CN202940968U

CN202940968U - 基于无线射频传感器网络的室内无源实时定位追踪系统

Info

Publication number: CN202940968U
Application number: CN 201220667776
Authority: CN
Inventors: 陈曦; 李云鹏; 马克科茨
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2022-12-07

Abstract

本实用新型涉及一种基于无线射频传感器网络的室内无源实时定位追踪系统，其技术特点是：包括信息处理终端、无线传感单元、RFID电子标签及摄像监控设备，无线传感单元之间构成无线射频传感器网络，该无线传感单元包括普通传感单元和控制传感单元，该控制传感单元与信息处理终端相连接，该信息处理终端还与摄像监控设备及RFID标签项连接。本实用新型采用无线射频传感器网络，使用无线射频信号作为信号来源，通过无源定位追踪技术及视频监控技术，实现在室内环境下的定位、追踪及目标可视化功能，充分利用射频信号可穿墙的特点进行隔墙检测；同时无线传感单元体积小、成本低、隐蔽性强，极大地提高了整系统的性能。

Description

基于无线射频传感器网络的室内无源实时定位追踪系统

技术领域

本实用新型属于物联网领域，尤其是一种基于无线射频传感器网络的室内无源实时定位追踪系统。

背景技术

随着无线网络的广泛应用，人们对目标定位与跟踪技术的需求也日益增大。除了需要在室外环境下对移动的人员、车辆进行实时的定位与跟踪，在复杂的室内环境中，尤其是高档住宅小区、展厅、仓库、超市、地下停车场等场景中，常常需要获得人员或物品的实时位置信息，室内定位追踪系统在以上场合将能发挥巨大作用。

现有的室内定位追踪系统主要分为三类：1、视频监控系统；2、入侵检测系统；3、射频识别定位系统（Radio-Frequency Identification---RFID）。由于室内环境的复杂性和不确定性程度较高，因此，现有的室内追踪系统普遍存在一些问题。其中，视频监控系统使用高清摄像监控设备进行实时监控，该技术虽然能提供可视化影像，但存在以下缺陷：1、无法对视频图像中的目标自动进行检测、定位、追踪，需要安全人员值守；2、无法在无光源情况下进行工作；3、存在监控死角；4、设备由于监控需要，容易暴露，易被破坏；5、无法进行穿墙检测。入侵检测系统普遍为红外入侵检测系统等，该技术通过检测发射信号是否被干扰来判断入侵，存在以下缺点：1、只能进行入侵检测，无法对入侵目标进行定位、追踪；2、无法进行穿墙检测；3、无法提供可视化影像。射频识别定位系统，需要被定位目标佩戴RFID电子标签，使其能发射位置信息与系统进行合作检测，其存在的问题是：1、被定位目标需与系统进行合作，无法进行无目标合作的无源检测；2、无法对不可识别的入侵目标进行检测；3、无法提供可视化影像。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种性能可靠、隐蔽性强、成本低的基于无线射频传感器网络的室内无源实时定位追踪系统。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于无线射频传感器网络的室内无源实时定位追踪系统，包括信息处理终端、无线传感单元、RFID电子标签及摄像监控设备，无线传感单元之间构成无线射频传感器网络，该无线传感单元包括普通传感单元和控制传感单元，该控制传感单元与信息处理终端相连接，该信息处理终端还与摄像监控设备及RFID标签项连接。

而且，所述的无线传感单元由微处理器和无线射频模块连接构成。

而且，所述的无线射频传感器网络中还设有信号中继器。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本追踪系统采用无线射频传感器网络，使用无线射频信号作为信号来源，通过无源定位追踪技术及视频监控技术，实现在室内环境下的定位、追踪及目标可视化功能，充分利用射频信号可穿墙的特点进行隔墙检测；同时无线传感单元体积小、成本低、隐蔽性强，极大地提高了整系统的性能。

