一種基于指紋識別的監獄人員室內定位系統的制作方法

本發明涉及一種基于指紋識別的監獄人員室內定位系統，屬于室內定位的技術領域。

背景技術：

監獄人員定位管理系統是監獄信息化建設的重要體現。系統將物聯網技術運用到罪犯點名、出入登記等執法過程，可使監獄管理人員實時掌握監獄內各個受控區域在押人員的詳細信息及數目，有效防止在押人員的出逃，減少罪犯結黨鬧事的幾率，秘密監控高危在押人員，追查及跟進暴力事件的發生，最大限度的保障管理人員和在押人員的人身安全。

RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)是利用射頻信號通過空間融合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息到達自動識別目的的技術。射頻識別卡的優點就在于它的非接觸性，因此它在完成識別工作時無須人工干預，適于實現自動化、可識別高速運動物體并可同時識別多個射頻卡，操作快捷方便。RFID技術是一個嶄新的技術應用領域，它小僅涵蓋了射頻技術，還包含了射頻技術、密碼學、通信原理和半導體集成電路技術，是一個多學科綜合的新興學科。因此，對RFID技術的認識和研究具有深遠的理論意義。

目前實現監獄人員室內定位主要有基于測距技術和非測距技術，基于測距的定位算法有AOA、TOA、TDOA、RSSI；基于非測距技術的定位算法主要有：DV-Hop定位算法、質心算法、凸規劃定位算法等。基于測距的定位機制定位精度相對較高，在低功率無線設備組成的高密度網中，由于各設備之間的同步無法實現，利用AOA、TDOA估計具體難以實現。盡管可以通過測量TOA來估計距離，但是多徑和噪聲，以及參考時鐘的不精確性，都將使距離估計的效果變差；基于非測距的定位算法無需測量節點間的絕地信息和角度信息，是利用網絡連通性計算節點的位置，但是定位精度低。而基于RSSI的距離估計，可以由傳感器節點自身測量得到，不需要額外的硬什支持。與單純利用連通信息的算法相比，RSSI增添了額外的有價值的信息。

盡管監獄人員室內定位系統中，采用多種方式實現，但是其存在缺陷。如在申請號：201220466496.8 申請日：2012-09-11的文中，給出了”一種監獄人員定位監控腕表，包括表體和表帶，其特征在于：所述的表體內置有一主板芯片，所述的主板芯片上集成有125K射頻模塊和2.45G射頻識別模塊，所述的表帶上設有導電膠帶，表帶一端設有導電鎖扣，所述的表帶通過導電膠帶與主板芯片連接。采用上述技術方案，本發明所述的監獄人員定位監控腕表，通過125K射頻模塊和2.45G射頻識別模塊可以實現對犯人的精確定位，具有下述優點：外觀設計小巧緊湊，舒適，不影響犯人日常勞動和生活；集成了125K射頻技術，相對現有腕表技術比較，可以降低電池耗電量，并能實現1-3米的精確區域定位；導電腕帶，體征傳感器可在有效提升腕表防破壞性”.

而在另外一篇申請號：201410604262.9 申請日：2014-10-30的文中，公開了“本發明公開了一種基于WiFi的監獄室內定位系統，其特征在于：包括設置在警務監控室的服務端和設置在監獄的客戶端；服務端包括Web服務器、數據庫服務器、定位服務器和路由器，服務端的Web服務器、數據庫服務器、定位服務器和路由器通過局域網相互連接；客戶端為用于監控定位犯人的移動終端；服務端的路由器和客戶端的移動終端通過無線WiFi網連接。本發明通過WiFi網絡進行定位，可以彌補GPS在建筑密集或者室內應用的限制，擴大定位服務的應用行業和范圍，提高定位精度，降低部署成本，提高設備利用率，增強應對突發事件的救援能力，在監獄監控管理中具有重要意義。”

盡管上述文獻對監獄人員室內定位系統做出改進，使其在監控中具備更好的定位精度。但事實上，仍然存在不足。現有的監獄人員室內定位系統無法對佩戴RFID腕帶的監獄人員身份進行初步驗證，使得只要進入基站范圍內的監獄人員所佩戴的RFID腕帶都可以識別，而無法精確地獲知佩戴人員與RFID腕帶所對應的監獄人員是否符合，因此使得定位系統無法檢驗出RFID腕帶佩戴者的真是身份，降低系統的精準性。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種基于指紋識別的監獄人員室內定位系統，解決現有的監獄人員室內定位系統無法對佩戴RFID腕帶的監獄人員身份進行初步驗證，而無法精確地獲知佩戴人員與RFID腕帶所對應的監獄人員是否符合的問題。

本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種基于指紋識別的監獄人員室內定位系統，包括：

RFID腕帶，用于存儲由監獄人員的身份信息和指紋信息構成的標簽信息；及用于錄入和采集當前佩戴人員的指紋信息，及對所述指紋信息與存儲的監獄人員指紋信息匹配，并在匹配成功時控制將標簽信息作為射頻信號發送；

