基于半有源RFID技術的人員定位系統

一．RFID技術說明

1.文檔說明

此方案目的是讓集成商、工程商及使用方了解物聯網RFID定位技術在人員定位的設計理念、原則、整體規劃及如何發揮其巨大作用的并詳細闡述相關物聯網設備工作原理、安裝位置等信息，以便集成商、工程商、使用方正確認識物聯網在人員定位領域帶來的革命性變革及目前該技術存在的不足，樹立物聯網在人員定位正確的認識。如您在閱讀過程中，遇到任何不解和困惑，請與沈陽凱泰有限公司聯系。

2.半有源技術簡介

半有源RFID產品，結合有源RFID產品及無源RFID產品的優勢，在低頻125KHZ頻率的觸發下，讓微波2.45G發揮優勢。半有源RFID技術，也可以叫做低頻激活觸發技術，利用低頻近距離準確定位，微波遠距離識別和上傳數據，來解決單純的有源RFID和無源RFID沒有辦法實現的功能。簡單的說，就是近距離激活定位，遠距離識別及上傳數據。真正做到“運籌帷幄之中，決勝千里之外”的大將風范。

3.術語縮寫與解釋

lRFID/射頻識別：一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸

l半有源電子標簽：頻段2.45G復合125K技術，標簽未進入工作狀態前，一直處于休眠狀態，便于標簽電量壽命的延長；當標簽進入閱讀器的讀取區域時，同時受到激活器發出的射頻信號激勵，進人工作狀態。

l低頻激活器：處于實時尋址狀態，實時“主動式”偵測周邊的有源電子標簽，并將自身攜帶ID編碼及天線ID編號發送到有源電子標簽接收模塊。

lRFID讀寫器：接收并解調電子標簽發送出的射頻信號（包括標簽的ID信息，激活器的ID編碼和天線的ID編號等等）

l電子防拆卸腕帶：半有源電子標簽做成腕帶式，當電子腕帶被拆卸時，能發出報警信息的腕帶被稱為防拆卸電子腕帶

l手持式讀寫器: 也叫手持終端，能接收定位標簽發出的無線信號，并在自身屏幕是顯示出配帶標簽的人員簡單信息。

4.半有源RFID人員定位相對其他人員定位技術的比較

l相對于有源RFID產品：

半有源RFID產品做人員定位管理，定位精度更準確，可定位到每個房間；做到相同定位精度，半有源RFID產品，成本要少很多，到達相同的效果，成本基本為有源RFID產品的一半；

半有源RFID產品，識別距離誤差更小，大概為10cm，而有源RFID，只能是一個大概的模糊距離，信號飄忽不定，沒辦法做到準確；

半有源RFID標簽，平時處于休眠狀態，不耗電，很省電的，電池可用5年，而有源RFID標簽，平時不斷的發送信號，要耗電很多。

l相對于GPS衛星定位：

半有源RFID產品定位，可以定位到每棟樓的每個房間，而GPS定位，只能到城市的某個區域某條街道某個小區某棟樓。

l相對于手機區域定位：

半有源RFID產品定位，可以定位到每棟樓的每個房間，而手機定位，只能到城市的某個區域某條街道某個小區某棟樓。

綜上所述，相比較而言，無論是從經濟成本上，還是定位及效果上面，半有源RFID技術產品，都有其獨特的優勢所在，也是上海仁微電子最初選擇半有源RFID技術作為公司核心技術的緣由。

二. 人員定位需求分析

1.需求分析

當前傳統人員管理模式存在以下問題：區域較分散，需要多人進行現場管理；無法實時知悉人員分布情況，不能確定人員的位置（是否擅自離開等）；不能做到管理到每個人；在人員遇到危險情況時，不能及時確定人員位置；無法查看人員歷時軌跡信息。傳統人員管理模式不僅在管理效率上較低，而且不能從根本上解決監管到每個人的問題。雖然半有源RFID技術的人員定位系統的應用，可以從根本上解決人員管理存在的問題。半有源RFID技術不但解決了需要多人現場管理的問題，同時也極大的提高了工作效率。這種模式可以大大的改善管理模式，降低人員管理的成本。

