室内精准定位系统

本系统结合无线网络、射频识别(RFID)和实时定位等多种技术,提出了一种基于无线局域网的射频识别技术全新的定位技术,完成对WIFI手机及WIFI移动设备定位定位跟踪。在覆盖无线局域网的地方,系统能够随时跟踪监控各种资产和人员,并准确找寻到目标对象,实现对资产和人员的实时定位和监控管理。实时定位系统由最新的RFID电子标签、RFID定位信标、远距离RFID读写器和定位服务器组成。其中定位信标系我公司独立开发的独特的无线RFID读写器定位器,用来接收RFID电子标签的RSSI及ID信息,并通过无线将接收到的定位信息发送给信标读写器定位基站,再通过无线局域网或有线以太网上传给后台定位服务器。

本系统采用无线信标定位器后,不仅使得项目实施维护更为方便,且极大降低了设备成本。用户需要提高定位精度,只需要适当增加定位信标即可。后台采用采用基于信号强度三角定位精准算法,对RFID人员定位及资产定位。本系统的特点是电子系统复杂性低,容易实现且成本低;定位精度高,抗干扰能力强。该系统可用于wifi室内定位、RFID室内定位、蓝牙室内定位Zigbee室内定位等。

一、定位系统架构介绍

1、Wifi-RFID定位系统组成

  系统由RFID电子标签、RFID远距离读写器、RFID信标和定位服务器组成。

A.基站定位模式 

 

 B.信标定位模式

  

2、蓝牙定位系统组成

1)蓝牙基站定位模式

 系统由蓝牙电子标签、蓝牙远距离读写器和定位服务器组成。蓝牙读写器接收蓝牙标签信息,并上传到后台服务器

   

  2)蓝牙手机定位模式

蓝牙手机通过APP客户端获取蓝牙标签信息,并通过手机数据或WiFi将信息上传到后台服务器。

 

二、定位系统软件组成

1、定位服务器软件

定位服务器软件是一个服务器运行程序,主要用于与标签的通讯,包括接收和发送指令以及标签实时定位的计算,同时提供标准API接口,用于第三方的二次开发。定位服务器是是整个实时定位系统运作的基石。 

定位服务器主要功能:

定位服务器接收到从标签管理器,定位监控器发送的控制标签的指令内容以后,转为标签所能识别数据包,发送给标签,实现控制标签的功能。接收标签发送的数据,接收标签所发送的无线信号数据,以及温度等信息。经过分析以后,保存到系统中。

1)标签指令控制:用于电子标签通讯,转发标签的控制命令;、

2)标签定位:

   基于独有的高精度定位算法,根据接收的无线信号强度,准确计算出标签位置;

3)标签报警:

   根据回传的信息,进行标签状态分析,判断警告的触发,紧急状况下,发出警报信息

4) 二次开发的标准API接口:

为其他应用程序调用定位服务器的功能所开放的二次开发标准API接口。通过API,可以方便的把定位服务器集成于其他应用程序中。方便的实现系统的扩展以及系统集成。API可以用于标签参数的设置、标签数据的采集、标签位置的信息、标签报警的信息。

定位服务器软件主要优点: 

1)用户可通过可视化的软件界面,实时监控管理定位信息,如资产和人员的实时位置、位置移动记录,轨迹分析和事件管理等;

2)用户可利用软件在实地场所虚拟设定出不同的区域,如可设置“禁止进入区”、“报警区”以及把空间划分为若干虚拟的格子状房间等;

3)用户可通过实时定位系统同时对目标对象进行定位跟踪和位置管理;

4)开放式体系结构设计,可以无缝集成现有的中间件,数据库,ERP系统,工作流程及其他系统,还能自动监测和报告;

5)通过HTTP/XML的应用程序编程接口和SDK(软件开发工具包),可加快利用第三方系统进行开发和整合应用软件。

定位服务器软件特点:

1)直观、可视化的web管理界面

2)同时管理多个标签或无线设备

3)无缝整合第三方软件

4)自动生成并发送警报

5)时位置和状态查询

6)历史运动轨迹分析

定位监控器

定位监控器是一个基于WEB模式的定位管理平台,无需安装任何客户端软件,部署简单,易操作。定位监控器集监视、查询、采集定位信息于一身,结合实际的地图,在地图中实时显示标签所在的位置,移动的历史轨迹,还可以判断标签是否已经消失以及是否触发相应的警告等信息。人员、资产佩戴或绑定标签后,定位监控器就可以自动监视资产或人员的实时位置,直观可视的对人员和资产进行实时定位管理。

