[发明专利]监狱犯人定位跟踪系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于nanoPAN5375的监狱犯人定位跟踪系统，能够自动识 别、跟踪和定位在押人员，属于通信技术领域。

背景技术

监狱作为国家的刑罚执行机关，担负着维护社会稳定、预防和减少犯罪的重 要职能。在监狱这样一种特殊的环境里运用一种安全、可靠的自动识别、跟踪和 定位在押人员，将信息系统中每个人的信息和现实中的每一个人动态的联系起 来，这样才能充分发挥监管场所信息系统的作用，真正意义上实现监狱管理信息 化，实现“向科技要警力”的途径。通过创新的监狱犯人实时跟踪定位系统，可 以大大提升监狱的现代化管理水平，提高监狱的安全性与自我保护能力。

现有的用于监狱人员定位跟踪的技术包括红外线技术、RFID技术、wifi、 超声波、UWB技术、Zigbee技术等。然而在监狱这样一个特殊的环境下：红外 技术一旦受到光纤干扰，将严重影响性能；RFID、WiFi定位均是采用RSSI以 及信号连接质量来粗略判断距离；超声波则无法穿透障碍物，根本无法应用于室 内无线定位跟踪系统中；UWB技术对节点要求较高，也无法应用于监狱的定位 跟踪中；Zigbee在无线定位中的应用已经比较成熟。但是Zigbee定位系统也存 在很多不足，比如定位精度低，测量最大范围小、受环境影响大、抗干扰性差以 及保密及安全性差。

除以上技术不足外，在监控端也存在很多不足，例如无法同时实现可靠的自 动识别、跟踪和定位在押人员，在实用性上大打折扣，使用起来很不方便，存在 严重的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实现形象生动，可靠地自动识别、跟踪和定位 在押人员的系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种监狱犯人定位跟踪系 统，包括下位机和上位机，其特征在于，下位机包括：

定位基站，布置在所需定位的监狱环境中；

标签，每个位于监狱环境中的犯人均佩戴一个标签，各个标签通过无线方式 与定位基站建立通信，完成每个标签与所有定位基站之间的距离数据；

由上位机的服务器来启动的数据接收器，由各个标签将各自的距离数据采用 无线方式传送给数据接收器，再由数据接收器将这些距离数据传送给上位机；

上位机包括服务器、数据层、逻辑层和显示监控层，数据层通过连接服务器 取得下位机的距离数据，再经由逻辑层处理交给显示监控层来显示犯人的实时移 动轨迹和实时坐标。

优选地，所述定位基站及所述标签均采用德国nanotron公司的nanoPAN5375 模块，定位基站和标签通过各自的nanoPAN5375模块完成测距。

优选地，所述数据接收器采用USB记忆棒数据接收器，该USB记忆棒数据 接收器通过USB接口与所述服务器相连。

优选地，所述逻辑层获得所述数据层的距离数据之后，首先采用均值滤波对 距离数据滤波，将接收到的异常值过滤掉，然后使用最小二乘法由距离计算出定 位犯人的坐标，最后采用卡尔曼滤波算法处理得到的犯人坐标数据。

优选地，所述显示监控层将逻辑层传送来的坐标数据在界面上显示出来，同 时，在所述显示监控层的显示界面上加载监狱场景图，并在场景图中根据坐标数 据绘制出犯人实时的移动轨迹。

下位机采用德国nanotron公司的nanoPAN5375模块来实现定位基站和标签， 标签采用802.15.4a标准通过无线方式完成和各个定位基站的通信，然后由标签 同样采用802.15.4a标准以无线方式将数据传送给数据接收器USBStick。其中定 位基站和标签各自的nanoPAN5375模块完成测距功能，采用窄脉冲进行精确的 到达时间运算，是一种双向的达到时间测算原理。

定位基站与标签之间，标签与数据接收器USBStick之间均通过无线方式相 连，在监狱的有效通信范围内，保证了数据的有效性。而双向的达到时间测算原 理对于定位基站与标签之间测距精度有了很大的提高。

数据接收器USBStick是通过USB的方式与上位机相连的。上位机的开发 环境采用的是Qt，Qt采用了一种全新的并可选的对象间通信机制，通过一个对 象信号的发射，另一个槽函数的响应，使各个对象之间的通信安全而且高效。