学生校园定位系统设计方案.docx
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学生校园定位系统设计方案
学生校园定位系统
一、简介
在现今社会的技术各向发展,尤其在微电子、软件为首的领域，正向更为广泛更加深入的应用到人们生活的方方面面。
而今这股潮流也正带动着我们去研发该方面的软件客户端
然而在学校的这样的管理体系中需要这样的系统去监督学生出勤情况、学生的安全保护和监护人知情。
当然这样的系统不仅仅在这领域发展，在其他方面也可以得以应用教学出勤自动记录、校寻找学生、图书馆空座等等。
二、要求
既然在局限的围实施这样的项目，必须由相关的特殊因素在该项目里，比如RFID技术、覆盖校园的基站、局域网等等。
而且学校的学生当然也是该项目的受益者，通过这样的项目到达学校的要求，并能够实现学生、学校和家长三者之间的互通联系，在其他方面也可以加以添加相关程序得以扩展。
1、围仅限于校园部
2、学生手机一直在身上
3、该任课老师在上课的时候通过校网平台能知道该学生是否出席
4、下载学校的app每天需登录校园app并保持后台运行
（一）技术支撑
1、射频识别技术（RFID）
最基本的RFID系统由三部分组成
（1）射频卡：
由耦合元件与芯片组成，射频卡含有置天线，用于和射频天线间进行通信。
这里直接借助手机部芯片与其专属mac地址实现通信。
[MAC（MediaAccessControl或者MediumAccessControl）地址，意译为媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。
在OSI模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层数据链路层则负责MAC地址。
因此一个主机会有一个MAC地址，而每个网络位置会有一个专属于它的IP地址。
MAC地址是网卡决定的，是固定的。
]
（2）读取器：
读取（在读写卡中还可以写入）射频卡信息的设备。
（3）天线：
在射频卡和读取器间传递射频信号。
（二）射频技术
射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，
多数情况下不到100毫秒。
有源式射频识别系统的速写能力也是重要
优点。
可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务。
制约射频识别系统发展的主要问题是不兼容的标准。
射频识别系统的主要厂商提供的都是专用系统，导致不同的应用和不同的行业采用不同厂商的频率和协议标准，这种混乱和割据的状况已经制约了整个射频识别行业的增长。
许多欧美组织正在着手解决这个问题，并已经取得了一些成绩。
标准化必刺激射频识别技术的大幅度发展和广泛应用。
物流管理的本质是通过对物流全过程的管理，实现降低成本和提高服务水平两个目的。
如何以正确的成本和正确的条件，去保证正确的客户在正确的时间和正确的地点，得到正确的产品，成为物流企业追求的最高目标。
一般来说，企业存货的价值要占企业资产总额的25%左右，占企业流动资产的50%以上。
所以物流管理工作的核心就是对供应链中存货的管理。
在运输管理方面采用射频识别技术，只需要在货物的外包装上的安装电子标签，在运输检查站或中转站设置阅读器，就可以实现资产的可视化管理。
与此同时，货主可以根据权限，访问在途可视化网页，了解货物的具体位置，这对提高物流企业的服务水平有着重要意义。
（三）性能特点
1.快速扫描。
RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签！
2.体积小型化、形状多样化。
RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸的固定尺寸和印刷品质。
此外，RFID标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。
3.抗污染能力和耐久性。
传统条形码的载体是纸，因此容易受到污染，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。
此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损；RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。
4.可重复使用。
现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标储存的数据，方便信息的更新。
5.穿透性和无屏障阅读。
在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。
而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。
6.数据的记忆容量大。
一维条形码的容量是50Bytes，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，RFID最大的容量则有数MegaBytes.随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。
未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。
7.安全性。