 

主要功能:

1)用户管理:显示所有用户的信息,设定并管理用户的基本信息。

2)实时定位:国内首家自主研发,独创定位算法,精确定位标签实时位置可达3-5米。

3)区域报警:服务器可设置报警区域,当标签进出报警设置区域,即会触发服务器区域报警功能。 

4)即时报警:标签向服务器主动发出报警信号,服务器界面即时显示报警信息。

5)消失报警:标签断电或标签走出无线网络覆盖区域,会触发服务器报警。

6)历史轨迹分析:服务器可对标签的运行轨迹进行回放,分析标签的历史位置信息。

7)无线传感:通过对温度、湿度、气体密度、压力、振动等进行级数设置,超越级数即会触发服务器的无线传感控制功能。

8)标签管理模式:输入标签的个性化信息,对众多标签进行分类管理,可对单个标签进行跟踪,自动生成标签日志管理报表。

9)地图管理:根据标签的运行状况,可以自动切换标签所在位置的电子地图。 

 

2、定位服务器软件

 

1)场景规划软件

针对系统场景部署设计的采样定位工具软件。通过本软件对定位系统进行场地,AP,定位点等功能的部署,加载地图,设定轨迹路线;对系统定位卡在采样点进行采样管理,上传到服务器,达到定位目的。

主要功能:

1)场地管理:设置多个场地、每个场地的各个场景、定位点信息、地图分布AP、地图区域、地图轨迹地图信息。 

2)定位器管理:添加或者删除地图上的AP定位器。 

3)标签管理:增加采样标签。 

4)采样管理:设置现实采样组、场景、定位点、采样点、与标签绑定信息。

2)AP定位器管理软件

AP管理软件是一个专门管理和监控定位系统中AP定位器的管理软件,可以监控远端AP运作状态,对AP进行远程参数修改、配置。并可以执行远程设置和重启等维护功能。

主要功能:

1)AP Locator列表:可以对列表中的AP进行新增、修改、删除等操作,并可以按MAC地址等条件来过滤列表中的AP, 对AP实现批量操作。 

2)配置AP:批量配置AP参数,可配置参数包括:SSID、Channel、IP、DHCP、MAC过滤等。 

3)设置AP的基础信息:为了方便对AP进行管理,为AP设置一些管理信息(如MAC、登录名、密码等,这些信息只保存到数据库中,并非写到AP中)。

4)查看AP扫描:查看该AP返回的扫描信息。

三、定位系统特点:

1) 可架设在现有的无线局域网,安装实施灵活方便迅捷;定位标签可以放置于任何资产和人员上,实现对资产和人员的实时准确定位。

2) 超低功耗,普通纽扣电池500mAH,标签每秒发射一次,电池持续工作时间可达18个月以上;并且对人体安全、无辐射损害。

3) 定位标签还可以用于追踪各种无线设备,如:手提电脑、PDA、扫描仪等。不需要任何硬件或者软件的修改,即可实现对无线设备的跟踪定位。

4) 远距离识别,室内、外定位,特殊需要可同时采用RSSI场强指示和时间差定位,精度高可控制在3米内。

5) 双向通信模式,动态管理标签,LED和报警提示。

6) 根据需要,可设置调频工作模式,有效避免了同频干扰。

7) 独特的软硬件设计,结合时分和广播模式,极大减少了无线信号碰撞,防冲突特性佳。

8) 标签选择支持WIFI定位标签。

9) 高可靠性,工作温度-30~75,防水,防尘,在恶劣环境下24小时正常工作

 

四、定位系统比较

目前Wi-Fi网络的普及使得基于Wi-Fi的应用产品越来越普及,应用迅速推广,爆炸性增长。 GPS定位局限性直接推动Wi-Fi定位系统应用,传统的RFID也只是门禁和考勤,不能用来做定位。随著RFID的应用不断渗透,新的RFID芯片不断问世,多频段抗干扰能力强。未来一定会被广泛应用在无线传感、无线实时定位等应用,特别是其超低功耗无线传感是其他电子标签所不及。我们正是看到了此行业的发展前景,及时推出新型的WIFI-RFID无线定位系统,打造最先进最经济最优化的实时定位系统。 

