区域可视化实时定位系统整体解决方案v22.docx
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区域可视化实时定位系统整体解决方案v22
可视化区域实时定位系统
（CO-EYETM电子复眼系统STD版）
整体解决方案
上海锐帆信息科技有限公司
目录
目录-2-
第一章系统概述-3-
1.1可视化区域实时定位系统V-APS-3-
1.2系统建设意义-3-
第二章锐帆简介-4-
2.1公司简介-4-
2.2荣誉和资质-4-
2.3产品技术优势-5-
2.4部分工程业绩-6-
第三章技术简介-9-
3.1室内实时定位技术比较-9-
3.2锐帆V-APS定位原理-10-
第三章可视化区域实时定位系统V-APS组成-12-
3.1系统设计-12-
3.2系统架构-13-
3.3系统组成-14-
第四章可视化区域实时定位系统V-APS硬件产品简介-16-
4.1电子监控基站（i-Radar）-16-
4.2区域控制哨兵（i-Guard）-16-
4.3人员超薄定位标识（i-Tag）-17-
第五章可视化区域实时定位系统V-APS软件平台-18-
5.1管理软件主要功能-18-
5.2管理软件平台界面-19-
第一章系统概述
1.1可视化区域实时定位系统V-APS
可视化区域实时定位系统主要面向国防领域、军工领域、金融领域、政府涉密领域等高档、高安全性场所，对特定区域内所有动态、静态目标（包括人员、车辆、装备、重要物资、设施等），实现全区域全天候的可视化区域定位追踪和监控。
通过建设在机房的可视化定位追踪监控平台，以布控区域矢量电子地图为基础，一体化实时主动式监控所有受控目标的位置、轨迹、状态、报警、以及对指定目标的实时视频跟踪，为高档、高安全性需求场合提供了超乎以往的安全监管体验。
可视化区域实时定位系统（V-APS：
VisualAreaPositionSystem）是采用目前国际上最先进的ACTIVERFID技术的区域实时定位系统。
该APS定位系统能够及时、准确的将各个区域人员及设备的动态情况反映到中心监控计算机系统，使管理人员能够随时主动掌握布控区域人员、设备的分布状况和每个受控对象的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。
当有突发事件时，管理人员也可根据该APS区域定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的控制措施，提高安全和应急工作的效率。
V-APS系统是集安全控制、人员考勤、跟踪定位、日常管理等一体的综合性运用系统。
也是国内技术最先进、运行最稳定、设计最专业化的区域实时定位系统。
这一科技成果的实现，将为企事业单位和机要单位的安全生产和日常管理上台阶以及事故急救带来了新的契机。
1.2系统建设意义
⏹一切尽在掌握中，保证了平时及紧急状态下指挥的高效、准确、及时；
⏹使得各类重要安全场所内的安全防范水平达到一个崭新的高度；
⏹极大提高了应对突发事件的响应能力、指挥能力、调度能力、保障能力；
⏹使得各类重要安全场所的建设和管理发生质的飞跃，在新形势下，以创新的技术和理念来应对各种挑战，展现出高科技化、信息化、全现代化的管理水平。
第二章锐帆简介
2.1公司简介
上海锐帆也是国内最早从事有源RFID、无线传感网和实时定位系统安全产品的专业厂商，在安全和涉密领域的RF定位识别和监控新兴市场上处于领先地位。
上海锐帆由4名工学博士领衔的核心专业研发团队，拥有完全自主知识产权的i-CollectedTM创新无线识别和定位技术是最新、独创的专利技术，融合了射频领域和数字技术中的多种领先科技，采用独特的软件无线电技术、微功耗技术、防碰撞技术、光学检测技术、应答协议、局域激活的空间访问技术等专利组合。
i-CollectedTM技术创建了高性价比的自动识别解决方案，使得上海锐帆的无线自动识别和实时定位安全系统产品已经成功应用到诸多领域。