由于RFID承载的是电子式信息，其数据容可经由密码保护，使其容不易被伪造与变造。
RFID因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。
它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率，还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。
读取器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，
经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。
2、无线局域网
每个学校都有自己的固定的有线网地址，在学校可以覆盖整个学校的无线路由装置便利于学生更容易连接上校网
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如pad、手机）等终以无线方式互相连接的技术，事实上它是一个高频无线电信号。
无线保真是一个无线网络通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟所持有目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。
把使用IEEE 802.11系列协议的局域网就称为无线保真。
甚至把无线保真等同于无线网际网路（Wi-Fi是WLAN的重要组成部分）。
由于无线网络的频段在世界围是无需任何电信运营执照的，因此WLAN无线设备提供了一个世界围可以使用的，费用极其低廉且数据带宽极高的无线空中接口。
用户可以在Wi-Fi覆盖区域快速浏览网页，随时随地接听拨打。
而其它一些基于WLAN的宽带数据应用，如流媒体、网络游戏等功能更是值得用户期待。
有了Wi-Fi功能我们打长途（包括国际长途）、浏览网页、收发电子、音乐下载、数码照片传递等，再无需担心速度慢和花费高的问题。
Wi-FiWi-Fi技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。
无线网络在掌上设备上应用越来越广泛，而智能手机就是其中一份子。
与早前应用于手机上的蓝牙技术不同，Wi-Fi具有更大的覆盖围和更高的传输速率，因此Wi-Fi手机成为了2010年移动通信业界的时尚潮流。
2010年无线网络的覆盖围在国越来越广泛，高级宾馆、豪华住宅区、飞机场以与咖啡厅之类的区域都有Wi-Fi接口。
当我们去旅游、办公时，就可以在这些场所使用我们的掌上设备尽情网上冲浪了。
厂商只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”，并通过高速线路将因特网接入上述场所。
这样，由于“热点”所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至100米的地方，用户只要将支持Wi-Fi的笔记本电脑或PDA或手机或psp或ipodtouch等拿到该区域，即可高速接入因特网。
在家也可以买无线路由器设置局域网然后就可以痛痛快快的无线上网了。
无线网络和3G技术的区别就是3G在高速移动时传输质量较好，但静态的时候用Wi-Fi上网足够了。
无线网络的规模商业化应用，在世界围罕见成功先例。
问题集中在两个方面：
一是大型运营商对这一模式的不认可；二是本身缺乏有效的商业模式。
但基于无线网络技术的无线局域网已经日趋普与，这意味将来可以十分方便的应用。
一旦存在Wi-Fi网络的公众场合，解决了运营商的互联互通、高收费、漫游性的问题，Wi-Fi将来从一个成功的技术转化为成功的商业。
一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡与一台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。
如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。
AP为AccessPoint简称，一般翻译为“无线访问接入点”，或“桥接器”。
它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站与有线局域网络的桥梁。
有了AP，就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。
特别是对于宽带的使用，Wi-Fi更显优势，有线宽带网络（ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。
普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。
随着无线网络的不断兴起和发展，2010年无线网络模块的应用领域相当广泛！
但是Wi-Fi模块毕竟是一高频性质的产品，它不象普通的消费类电子产品，生产设计的时候会有一些莫名其妙的现象和问题，让一些没有高频设计经验的工程师费劲心思，有相关经验的从业人员，往往也是需要借助昂贵的设备来协助分析。
对于无线网络部分的处理，有直接把Wi-Fi部分Layout到PCB主板上去的设计，这种设计，需要勇气和技术，因为本身模块的价格不高，主板对应的产品价格不菲，当有Wi-Fi部分产生的问题，调试更换比较麻烦，直接报废可惜；所以很多设计都愿意采用模块化的Wi-Fi部分，这样可以直接让Wi-Fi部分模块化，处理起来方便，而且模块可以直接拆卸，对于产品的设计风险和具体的耗损也有很大帮助。