    由于基于传统的RFID技术缺少核心定位算法,只是依靠读写器做区域定位,而且盲点很多,不能提供精确定位。网频推出的WIFI-RFID实时定位系统,融合WIFIRFID特点,后台采用基于RSSI信号强度精确定位算法,射频前端采用功耗和成本更低的有源RFID系统。下面侧重就网频的WIFI-RFID 实时定位系统和现有的WIFI-RTLS做简要对比说明。

对比WIFI-RTLS定位系统

项目

WIFI-RTLS定位系统

网频WIFI-RFID RTLS定位系统

系统特点

基于Wi-Fi无线局域网定位,可以利用已铺设的Wi-Fi网络,避免网络的重复建设。实际实施时候,因为系统很容易收到外部WIFI无线信号干扰,普遍采用以太网TCP/IP协议传输。

结合无线局域网接入技术、RFID技术、实时定位技术等,前端采用功耗和成本更低的有源RFID标签,通过路由RFID读写器可直接接入无线局域网。后台采用有线以太网或无线WIFI,支持跳频设计,抗干扰能力强。

网络扩展性

单制式设计,只支持无线局域网系统,接口无线WIFI及以太网。可扩展能力弱

模块化多制式设计,融合WIFI及RFID技术,支持以太网、WIFI无线传输等,容易和GPRS、3G等技术整合,可扩展能力强

WIFI特点

WIFI标签普遍设置在802.11b,传输速率也只有1Mbps或2Mbps。AP通讯也只能采用相应的802.11b协议,无线传输速率也只有1Mbps或2Mbps,这也严重影响了无线局域网系统