上海锐帆拥有三十五项发明专利技术，四项软件产品著作权。
2.2荣誉和资质
上海锐帆在无线识别和实时定位安全产品领域的不懈努力和不断突破，得到了国家和权威机构的认可：
⏹2004年荣获入选上海市科技登山计划重点单位；
⏹2005年荣获上海市火炬计划；
⏹2006年获得公安部交通安全检测中心检测和认证；
⏹2006年代表中国在巴黎国际发明展览会上荣获两项金奖；
⏹2006年荣获上海市科技启明星单位；
⏹2007年获得无线电委员会专业无线电检测实验室检测和认证；
⏹2007年荣获国家安全生产科技进步三等奖；
⏹2007年获得公安部安全防范产品检测中心检测和认证；
⏹2007年荣获国家科技部创新基金计划；
⏹2008年获得中国人民解放军安全测评中心检测和认证，荣获军密C+级认证；
⏹2008年入选上海市军民两用科技攻关计划；
⏹2009年获得国家保密局信息安全测评中心检测和认证；
⏹2010年获得国家密码管理局商密产品销售许可资质；
2.3产品技术优势
作为国内领先的基于物联网的实时定位和追踪系统核心供应商，上海锐帆的专用产品和系统具有明显的优势：
1．绿色无污染的工业级长距离无线识别产品
使用国家无线电委员会许可的无线识别开放频段，电磁辐射是手机设备的百万分之一，是蓝牙设备的千分之一，等同于自然界的绿色电磁环境，得到国家无线电委员会权威检测机构认证；识别距离从0～10米，可在线动态控制，满足不同应用的要求。
2．99.999%的一次识别率和高可靠性
采用i-Detected专利识别算法，达到10的负11次方识别误码率和同时识别超过1000张标识以上的防冲突特性，造就了工业级产品“五个九”的高可靠性保证。
3．精益求精的产品一致性保证
所有产品均通过锐帆SinCurrate一致性平台的严格校准和检验才能出厂。
4．基于数论的SecGuard专利安全协议
锐帆SecGuard无线识别安全协议用来在低资源低功耗下阻止恶意的标识信号发现、空中窃听、标识跟踪、标识复制、信息篡改、拒绝服务攻击等安全问题。
非专业的无线识别厂商通常采用明码传输标识信号，没有任何安全手段，其无线识别产品和系统就象未采用任何防护手段的计算机一样容易受到非法或恶意攻击而崩溃，尤其是极易被仿制。
5．5～10年的单电池长寿命保证
基于锐帆引以为豪的独特纳瓦级超微功耗和超长寿命设计，所有产品在均采用单电池解决方案下，提供5～8年的一次电池长寿命质量保证。
6．锐帆i-Collected迅德高速移动识别技术
i－Collected迅德高速移动识别技术能充分满足对高达时速220公里的多目标准确识别。
7．完全面向工程化的设计
锐帆产品采用面向工程应用化的设计理念，识别设备具有精确的定向性控制，标识采用全向性设计，这使得对无线标识的安装方式没有局限性，保证了应用中的灵活性、方便性和可靠性。
8．超强的设备即插即用、远程可管理性和二次开发平台支持
锐帆无线识别基站具有完全的联网和远程管理功能，支持组网、自适应控制、在线下载、在线升级、自动诊断和报警等功能，让客户享受即买即用、即插即用的便利。
同时，锐帆免费为客户提供强大的二次开发平台和全方位的服务支持。
2.4部分工程业绩
国防安全领域：
⏹解放军保密委员会技术安全研究所
⏹国家信息安全技术中心
⏹总参一部
⏹总参二部
⏹总参三部
⏹空军装备部
⏹海军装备部
⏹成都军区
⏹南京军区
⏹兰州军区
⏹武警总部
⏹武警机动三师
⏹航天科技集团运载火箭研究院
⏹核工业部核九院
政府安全领域
⏹中国银行要客管理系统
⏹工商银行数据中心人员实时定位系统
⏹上海证券交易所数据灾备中心实时定位系统
⏹贵广铁路隧道人员定位系统
⏹上海市城市餐厨垃圾收运全程实时监控
⏹上海地铁隧道工程人员定位
⏹上海市市南供电公司人员定位
⏹上海浦东危险品车辆监控
交通物流安全领域
⏹齐齐哈尔市机动车管理
⏹绵阳公交集团
⏹苏州公交集团
⏹兰州铁路局
⏹中远物流COSCO
⏹上海国际港务集团SIPG
⏹烟台港务集团
矿山安全领域
⏹北京昊华集团
⏹双鸭山煤矿集团