基站，用于接收來自RFID腕帶發送的射頻信號，從射頻信號中獲取標簽信息；并檢測所接收RFID腕帶的射頻信號強度，計算獲得RFID腕帶距離基站的距離值，由距離值確定所佩戴RFID腕帶人員在室內的位置坐標。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述RFID腕帶包括供電電池、存儲器、處理器、天線、AC/AD轉換器、調節器、編碼器、解碼器、指紋錄入口及指紋識別器；其中天線的一端與調節器、編碼器、存儲器依次相連；所述存儲器分別與處理器、解碼器相連；所述天線的另一端與AC/AD轉換器、處理器依次相連；所述指紋錄入口與指紋識別器相連，且指紋識別器、供電電池分別與處理器相連；所述處理器與解碼器相連，且解碼器與天線相連。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述供電電池采用太陽能電池。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述天線采用彎折型天線。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述基站采用TZBS-6019型讀寫器。

本發明采用上述技術方案，能產生如下技術效果：

本發明提供的基于指紋識別的監獄人員室內定位系統，通過在RFID腕帶上設置指紋識別機構，利用指紋識別機構對佩戴者指紋進行錄入和識別，且在所述指紋信息與存儲的監獄人員指紋信息匹配，并在匹配成功時控制將標簽信息發送射頻信號，使得RFID腕帶的射頻信號根據指紋匹配結果來控制發送，而在進入基站后，只有指紋匹配成功的RFID腕帶才可發出射頻信號，基站才能讀取到該信號，并對該信號進行檢測射頻信號強度，計算獲得RFID腕帶距離基站的距離值，由距離值確定所佩戴RFID腕帶人員在室內的位置坐標，從而可以確保RFID腕帶即為正確的監獄人員，且可以對其在基站的相對位置精準定位，利用精簡的結構，可以高效地識別驗證過程，從而實現基站對監獄人員的實時統計、身份識別、定位跟蹤等功能，全面提高監獄信息化建設安防管理水平。

可以解決現有的監獄人員室內定位系統無法對佩戴RFID腕帶的監獄人員身份進行初步驗證，而無法精確地獲知佩戴人員與RFID腕帶所對應的監獄人員是否符合的問題。

附圖說明

圖1為本發明的基于指紋識別的監獄人員室內定位系統的模塊示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明的實施方式進行描述。

如圖1所示，本發明設計了一種基于指紋識別的監獄人員室內定位系統，該系統以RFID技術為基礎，通過使用RFID腕帶及基站等終端設備，利用RFID無線通信技術將信息傳輸到采集基站，實現對監獄人員的定位監控。具體地，系統 包括：

RFID腕帶，用于存儲由監獄人員的身份信息和指紋信息構成的標簽信息；及用于錄入和采集當前佩戴人員的指紋信息，及對所述指紋信息與存儲的監獄人員指紋信息匹配，并在匹配成功時控制將標簽信息作為射頻信號發送。

基站，用于接收來自RFID腕帶發送的射頻信號，從射頻信號中獲取標簽信息；并檢測所接收RFID腕帶的射頻信號強度，計算獲得RFID腕帶距離基站的距離值，由距離值確定所佩戴RFID腕帶人員在室內的位置坐標。

進一步地，所述RFID腕帶包括供電電池、存儲器、處理器、天線、AC/AD轉換器、調節器、編碼器、解碼器、指紋錄入口及指紋識別器；其中天線的一端與調節器、編碼器、存儲器依次相連；所述存儲器分別與處理器、解碼器相連；所述天線的另一端與AC/AD轉換器、處理器依次相連；所述指紋錄入口與指紋識別器相連，且指紋識別器、供電電池分別與處理器相連；所述處理器與解碼器相連，且解碼器與天線相連。其原理是天線和處理器是核心，天線是RFID腕帶發射或接受射頻信號的部件。首先，天線經AC/AD轉換器后輸入處理器，由處理器控制編碼器、解碼器和存儲器的工作。在天線接收到射頻信號時，通過調節器將信號調節后送入編碼器，由編碼器執行編碼后送入存儲器中；處理器還控制解碼器對存儲器標簽信息進行解碼，解碼之后經天線發送出去。同時，指紋錄入口錄入當前佩戴的人員指紋信息，并利用指紋識別器對所錄入的指紋信息與存儲的監獄人員指紋信息匹配，在匹配成功時控制將標簽信息發送射頻信號，并對該信號進行檢測射頻信號強度，計算獲得RFID腕帶距離基站的距離值，由距離值確定所佩戴RFID腕帶人員在室內的位置坐標，從而可以確保RFID腕帶即為正確的監獄人員，且可以對其在基站的相對位置精準定位。

而不成功時則不發送射頻信號，表明身份驗證失敗。基站則在其匹配失敗時無法接受到射頻信號，即確定該監獄人員缺席。

進一步地，所述供電電池采用太陽能電池。利用太陽能電池可增設收集太陽能的功能，將其轉換成電能，課余使得佩戴的RFID腕帶的待電時間延長，減少能耗。

以及，在此基礎上，還可以所述天線采用彎折型天線。利用彎折型天線可以增強天線的輻射范圍，提高信號強度。

并且，系統的所述RFID基站，可以采用TZBS-6019型讀寫器。其工作頻率在2.4GHz，識別距離：全向天線100米，定向天線300米。工作溫度可在：-20℃～60℃。選配433M射頻功能，增益放大，實現更穩定更好的繞射效果。

綜上，利用精簡的結構，可以高效地識別驗證過程，從而實現基站對監獄人員的實時統計、身份識別、定位跟蹤等功能，全面提高監獄信息化建設安防管理水平。

上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。