[发明专利]一种融合射频识别的无线传感器网络多移动目标定位方法

说明书

技术领域

本发明适用于监狱、看守所、精神病院、戒毒所、居住小区、医院、养老院、幼儿园等场所的多移动目标监控，特别涉及一种基于融合无线射频识别的无线传感器网络的多移动目标定位方法。

背景技术

诸如监狱、看守所、精神病院和戒毒所等场合的以人为移动目标的定位在这些场合的治安防控、侦查破案、应急处突等现代化监控管理中有着极其重要的作用，一直是人们亟需解决而又未能真正有效解决的关键问题。以监狱服刑人员和警务人员作为多移动目标定位的监控管理为例。监狱是关押、管理服刑人员的场所，是社会文明的窗口和聚焦点。但目前我国监狱在建设与管理方面由于警力不足、地点偏僻、交通不便、占地面积大、监控点多和监狱周界长等问题，几乎所有的监狱都安装了视频监控系统来对其服刑人员和警务人员进行定位跟踪的监控管理。即使这样，仍存在着其自身的局限性。主要有：

(1)由于摄像机的视角范围、方向有限，像监狱这样数量较大的多移动目标(人)定位跟踪的准确率较低，而且系统失去目标的可能性较大；

(2)系统缺乏数据分析能力，完全凭借人眼做出判断，这就需要投入大量的人力，系统的自动化程度不高；

(3)安装繁琐，可靠性低，很难做到无人值守，不能依据图像内容实现自动报警监控；

(4)缺乏一定的准确性和灵活性。如果要对大量对象中的某个特定对象进行定位跟踪监控，就要求首先从监控视频上辨识出这个特定对象，然后才能实施跟踪。然而，在众多的对象中辨识出这个特定对象是件费力的工作。而且，即使锁定了目标，如果其一直处于活动状态，要实时监控其动作同样是件困难的事，更谈不上动态的定位精度。

因此，像监狱这样及其类似的场合靠安装大量的视频监控系统不仅耗费大量人力资源，而且效率低下，加之人体生物特性(比如视觉疲劳、注意力不能长时间集中等)的原因，出现漏警是常有的事。这就要求监控系统不仅要有较强的防范打击能力及越界报警功能，而且要具有较高的自动化、智能化和自动响应报警信号，并能根据报警信号的来源和性质做出判断、向管理人员提供相应的处理方案和启动某些防范手段的能力，从而减小管理人员的工作强度，提升快速反应效率。

由上可以看出，视频监控系统很难应用于情况复杂并要求具备动态、实时、全面、准确、灵活和无人值守的监控场合。

试图解决上述存在问题，人们将无线射频识别技术用于上述场合的定位监控系统。

射频识别技术(RFID-Radio Frequency Identification)，是一种非接触式自动识别技术。RFID技术的应用最早可追溯到第二次世界大战时期，美军曾用于识别盟军飞机。2004年11月初，美国《VAR Business》杂志完成的一项技术状况调查报告，评出了2005年“七大热门科技走向”，其中把RFID技术作为2005年科技业的突破性技术。二十一世纪初，一些发达国家首先将RFID技术运用于监狱等场所的定位监控。到2006年，美国有5个监狱、欧洲有2个监狱应用了RFID技术对监狱中移动的服刑人员和警务人员进行定位。另外，在新加坡、马来西亚等国的部分监狱定位监控管理中亦有试点性应用。在引入RFID技术后，这些监狱发生越狱、攻击等事件的次数有了下降。但不幸的是，经过使用实践证明，尽管RFID定位在一定的范围和使用情况下有一定作用，但仍存在难以克服的缺陷，主要有：

(1)射频识别标签的识别距离和识别正确率尚不能满足需要。目前无源射频识别标签的识别距离相当有限，最长也只有6米左右，而一般在10厘米以内。而根据无源射频识别的信号通信原理，达到上述识别距离是靠增大读写器的无线发射功率来实现的，而过大的无线发射功率对人体有着不同程度的危害，无源电子标签由于通信距离太近，难以实现定位，主要用于人员管理。有源电子标签靠电池供电，通信距离远，一般能达到几十米以上，发射功率小，在一定的无线通信功率范围内对人体没有危害。当有源电子标签处于读写器的通信范围内就可以被探测到，具有一定的定位能力，但是定位精度很低，主要作为一种粗糙的人员定位管理手段，不能跟踪目标。

(2)在定位的准确性、部署的灵活性和扩展的功能性等方面仍不能满足应用要求，尽管在系统的其它方面，如读写器、监控终端等做一些弥补也还使用户的满意度不高。

(3)系统成本较高，主要表现在读写器上，特别是在需要增加监控的覆盖范围而增加读写器的数量时更是如此，而且读写器的组网目前尚未完全形成一个公认的标准。

由于上述缺陷，到目前为止RFID定位无论在上述有着应用试点的国家，还是在全球都未能得到应用推广的重要原因。