由于前端采用有源RFID技术,WIFI只是用来数据传输,因而工作在802.11G模式,传输速率可达128Mbps,对现有的无线局域网不会产生影响。

定位器

只能采用基站定位器

定位器支持WIFI-RFID基站定位器、无线信标定位器及普通RFID读写器等

无线信标

不支持

支持无线信标及信标中继模式

网络的安全性

支持WEP、WPA、WPA2等国际标准加密方式;标签支持数字加密技术

支持WEP、WPA、WPA2等国际标准加密方式;此外,支持自定义数字加密技术

定位精度

采用RSSI信号强度定位三角算法,定位精度一般在3到5米

采用RSSI信号强度定位三角算法,定位精度一般在3到5米。如果结合频分多址技术及信标技术,定位精度可达2米

调频技术

不支持调频技术

支持调频设计,标签自动漫游

漂移概率

漂移概率很高,尤其是上下楼层及相邻房间

采用频分及调频技术,基本实现无漂移现象

标签功耗

有源WIFI电子标签,功耗很高,标签处于发射状态时候的工作电流通常都在220mA以上

有源RFID电子标签,电池同等容量、同等工作模式,电池寿命至少10倍以上WIFI标签

定位器成本

只能选用基站定位器,成本很高

定位器支持基站定位器和无线信标,两者结合,可以极大减少基站定位器数量,从而大幅减低系统硬件成本

标签成本

标签成本很高

成本只有WIFI标签的四分之一

五、实时定位系统常用问题

1.贵公司定位系统是WIFI定位还是RFID定位?
答:定位系统实质是一种定位算法,网频科技核心算法基于RSSI信号强度三角定位,算法已经对各种干扰进行处理,算法支持指纹识别采样。定位服务器软件可以用来WIFI定位、RFID定位、Zigbee定位、蓝牙定位等。也就是说物理传输层可以采用不同的方案,只要上传定位器、被定位对象的MAC地址或ID号以及获取到的信号强度值即可实现精确定位。
2. 定位系统的定位精度多少?
答:系统定位精度取决于定位算法和定位器部署,通常定位精度在3到5米。如果需要更高的定位精度,需要部署更多的定位器节点。定位精度高低,和基站及无线信标部署有关系。如果希望精度5米,最好每隔10米部署一个基站或信标。在要求不高的情况下,可以适当减少定位器数量,采用对环境进行指纹采样。
定位精度的高低取决于定位服务器核心算法,还有定位器部署。
3.WIFI定位、RFID定位、Zigbee定位区别?
   WIFI、RFID、Zigbee等只是一种无限传输方式,用户可以采用不同的无线传输方式,把标签信息传到后台。和定位方式没有本质的联系,定位其实是一种数据处理方式,取决于后台数据如何处理,也就是后台定位算法,算法本身和无线传输方式没关系。目前行业里的所谓WIFI定位标签,实际上也是一种有源RFID标签,没有集成WIFI协议,也就是不支持标签WIFI协议,只是数据格式参考802.11b,不支持通用无线AP。此外,全部标签定位器全部采用WIFI方式,不仅仅标签功耗大、成本高,更主要是AP不支持调频,同频干扰问题很严重。网频WIFI-RFID系统技术,恰好解决了这一问题。标签可以是RFID标签,也可以是Zigbee标签、蓝牙电子标签等。
4. 贵公司有没有支持普通AP的wifi标签?
答:市面上的wifi标签都是伪wifi标签,不支持普通无线AP获取。实际上也是一种有源RFID电子标签,只是数据结构参照802.11b格式。公司的wifi标签不支持普通路由器读取,必须选用我公司的无线AP。
5.定位系统的主要功能有哪些?
用户管理:显示所有用户的信息,设定并管理用户的基本信息。
区域报警:服务器可设置报警区域,当标签进出报警设置区域,即会触发服务器区域报警功能
即时报警:标签向服务器主动发出报警信号,服务器界面即时显示报警信息。
消失报警:标签断电或标签走出无线网络覆盖区域,会触发服务器报警。
历史轨迹分析:服务器可对标签的运行轨迹进行回放,分析标签的历史位置信息。
地图管理:根据标签的运行状况,可以自动切换标签所在位置的电子地图。
6.定位软件主要包括哪些部分?
定位服务器软件:定位系统核心组件,中央数据处理中心,基于RSSI信号强度三角定位核心算法;
定位器管理软件:用于项目实施定位器管理与信号强度扫描测试,现场定位器部署工具软件;
场景规划软件:场地设置、定位器、位置点、采样点设置、移动轨迹设置、危险区域设置、地图上传等
定位监控器软件:web管理应用界面
7.可以提供二次开发API函数吗?SDK开发包有哪些功能?
网频可以提供客户客户开发包,供客户自己二次开发应用。目前,提供的API接口函数主要有:获得指定某个区域拥有的标签数量、获得指定某个区域拥有的标签数量、获得现在时刻在线标签数量、获得指定标签当前位置信息、开始监控指定标签、停止监控指定标签、根据查询条件返回指位置记录、标签位置修改事件等。
8.WiFi-RFID定位硬件设备
1)模式一:2.4G RFID读写器+定位标签
  该模式下,RFID读写器用于定位器,直接读取定位标签信息,并通过以太网上传到后台定位服务器软件
   全向读写器读取标签距离:50~100米
 定向读写器读取标签距离:100米~150米
2)模式二:433M RFID读写器+定位信标(2.4G转433M,相当于中继器)+定位标签
