述接口电路15与计算机系统16连接；所述标签2包括第二微处理器21和与所述第二微处理器21连接的第二射频收发模块22、无线唤醒电路23；所述第一射频收发模块12和第二射频收发模块22互相无线通信。
本实施例中，所述第一微处理器11和第二微处理器21均采用Microchip公司的PIC16F系列单片机。所述第一射频收发模块12和第二射频收发模块22均采用低功耗ISM频段收发器ADF7020。其特点是：(1)频移键控调制，收发合一，工作在431～478MHz和862～956MHz的ISM频段，工作速率最高可达200Kbit/s，电源电压在2.3～3.6V内均可正常工作；(2)接收模式的功耗为20mA，lOdBm输出的发送模式的功耗为30mA，关断模式的电流小于1μA；(3)可编程配置载波频率和数据率等内容。其工作频率采用跳频机制，发射功率都预先确定并可调。
如图2所示,本实施例中，所述无线唤醒电路23包括唤醒天线和与唤醒天线串联连接的电阻R1、与唤醒天线并联连接的电容C1，所述电容C1还与电容C2并联，所述电容C2与变压器T1初级串联，所述压器T1次级与二极管D和电容C3组成的检波电路连接。
本无线定位系统的犯人定位标签采用电池供电，而电池是一种消耗性的电源，工作时间短。为了延长定位标签的工作时间，需要进行电源管理，以降低功耗。当前大多数的电源管理方法采用一种周密设计的唤醒、休眠方法。但大多数情况下，唤醒周期的大部分时间是徒劳无用的，消耗能量。本系统中采用一种无线触发唤醒的电源管理方法。在这种方法中，定位标签进人休眠模式后就会一直保持睡眠状态，在读写器没有发送出特定频率的无线信号时，它是不会被唤醒的。当然，这个特定频率的无线信号会立即地唤醒休眠的定位标签。这样，就节省了在唤醒前和监测期间的电源消耗。唤醒脉冲通过特定频率传送，而数据通信采用另外的无线频率传送。一旦读写器与标签建立通信连接后，双方便跳到由读写器指定的固定频率上工作，这样，即使监狱中其它标签在无线通信范围内也不会被唤醒，避免了同频干扰。无线触发唤醒电路主要由无源元件构成，其基本电路图如图2所示。
对犯人进行定位前，首先根据监狱的实际情况规划出监狱的犯人位置分布图，存入计算机系统信息处理的数据库；然后根据监狱的情况布置读写器，最少需要布置3个读写器。同时，在监狱中还布置一个位置固定的参考标签，作为一个测量基准点来帮助测量犯人位置的校准，布设的读写器数量依据监狱环境而定。读写器与标签分布示意图如图3所示。
读写器和标签都有工作及休眠二种工作模式。读写器的工作模式由接口控制模块控制，而标签的工作模式由读写器控制。计算机系统负责后台数据存储和管理，发出定位控制请求，将定位出的犯人位置信息与监狱的位置地图比较后，从而确定犯人的位置并在显示屏上显示结果。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：包括设置在监狱室内各个定位点的读写器(1)和设置在服刑人员身上的标签(2)，所述读写器(1)与标签(2)无线通信；所述读写器(1)包括第一微处理器(11)和与所述第一微处理器(11)连接的第一射频收发模块(12)、存储器(13)、显示屏(14)和接口电路(15)，所述接口电路(15)与计算机系统(16)连接；所述标签(2)包括第二微处理器(21)和与所述第二微处理器(21)连接的第二射频收发模块(22)、无线唤醒电路(23)；所述第一射频收发模块(12)和第二射频收发模块(22)互相无线通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：所述监狱室内至少布设三个读写器(1)。
3.根据权利要求2所述的一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：所述监狱室内还布设一个参考标签(2)。
4.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：所述第一微处理器(11)和第二微处理器(21)均采用Microchip公司的PIC16F系列单片机。
5.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：所述第一射频收发模块(12)和第二射频收发模块(22)均采用低功耗ISM频段收发器ADF7020。
6.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的监狱无线定位系统，其特征在于：所述无线唤醒电路(23)包括唤醒天线和与唤醒天线串联连接的电阻R1、与唤醒天线并联连接的电容C1，所述电容C1还与电容C2并联，所述电容C2与变压器T1初级串联，所述压器T1次级与二极管D和电容C3组成的检波电路连接。
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