2.人員定位功能性

l實時監控

地圖實時監控，可顯示人員及設備分布情況

l人員查詢定位

可對人員信息進行查詢定位，定位誤差5米以內

l人員歷史軌跡回放

可對人員歷史軌跡回放，進行動畫顯示，回放人員從一個區域到另一個區域的軌跡路線

l報警

當區域人員非法聚集，擅自離開指定區域或進入非法區域，系統報警提示

l視頻聯動

RFID技術與現有視頻聯動可實時查看事故發生的現場情況，為調配相關人員解決突發情況提供依據

三．系統簡介：

1.系統原理

半有源RFID技術人員定位系統通過RFID電子標簽的應用，以電子標簽作為目前先進的標識碼，具備了不易破損、數據可靠、使用周期長、有效通訊距離長等特點，是替代條形碼、紅外線標識的佳選擇。將其安裝在受控目標上，來作為目標的標識進行追蹤和定位。

工作時，管理人員通過聯網的無線識別基站追蹤和定位目標。

a.半有源RFID電子標簽

半有源RFID電子標簽，是集成了有源RFID電子標簽和無源RFID電子標簽的優勢，作為一種特殊的標示物。在平時情況，其處于休眠狀態不工作，不向外界發出RFID信號，只有在其進入低頻激活器的激活信號范圍時，標簽被激活后，才開始工作。

b.半有源RFID自動識別工作原理

結合低頻激活器，半有源RFID標簽，被激活后正常工作。而低頻激活器的激活距離是有限的，它只能在小距離小范圍準確激活，這樣，以低頻激活器為基點來定位，在不同的位置安裝不同的基點，然后在一個大區域用遠距離讀寫器識別讀取信號，之后用不同的上傳方式將信號上傳到管理中心，這樣，完成了整個信號的采集，傳輸，處理，應用的整個過程。

c.人員定位原理

示意圖：

如上圖所示，我們采用RFID半有源技術做人員區域定位管理，在每個被監控區域，如每個房間，安裝RFID讀寫器，每個讀寫器都有自己的設備編號，當人員在房間里面時，人員佩戴的電子標簽被房間內的讀寫器讀取到，這樣就判斷該人員在此房間里面；同時在走廊上每四個房間安裝一臺低頻激活器，延伸出4路天線，每個房間門口安裝一支低頻激活天線，這樣，人員在走廊內移動時候會被不同的低頻激活器天線激活，從而實現人員的走廊移動判斷。

2.系統的總體結構

a.系統組成和架構

基于半有源RFID技術的人員區域定位管理系統由半有源RFID電子標簽、半有源低頻激活器、讀寫器（接收器、電子監控基站）、網絡設備、計算機、服務器和系統軟件組成。下圖一個簡單的人員區域定位管理系統的系統架構：

b.系統區域定位示意圖

如上圖所示：通過不同的被激活的標簽所上傳的激活器的地址碼，可以判斷出不同激活器附近所在的人員情況，包括人員的數量，姓名，職務等信息。這樣，無論人員走到哪里，都會有當地的激活器鎖定他們，來確定他們所在的具體位置，并且及時的將信息上傳至管理中心，管理中心經過一系列的變換處理，得出相關的結果。同時，也很輕松的完成了我們的既定目的，就是對人員的區域定位管理。

定位到房間的的設備安裝示意圖

c.系統樓層定位示意圖

如圖所示，在每個樓道口安裝一臺一體機，然后延長出兩路低頻激活天線（天線擁有不同的ID），一路放在上樓道，一路放在下樓道，當人員帶著卡上下樓時候，被不同的激活天線激活到，讀寫器收到帶著激活器ID的標簽信息，從而判斷人員在哪個樓層。