  该模式下,定位信标读取RFID标签信息,并通过433M频段发送给定位基站(信标读写器),定位基站收到信标信息后,通过以太网上传到后台定位服务器软件
    全向信标读取标签距离:30~50米
    定向信标读取标签距离:50~120米
    定位基站读取信标距离:150~200米
9.无线信标有哪些功能?信标读取距离?
信标是一种微型读写器,主要用于数据中继辅助定位。信标接受读取标签信息,再打包发给定位器。采用信标定位方式后,一方面可以极大减少定位器基站数量,另外,信标可以用来数据无线中继、无线信道切换、rfid定位器等。
信标读取标签距离:全向信标读取标签距离:30~50米,定向信标读取标签距离:50~120米
信标与定位基站距离:定位基站读取信标距离:150~200米
10.怎样部署定位器?
定位器部署需要根据客户定位需求及实际场地结合。如果希望精度5米,建议每隔10米部署一个定位器。定位器可以是基站也可以是无线信标。 定位系统支持三角定位指纹采样,对不同位置点进行RSSI信号强度采样。采样优点可以提高定位精度,缺点工程量大,采样值和实际值往往不一致,受环境影响比较大。环境有变化,需要重新采样。还有采样时候人和物体方向都会影响定位效果,因而容易漂移。对环境影响不大的场所可以通过采样提高定位精度。
特别的,如果需要判断进出轨迹,通常需要成对部署。比如需要判断进出房间,需要再房间门内外各部署一个定位器。定位器可以是信标也可以是定位基站。
11.WIFI-RFID定位系统和现有的RFID区域定位有哪些优缺点?
现有的RFID区域定位,基本依靠基站读头定位,需要调整通信距离,实现区域定位。因而定位盲点比较很多,且精度精度差。网频WIFI-RFID定位系统依托公司核心定位算法,不需要调整通信距离,标签在无线信号覆盖范围内自动漫游,提供局域网精确定位。
12.WIFI-RFID实时定位系统和现有的WIFI定位有哪些优缺点?
WIFI标签实际也是一种有源RFID标签,采用MCU加无线收发芯片设计。不同的调制方式和数据结构,没有WIFI协议,普通无线AP读取不了。WIFI-RFID实时定位系统侧重解决了以下问题:
1)标签功耗更低,同等条件下,标签功耗只有WIFI标签只分之一;
2)成本更低,节约成本至少一半;
3)系统更可靠,整合WIFI系统和RFID系统,WIFI只是用来组网和数据传输,RFID信号和WIFI信号频段不一样,不会相互干扰。
4)现有的WIFI定位技术不支持无线信标定位,只能采用WIFI基站,因而成本很高,不利于大规模推广。网频WIFI-RFID实时定位系统支持rfid信标定位,系统设备成本大幅降低,且稳定性、无线抗干扰能力更强。
13.如何选择定位器、读写器?
网频所有读写器及无线信标都可以用来做定位器使用。定位器选择方法
1   确定定位器总类
基于信标定位时候,定位器采用无线信标激励器、定位器。另外,信标需要结合信标读写器即信标定位基站配合使用。确保每个信标可以被信标读写器(信标定位基站)无线覆盖即可。信标读写器只是数据采集,不参与定位。
定位器也可采用有源RFID读写器,也可以RFID标签读写器和信标结合使用。
2   定位器室内、室外
选择定位器时候需要考虑室内还是室外,室内定位器、定位基站不防水。
3   定位基站通信接口
网频科技定位基站标准配置支持以太网接口、RS232接口。如果需要其他接口,比如韦根总线、RS485总线、CAN总线、无线WIFI请注明。不是每个产品都支持所有接口。
14.无线路由RFID读写器可以直接无线接入无线局域网吗?
    可以,需要选购支持无线WIFI的定位器定位基站。另外,被接入的无线AP需要支持WDS功能就可以
15.无线信标激励器用途?
信标激励器接收标签信息,并把数据通过有线方式或无线方式传给定位基站或服务器。信标激励器用途主要有:RFID定位器、RFID微读写器、RFID中继器等。信标激励器的使用,一方面大大降低了系统设备成本,用于辅助定位;另一方面,极大的方便了现场实施与施工,便于维护。
16. 读写器RFID工作频率和WIFI无线信号会相互干扰吗?
不会,因为频段不一样,不可能相互产生干扰。
17.代理商系统集成商有什么优惠政策?
享有网频最优惠价格待遇,优惠政策不受采购数量限制。对于系统商,适当开放部分源代码,以加速产品系统集成。
18. 产品可以贴牌吗?
网频产品支持客户OEM,也可以根据客户需要定制
19.蓝牙定位系统和RFID定位系统有什么区别?
蓝牙射频识别系统基于蓝牙4.0低功耗设计,定位原理同有源RFID定位系统。蓝牙产品,包括蓝牙电子标签、蓝牙标签读写器、蓝牙信标激励器、蓝牙信标读写器等。
需要指出的是,蓝牙标签支持智能手机直接读取功能(安卓手机4.3版本以上或IOS苹果手机)。RFID标签不能被手机直接读取。此外,蓝牙标签也用于iBeacon,网频自定义接口协议。
20.技术服务合作方式?
网频科技提供战略伙伴有偿技术转让与技术服务等,提供客户完整解决方案。提供的技术主要有
1)WiFi定位系统及产品,包括WIFI电子标签、WIFI阅读器、WIFI定位服务器软件;
2)有源RFID定位系统及产品,包括有源RFID定位标签、定位信标、RFID读写器、RFID信标读写器、基于RFID精确定位服务器软件
3)蓝牙射频识别定位系统及产品,包括蓝牙电子标签、蓝牙标签读写器、蓝牙信标中继器、蓝牙信标读写器、基于蓝牙射频识别定位服务器软件