具体的硬件设计应该和相关Wi-Fi模块咨询时,要考虑清楚以下方面：
通信接口方面：
2010年基本是采用USB接口形式，PCIE和SDIO的也有少部分，PCIE的市场份额应该不大，多合一的价格昂贵，而且实用性不强，集成的很多功能都不会使用，其实也是一种浪费。
供电方面：
多数是用5V直接供电，有的也会利用主板设计中的电源共享，直接采用3.3V供电。
天线的处理形式：
可以有置的PCB板载天线或者瓷天线；也可以通过I-PEX接头，连接天线延长线，然后让天线外置。
规格尺寸方面：
这个可以根据具体的设计要求，最小的有nano型号（可以直接做nano无线网卡）；有可以做到迷你型的12*12左右（通常是外置天线方式采用）；通常是25*12左右的设计多点（基本是板载天线和瓷天线多，也有外置天线接头）。
跟主板连接的形式:
可以直接SMT,也可以通过2.54的排针来做插件连接（这种组装/维修方便）。
软件的调试要结合具体的方案主控，毕竟Wi-Fi部分仅仅是一个无线的收发而已。
很多用户在咨询的时候，很容易混淆！
可以说，2013年Wi-Fi模块应用最火爆的领域就是MID市场，同时传统的一些网络领域应用市场也有渗透，比如一些工业控制领域/网络播放领域/甚至一些遥控领域也有在考虑的，基本上是能用到网络的部分都希望尝试无线化！
网络协议
一个Wi-Fi联接点网络成员和结构站点（Station），网络最基本的组成部分。
基本服务单元（BasicServiceSet,BSS）是网络最基本的服务单元。
最简单的服务单元可以只由两个站点组成。
站点可以动态地联结（Associate）到基本服务单元中。
分配系统（DistributionSystem,DS）。
分配系统用于连接不同的基本服务单元。
分配系统使用的媒介（Medium）逻辑上和基本服务单元使用的媒介是截然分开的，尽管它们物理上可能会是同一个媒介，例如同一个无线频段。
接入点（AccessPoint,AP）。
接入点既有普通站点的身份，又有接入到分配系统的功能。
扩展服务单元（ExtendedServiceSet,ESS）。
由分配系统和基本服务单元组合而成。
这种组合是逻辑上，并非物理上的--不同的基本服务单元物有可能在地理位置相去甚远。
分配系统也可以使用各种各样的技术。
关口（Portal），也是一个逻辑成分。
用于将无线局域网和有线局域网或其它网络联系起来。
这儿有3种媒介，站点使用的无线的媒介，分配系统使用的媒介，以与和无线局域网集成一起的其它局域网使用的媒介。
物理上它们可能互相重叠。
IEEE802.11只负责在站点使用的无线的媒介上的寻址（Addressing）。
分配系统和其它局域网的寻址不属无线局域网的围。
IEEE802.11没有具体定义分配系统，只是定义了分配系统应该提供的服务（Service）。
整个无线局域网定义了9种服务，
5种服务属于分配系统的任务，分别为，联接（Association），结束联接（Diassociation），分配（Distribution），集成（Integration），再联接（Reassociation）。
4种服务属于站点的任务，分别为，鉴权（Authentication），结束鉴权（Deauthentication），隐私（Privacy），MAC数据传输（MSDUdelivery）。
主要区别
Wi-Fi与蓝牙技术一样，同属于短距离无线技术，是一种网络传输标准。
在日常生活中，它早已得到普遍应用，并给人们带来极大的方便：
白领们在星巴克中浏览网页、记者在会议现场发回稿件、普通人在自己家中随心所欲的选择用手机或者多台笔记本电脑无线上网，这些都离不开Wi-Fi。
但一直以来，由于工信部明令禁止支持Wi-Fi功能的手机在国获得入网许可，洋品牌手机要想进入中国大陆市场必须摘除Wi-Fi模块或屏蔽该功能，成为被很多人戏称的“阉割版”手机。
想了解Wi-Fi国被禁的重要原因，就不得不提到另一个标准———WAPI的存在。
2003年出台的WAPI标准（全名为无线局域网鉴别与基础结构），作为中国自主研发、拥有自主知识产权的无线局域网安全技术标准，与Wi-Fi是两个不同协议，最大的区别是安全加密的技术不同。
出于对互联网安全的考虑，中国一直强烈建议推荐WAPI作为一个独立的国际标准。
国手机的Wi-Fi功能之所以被取消，也正因为Wi-Fi协议并非中国大陆官方所认可。
是WAPI胜利还是Wi-Fi变相解禁
中国本打算于2004年6月1日起强制实施WAPI标准，但遭到了英特尔等美国公司乃至美国政府的抵制，直至2009年6月WAPI首次获美、英、法等10余个国家成员的一致同意，将以独立文本形式推进为国际标准。
很多业人士对2010年前的WAPI和Wi-Fi之争还记忆犹新。
2003年底，国家质检总局和国家标准化管理委员会发布公告，称自2004年6月1日起将开始强制实施WAPI标准。
此举随即遭到了英特尔等美国公司乃至美国政府的抵制，并威胁将停止在中国开展无线业务，声称与WAPI标准相比，西方公司更愿意采用它们自己的标准。
2004年4月22日，中美两国经过谈判，当时的中国国务院副总理吴仪表示，中国同意美方提出的要求，将不强制实施WAPI标准。
7月，中国向国际标准组织正式提交了WAPI提案，但之后中国的WAPI标准遇到了前所未有的阻击，WAPI标准成为国际标准一事被迫搁浅。
谁曾想，这一等就是5年，直至2009年6月，事情才又有了重大转机。