⏹鸡西矿业集团
⏹平顶山煤矿集团
⏹安源煤矿集团
⏹新疆地煤
⏹陕西榆林地煤
生产制造安全领域
⏹西门子（Siemens）PTD输配电集团中国有限公司
⏹西门子发电集团中国有限公司
⏹INTEL浦东CPU工厂
⏹巴斯夫（BASF）（中国）有限公司
⏹霍尼韦尔自动化集团
⏹太原重型机械集团
⏹捷安特（GIANT）中国有限公司
⏹格拉默（Grammer）车辆内饰有限公司
⏹威士纺织机械有限公司
第三章技术简介
3.1室内实时定位技术比较
随着无线通信技术的成熟和发展，带动了新兴无线业务的出现，越来越多的应用都需要自动定位服务。
为解决自动定位的问题，基于卫星通信的全球定位系统（GPS：
GlobalPositionSystem）出现了，其良好的定位精度解决了很多军事和民用的实际问题。
但是，当需要定位的物体位于建筑物内部，如办公大楼内，其定位精度就明显下降了。
因此，必须研究新的室内定位技术以弥补GPS的不足。
目前，常见的技术有红外技术、IEEE802.11为代表的无线局域网技术、超声波技术和RFID技术。
✧红外技术：
Olivetti研究室（现在为AT&TCambridge研究室）研制的基于红外技术的有源标签可以用于室内物体的定位，但是它要求物体必须和红外线阅读器必须成一条直线，且定位距离太近，因而限制了其继续发展。
✧IEEE802.11：
基于无线局域网的定位系统，在一定的区域内安装适量的无线基站，根据这些基站获得的待定位物体发送的信息（时间和强度），并结合基站所组成的拓扑结构，综合分析，从而确定物体的具体位置。
这类系统可以利用现有的无线局域网设备，仅需要增加相应的信息分析服务器以完成定位信息的分析，但是其定位精度一般只能达到数米范围。
✧超声波技术：
CricketLocationSupportSystem和ActiveBatlocationsystem是目前成功使用的两个系统，它们都利用了类似蝙蝠测距的原理，可以实现最高精度到9cm的测距精度。
但是这类系统通常是用到测量领域，来作为点对点测距手段，而且成本太高，无法完成对一个平面的有效识别和定位。
✧RFID：
以上海锐帆的V-APS（VisualAreaPositionSystem）区域精确定位识别系统为代表。
V-APS系统利用接收信号的网络拓扑方位和强度信息，建立三维空间模型，计算其位置信息。
除上述技术外，围绕微雷达技术和UWB技术的研究也在进行中，但同时兼顾定位精度高和系统价格低的室内定位方案只有RFID，所以目前室内定位技术的研究都围绕着它展开。
移动目标的定位技术主要可以划分为两大类：
基于移动设备的方法和基于网络的方法。
前者主要是由移动设备根据当前和以前与它通信的参考基站信息，计算出自身的位置，其最典型的应用是在GPS系统中；而后者是网络根据其参考基站和移动设备通信的信息（时间和信号强度等），结合网络的拓扑结构计算出移动设备的位置，实现定位。
在RFID应用中，出于功耗方面的考虑，电子标签不能成为定位的主动方，所以基本上都采用基于网络的方法。
3.2锐帆V-APS定位原理
在短距离无线定位的算法有多种，例如到达时间算法、到达角度算法、接收信号强度算法和网络拓扑分析法等：
✧到达时间算法：
根据信号到达移动物体（或者基站）的时间来判断移动物体的距离。
由于实在室内，如果需要定位精度在1米左右，那么必须时间测量的精度必须要到3.3ns（使用电磁波的话），对于设备的要求太高。
✧到达角度算法：
该算法借助电磁信号的方向信息，计算出其发射设备的位置。
该系统硬件构成复杂，需要可移动的天线或者是天线阵列。
✧接收信号强度算法：
该算法是根据电磁波的强度随着其传输距离增长而减小的原理而设计的，但是电磁波的强度容易受到自然环境（湿度、光照等）、物体放置位置等诸多因素的影响，所以必须采用一些辅助方法来校正上述因素的影响。
✧网络拓扑分析法：
根据接收到移动设备信号的基站位置和相关的时间信息，结合网络的拓扑结构，综合地分析移动设备的方位。