定位到樓層的的設備安裝示意圖

d.邊界定位設計

有些特殊人員的定位的圍墻區域是不允許人員靠近的，需要在沿著圍墻安裝兩道激活邊激界，和定位基站，兩道激活邊界相距好不小于4米，一道激活邊界可安裝在圍墻的墻體內、圍墻外、圍墻內，但要遠離高壓電線，與壓線的距離不要小于3米，不要接觸其他金屬，如：鐵圍欄，路燈柱等，與這些金屬要有10厘米以上的距離，如下圖：

邊界天線2安排在圍墻外，邊界天線1安裝在圍墻內

邊界天線形成的信號區示意圖

e．門禁進出管理系統

如上圖所示，我們給每一個需要管理的門禁安裝一臺低頻激活器，每臺激活器引出2路低頻激活天線，分別是1號天線，2號天線，各自布置在門禁的外面和里面，而在門禁旁邊安裝一臺我們公司自主研發生產的2.45G遠距離讀寫器，作為信號接收器。當人員佩戴著半有源RFID低頻激活標簽，進入門禁時，依次被激活天線1號和激活天線2號激活，這樣系統則判斷出人員進入門禁，相反，則系統辨識為出門。就這樣完成了整個門禁系統人員進出判斷的管理。

門禁設備安裝示意圖

f. 設備隱蔽安裝

安裝設備時候，我們可以充分利用安裝現場的基礎條件，靈活掌握安裝方式，一般我們的激活天線安裝在天花板上，隱秘安裝，形成美觀、簡潔的風格。

四．半有源RFID系統軟件介紹（舉例）

1. 前臺登陸界面

通過專用的用戶名和密碼，可進入前臺管理界面，進行系統運行；

2. 軟件界面導航圖

3． 追蹤定位監控整體流程

4. 后臺管理登陸界面

后臺管理登入界面，對系統數據庫，人員信息，設備信息，區域管理等做控制。

5. 人員檔案模塊

建立每個人員的數字檔案，詳細記錄每個人員各種信息，并且建立多維的查詢系統，可以簡單快捷查詢各種信息?？梢哉显瓉淼娜藛T信息系統，實現信息共享。記錄被管理人員的日常行為，可以全面分析其行為模式。

管理員資料：包括標簽ID，人員編號，姓名，性別，證件名稱，證件號碼，證件地址，郵政編碼，聯系電話，人員級別，人員類別，狀態，備注，照片，簡歷，特征；

可對人員資料進行新增、修改、刪除、查詢。

人員資料包括：人員系統ID、電子標簽ID號、人員編號、姓名、性別、證件名稱、證件號碼、證件地址、證件地址郵政編碼、聯系地址、聯系地址郵政編碼、聯系電話號碼、身份級別、權限組ID、實際權限字符串、受控對象狀態。

比如可以在管理終端輸入人員ID或姓名，對人員進行快速定位。

包括五部分：人員資料管理，管理員資料管理，監控設備管理，電子地圖管理，監控區域管理。

6. 人員實時位置監控

7. 實時人數統計，電子點名

8. 非法進入重要區

9. 查看指定人員位置

10．軌跡回放

11. 設備管理

設備資料：包括設備ID，設備編號，設備名稱，設備IP，類別，位置，狀態，備注；

12. 標簽資料管理

對腕帶標簽進行維護管理，增加，刪除及修改?？稍O置腕帶標簽的啟用與終止。

13. 電子圖管理

對電子地圖進行維護管理，增加，刪除及修改，細化至具體樓層房間。

注：電子地圖部分需另行探討需求。

14. 區域管理

可設置管理策略，對特定區域進行維護管理，增加，刪除及修改。一個區域有獨立的定位器ID與接收器ID與中繼器ID，有大容納人數。

五． 主要設備性能介紹