中国WAPI产业联盟公开确认，在2010年的国际标准组织ISO/IECJTC1/SC6会议上，WAPI首次获美、英、法等10余个国家成员的一致同意，将以独立文本形式推进为国际标准。
有专家将此事件视为“美方第一次开始履行‘推进WAPI成为国际标准’承诺的标志性事件”。
按照2010年工信部的最新政策，凡是加装WAPI功能的手机可入网检测并获进网许可证，原则是这类手机在有WAPI网络时可以使用WAPI接入，而搜索不到WAPI时，则可通过Wi-Fi进行无线网络接入，但纯Wi-Fi手机仍不能上市。
3、基站
基站定位的 大致原理为：
移动测量不同基站的下行导频信号，得到不同基站下行导频的TOA（TimeofArrival，到达时刻）或TDOA（TimeDifferenceofArrival，到达时间差），根据该测量结果并结合基站的坐标，一般采用三角公式估计算法，就能够计算出移动的位置。
实际的位置估计算法需要考虑多基站（3个或3个以上）定位的情况，因此算法要复杂很多。
一般而言，移动台测量的基站数目越多，测量精度越高，定位性能改善越明显。
观察到达时间差示意图
手机定位是指通过特定的定位技术来获取移动手机或终端用户的位置信息（经纬度坐标），在电子地图上标出被定位对象的位置的技术或服务。
定位技术有两种，一种是基于GPS的定位，一种是基于移动运营网的基站的定位。
基于GPS的定位方式是利用手机上的GPS定位模块将自己的位置信号发送到定位后台来实现手机定位的。
基站定位则是利用基站对手机的距离的测算距离来确定手机位置的。
后者不需要手机具有GPS定位能力，但是精度很大程度依赖于基站的分布与覆盖围的大小，有时误差会超过一公里。
前者定位精度较高。
此外还有利用Wifi在小围定位的方式。
基站定位主要应用于手机用户、GPS手持端等，像中国移动动感地带提供的动感位置查询服务;谷歌手机地图等各类手机地图软件中的粗略定位;和GPS配合产生的A-GPS等等都是利用基站定位来实现的。
一方面要求覆盖的围足够大。
另一方面要求覆盖的围包括室。
用户大部分时间是在室使用该功能，从高层建筑和地下设施必须保证覆盖到每个角落。
手机定位覆盖率的围，可以分为三种覆盖率的定位服务：
在整个本地网、覆盖部分本地网和提供漫游网络服务类型。
除了考虑覆盖率外，网络结构和动态变化的环境因素也可能使一个电信运营商无法保证在本地网络或漫游网络中的服务。
定位精度
手机定位应该根据用户服务需求的不同提供不同的精度服务，并可以提供给用户选择精度的权利。
例如美国FCC推出的定位精度在50米以的概率为67%，定位精度在150米以的概率为95%。
定位精度一方面与采用的定位技术有关，另外还要取决于提供业务的外部环境，包括无线电传播环境、基站的密度和地理位置、以与定位所用设备等。
定位、卫星定位、基站定位、手机定位
实际作用
卫星定位基站的建成，解决了由历史原因与落后的技术设备问题造成的“不同区域、不同精度”现象，从而实现了高精度统一的控制网，使得在任何地方的测绘精度均达到厘米级精度。
移动定位
随着用户需求的增加，移动定位技术受到越来越多的关注，推动了对移动定位技术的研究与测距技术的发展。
如何尽可能地利用现存网络资源，低成本地实现对用户的精确定位一直是研究的焦点。
实现移动定位主要有两大类解决方案，第一类是由移动站（MS）主导的定位技术。
单从技术角度讲，这种技术更容易提供比较精确的用户定位信息，它可以利用现有的一些定位系统，例如，在移动站中集成GPS接收机，从而利用现成的GPS信号实现对用户的精确定位。
但这类技术需要在移动站上增加新的硬件，这将对移动站的尺寸和成本带来不利的影响。
第二类是由基站（BS）主导的定位技术，这种解决方案需要对现存的基站、交换中心作出某种程度的改进，但它可以兼容现有的终端设备。
其可选用的具体实现技术主要包括：
测量信号方向（信号的到达角度，简称AOA）的定位技术、测量信号功率的定位技术、测量信号传播时间特性（到达时间，简称TOA；到达时间差，简称TDOA）的定位技术。
为了提高定位的精度，也可以采用利用采用上面数种技术的组合。
三、功能
1、确定每位学生是否在学校
2、在该同学上课时确定是否到教室
功能
实现效果
基本功能
对进入校园、图书馆与机房等身份识别
对学生上课时间地点进行验证
对校园图书馆自习室空座提示
对学生进出校园进行备注
允许多人登录
通信
能通过电脑和手机的双向登录
支持串口以太网等通信方式
管理
具有人员信息，出勤管理功能
具有人员管理功能，使用用户、管理用户
报警
对不能与时符合规定的学生进行通知警告
3、还能在学校寻找丢失的手机
4、当学生位置显示时若离老师近的还能帮助老师与时的传达班级文件
四、E-R图
五、数据库设计
1、全体学生
学号
父母
备注
2、个人
学号
课程名称
课程代码
是否已到
六、总结
此设计系统基本完成学校的教学安排，教学考勤，宿舍考勤以与课余学习地点安排的任务。
支持后期开发新功能。
对于学校集中式考勤管理，方便从学校到班级了解到学生到校情况，与时发现学生缺课情况，避免学校与家长由此引起的责任纠纷，同事也为学校解决学生校外事故提供法律上的依据；可以为家长提供辅助的教育信息服务
可以从开通的服务中得到分成；教育工作可以得到家长更好的配合，有利于提高教育质量；学校可以利用该系统作为学校师生的考勤系统，每月自动生成考勤报表，而无需另外安装考勤机。
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