该系统需要建立一个网络拓扑（即基站排放位置）的数据库，用于定位搜索。
上海锐帆最先进V-APS系统是综合接收信号强度算法和网络拓扑分析法进行设计。
V-APS定位系统如图1所示，整个系统包括定位服务器、阅读器、参考标签和移动标签等。
定位服务器用于存储阅读器分布的拓扑图以及移动标签运动的历史资料，并完成移动标签的位置分析。
阅读器负责与移动标签、参考标签通信，收集通信中的相关信息，并传递给定位服务器。
参考标签和移动标签是同一类电子标签，只是用途上有所区别，参考标签安装在室内的固定位置，而移动标签则安装在移动物体上。
V-APS定位系统的工作原理如下：
安装有移动标签的物体在室内移动，电子标签按照一定的时间间隔向在它位置附近的阅读器发送信息，阅读器对其信息进行处理（单端分析）之后，将结果发送给定位服务器。
服务器根据当前与移动标签通信的阅读器的位置和“单端分析”结果，初步确定移动标签可能出现的位置，再结合存储的移动标签运动的历史资料，作出最终的判决。
图1RFID定位系统
单端分析主要完成距离测定。
根据接收信号强度算法的原理，阅读器分析其RSSI（接收信号的强度），来确定移动标签和自身的距离。
由于信号强度受周围环境影响很大，因此仅根据移动标签的RSSI无法确定其真实距离。
为解决上述问题，必须借助于参考标签。
阅读器首先和周围的参考标签通信，根据参考标签信号的RSSI和参考标签与阅读器自身的实际距离，计算出当前环境的环境加权系数，然后根据移动标签信号的RSSI计算出“理想距离”，并利用环境加权系数对理想距离进行校正，获得“理论距离”。
由于信号的强度，不仅受固定的环境影响（如固定的物品放置和建筑物的外形等），还受到移动的物体影响（如手推车，人或者其他运动的物品等），因此，获得理论距离后必须进行可靠性校验，使其成为实际中可能出现的合理数值。
可靠性校验的结果才是“单端分析结果”。
单端分析结果传送到定位服务器后，服务器首先根据阅读器的位置，绘制区域图。
如图2所示，以阅读器的为圆心，单端分析结果为半径画圆。
根据当前与移动标签通信过的所有阅读器传来的信息画圆，最终这些圆的交集就是移动标签出现的位置。
与阅读器中的信息处理一样，大多数情况下，在确定最终位置之前，定位服务器需要对移动标签的运动历史做一些比较（基于标签运动轨迹是连续的假设），防止出现位置的误判。
图2区域图
第三章可视化区域实时定位系统V-APS组成
3.1系统设计
精确定位距离控制设计
平面精确定位设计
V-APS系统设计的技术优势：
⏹无论在定位终端上还是系统网络平台中都无需大量的定位计算能力，因此对整个系统的计算能力没有要求；
⏹定位效率高，系统定位响应速度高；
⏹不受系统容量（定位终端数量）限制，系统规模的伸缩性好，系统性能不会随着定位终端数量增加而下降；
⏹在建筑物内部不受实际环境的影响，尤其是对于无线系统而言，这具有巨大的部署实施优势，可标准化建设；
⏹可在大型建筑物室内定位中达到房间级的定位精度要求，是建筑物内部无线定位中真正可实用的系统；
⏹可轻松满足精度在1米以内的高响应高精度定位要求，并且具有极为灵活的按需平滑升级和扩容能力，满足用户预算和分布建设需要。
3.2系统架构
可视化区域实时定位系统V-APS架构图
3.3系统组成
系统组成：
✧定位网络基础设施
⏹电子监控基站
⏹区域控制哨兵
✧无线定位标识
✧实时定位系统中间件
✧实时定位引擎
✧基于3D电子地图的CO-EYE可视化定位软件
定位网络基础设施
主要由电子监控基站和区域控制哨兵两种类型设备组网构成。
电子监控基站主要完成对定位区域内无线定位标识的全信号覆盖和自动采集，需要在定位区域内进行布点覆盖，通信采用以太网接口和外接电源线；
区域控制哨兵主要完成对无线定位标识进行位置测定和精确区域控制，固定安装在固定区域的通道。
区域控制哨兵只需要外接电源，不需要通信线。
无线定位识别标识
安装在受控目标上，如人员或设备，用于系统进行识别和定位追踪。
实时系统中间件