2、本追踪系统通过采集无线射频信号，对目标区域信号强度及衰减进行分析从而实现对多个移动目标的无源检测、定位及追踪。

3、本追踪系统可按检测场景需要分为若干子系统，子系统间可进行配合，实现实时切换。

4、本追踪系统使用了RFID标签，从而对已知目标与未知目标进行区分。

5、本追踪系统使用了高清摄像监控设备，从而在对入侵目标完成检测定位后，提供目标的实时影像。

附图说明

图1是实用新型的系统连接示意图；

图2是本实用新型的系统监控样例示意图；

图3是本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步详述。

一种基于无线射频传感器网络的室内无源实时定位追踪系统，如图1所示，包括信息处理终端、无线传感单元、RFID电子标签、信号中继器及摄像监控设备。无线传感单元包括普通传感单元和控制传感单元并通过信号中继器构建无线射频传感器网络，控制传感单元与信息处理终端相连接，信息处理终端还与摄像监控设备及RFID标签项连接。

无线传感单元作为系统的核心，由微处理器（MSP430控制器）和德州仪器（TI）CC2530F256无线射频模块连接构成，该无线射频模块使用2.4GHz下全向天线，无线传输速率达到250kbps，配备16个传输通道，子频段数足够进行中小型场所频段复用，因此不同用户的系统不会互相干扰。在非自由空间，两个传感单元之间实测最大安全传输距离为40米，自由空间最大理论值达400米，该传感单元能检测水平面上下0.5-1米范围内的扰动。相邻的传感单元之间传送无线射频信号构成无线传感网络。如图2所示，普通传感单元被部署于监控场所周围，负责检测并发回射频信号；控制传感单元与信息处理终端相连，其作为桥梁负责接收普通传感单元发送的信号并转换格式发送给信息处理终端，同时接收信息处理终端的命令，广播给普通传感单元。普通传感单元将部署于被监控场所周围，监控场所内无需布置任何设备，安保人员可使用系统信息处理终端，通过信息处理终端在一定范围内远程监视普通传感单元情况。若有入侵行为被发现，系统信息处理终端将实时显示入侵位置及移动目标数量。

在本室内无源实时定位追踪系统中，中继器为可选配件，视具体目标场景而定：例如，机房等小型场所无需配备信号中继器，当监控场地过大，超出了无线传感单元传输距离，则需要配置信号中继器，例如，在变电站等中型场所则由于传感单元传输范围有限需配备若干信号中继器。

本实用新型的工作过程，如图3所示，无线射频传感器网络中的传感单元按照数字1、2、3……的预编号进行广播，每个节点(传感单元)接收到来自于其他节点（传感单元）的信号时，记录下相应的接收信号强度值等相关信息。数十个节点（传感单元）会形成上百个链路。由于目标对信号的吸收、反射及衍射作用，每一个链路的接收信号强度会产生不同的变化。这些高度冗余的信息通过合适的测量模型与目标的位置信息建立联系，并利用无源追踪算法对目标进行定位，跟踪，获得目标的坐标位置。系统在检测到移动目标信号后，对目标进行匹配识别，若佩戴RFID标签，则系统可将其区分为可识别人员。最后，系统定位出无法识别的入侵目标，记录其反馈的相对坐标位置，控制视频监控设备转向从而提供入侵目标影像。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种基于无线射频传感器网络的室内无源实时定位追踪系统，其特征在于：包括信息处理终端、无线传感单元、RFID电子标签及摄像监控设备，无线传感单元之间构成无线射频传感器网络，该无线传感单元包括普通传感单元和控制传感单元，该控制传感单元与信息处理终端相连接，该信息处理终端还与摄像监控设备及RFID标签项连接。

2.根据权利要求1所述的基于无线射频传感器网络的室内无源实时定位追踪系统，其特征在于：所述的无线传感单元由微处理器和无线射频模块连接构成。

3.根据权利要求1或2所述的基于无线射频传感器网络的室内无源实时定位追踪系统，其特征在于：所述的无线射频传感器网络中还设有信号中继器。