WiFi-RFID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、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

   

二、 定位系统原理

网频wifi-RFID定位系统引进了国外wifi室内定位技术,将wifi三角定位技术应用到有源RFID人员定位系统。前端采用成本更低、功耗更低的有源RFID电子标签,RFID定位信标接收2.4G有源RFID电子标签并通过433M频率发送给433M RFID信标读写器定位基站。项目实施更方便,也更便于维护,且成本更低,定位精度更高等特点。Wifi-rfid室内定位系统核心表现在集成有信号强度三角定位核心算法的定位服务器软件。定位服务器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。 定位服务器给出一种基于信号强度RSSI核心定位算法,结合信号强度绑定和信号强度指纹采样,给出rfid标签位置信息,定位精度3到5米。

需要指出的是定位引擎实质是一种定位算法,我公司采用基于RSSI信号强度定位,采用核心三角定位算法,特殊的干扰处理算法,并可以结合指纹识别采样算法。定位服务器软件可以用来WIFI人员定位、RFID人员定位、Zigbee人员定位、蓝牙人员定位等。也就是说物理传输层可以采用不同的方案,只要把定位器、被定位对象的MAC地址或ID号以及获取到的信号强度值传到服务器就可以实时定位。

定位服务器主要功能:

1)与标签进行实时通信: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。

2)计算标签所在位置:根据所保存的标签无线信号数据,分析出标签所在位置的坐标点,保存于系统中,并通过电子地图显示。

3)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。

定位监控器主要功能:

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)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。

三、 定位系统说明

1、定位精度说明

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。需要特别提出的是,定位精度高低与wifi传输、Zigbee传输、RFID传输等没有关系,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。

2、定位器部署

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。 定位可以采用指纹识别方式,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。

3、 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定位存在严重的同频干扰,本系统频段已经避开常用的2.4G无线信号,尤其是避开无线WIFI频段,且采用无线跳频设计,不会存在电磁干扰现象,系统更稳定。

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。

5)WIFI定位通常采用信号强度指纹识别方式定位,需要对现场进行RSSI指纹采样,由于受环境影响很大,定位漂移现象很严重。且环境一旦有变化,需要重新采样。此外,采用指纹采样方式,不断采用指纹匹配比较,加大服务器运算,对服务器要求也很高。网频WIFI-RFID定位系统,引入rfid信标作定位器节点,实体节点取代指纹采用,基本消除漂移现象。同时也支持指纹识别采样定位。

四、定位系统其他软件

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、定位器管理软件

定位器管理软件是一个专门管理和监控定位系统中定位器的管理软件,可以监控远端定位器运作状态,现场部署调试工具软件。

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)查看定位器扫描:查看该AP返回的扫描信号强度,帮助用户调整定位器部署,优化定位效果。

五、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,电池寿命可达3年以上。

3) 设备成本更低,包括定位标签和定位器。远低于wifi定位系统,适宜大面积推广商用。

4) 远距离识别,室内、外定位,采用RSSI场强定位,精度在3到5米。

5) 系统更稳定,可靠性更高,不存在wifi定位同频干扰问题。

6) RFID定位信标使得系统实施和维护更为方便,且大幅降低系统设备成本。

7) 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。