采用SOCKETSERVER，用于实时接收和处理10000台以内的电子监控基站传来的海量数据，管理所有电子监控基站建立的动态SOCKET连接，监控所有的电子监控别基站和定位哨兵的设备状态；
向实时定位引擎和基于3D电子地图的可视化管理软件提供处理后的实时数据，接收可视化管理软件发出的控制指令；
向第三方联动系统（如视频监控系统等）输出定位系统产生的实时映射告警数据，实时接收第三方联动系统（如设备状态管理和监控）输入信号并提供给基于3D电子地图的可视化管理软件进行组态联动显示。
实时定位引擎
是基于3D电子地图的可视化管理软件的一个核心组件，对定位网络基础设施传送来的多种基础数据，通过独特的定位专利算法综合接收信号强度算法和网络拓扑分析法完成对受控目标进行环境位置分析和计算，以产生精确可靠的位置信息。
基于3D电子地图的可视化管理软件
基于矢量化的3D电子地图进行区域范围和广域范围的定位追踪和监控一体化平台，采用先进的JAVA技术开发平台，基于MySQL数据库；可跨平台适用于不同的操作系统（例如Windows、Linux）。
软件运行使用浏览器/服务器（B/S）结构，无需安装客户端程序，用户可使用IE5.0以上浏览器操作。
第四章可视化区域实时定位系统V-APS硬件产品简介
4.1电子监控基站（i-Radar）
●0~100米范围对定位标识等目标进行识别和监控；
●i-Detector加密计算与认证，使用频道隔离技术，支持625个/秒的防冲突特性；
●支持联机和脱机两种工作模式，具有内部RTC，带6个本地I/O接口；
●具备本地存储单元，最大支持512K字节存储容量，支持固件在线升级；
●支持以太网/工业485总线组网；
●抗干扰和防雷设计，满足工业环境要求，防护等级：
IP65；
4.2区域控制哨兵（i-Guard）
●安装在定位区域内或通道上，对目标进行区域定位和控制；
●360度无盲区监测，有效作用半径0～5米范围；
●支持非工作状态的休眠模式和快速唤醒启动的模式；
●先进的防碰撞技术，支持多目标激活；
●场强可测量，且作用距离可控；
●抗干扰和防雷设计，满足工业环境要求；
4.3人员超薄定位标识（i-Tag）
●全球最轻薄的无线定位标识，2.88mm厚度；
●完全符合ISO18000-4规范，采用先进的ActiveRFID射频识别技术；
●0～5米范围内准确识别；
●全方向高速识别，最高识别速度可达80公里/小时；
●基于HDLC的时分多址和同步通信机制；
●全球唯一识别编号，加密计算与认证，确保数据安全；
●最大支持512个信道，使用频道隔离技术，多个标识互不干扰；
●先进的i-Detector防碰撞技术，最大支持625个/秒的防冲突特性；
●独特的纳瓦级超低功耗设计，电池寿命大于1年，可更换电池；
●标准信用卡大小，超轻便设计，方便佩戴于人员身上；
●高温改性ABS封装，抗高强度跌落与振动；
●可兼容智能一卡通系统；
第五章可视化区域实时定位系统V-APS软件平台
管理软件平台是基于矢量化的电子地图进行区域范围和广域范围的定位追踪和监控一体化平台，采用先进的JAVA技术开发平台，基于SQLServer数据库；可跨平台适用于不同的操作系统（例如Windows、Linux）。
软件运行使用浏览器/服务器（B/S）结构，无需安装客户端程序，用户可使用IE5.0以上浏览器操作。
5.1管理软件主要功能
⏹全区域实时报警监控
⏹基于3D矢量地图的可视化操作
⏹电子地图组态
⏹电子围栏设置
⏹支持鹰眼监控模式
⏹非授权状态触发实时报警
⏹主动触发实时报警
⏹越界实时报警
⏹系统自防御实时报警
⏹及时信息告警通知
⏹全区域自动盘点和统计
⏹实时轨迹追踪和回放
⏹设备网络管理功能
⏹视频联动支持
⏹危险行为分析
⏹统计报告
⏹安全机制，备份管理
⏹日志管理
5.2管理软件平台界面
如有需要可支持电子地图3D矢量图形界面
监控软件平台界面（带2D电子地图可视化定位）
图表支持实时追踪（3D电子地图）
图表鹰眼监控模式
图表历史轨迹回放
图表地图组态-部署基站
升级会员 