人员进出管理系统及其边界跨越判断的方法与流程

本发明涉及通信领域，特别是指一种人员进出管理系统及其边界跨越判断的方法。

背景技术：

随着智能化管理制度的逐步完善和信息化设施的不断更新，安全防范和控制的能力大大增强，例如，学校、监狱、政府部门、档案馆、大型厂区及智能小区等对于人员的进出管理具有较大的需求。

现有技术中通常采用射频技术RFID来实现人员的进出管理，其中，一种技术方案采用有源RFID产品，有源RFID产品主要工作频率采用微波单纯的2.4GHz，并采用RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示)定位技术实现区域定位，该种方法的缺点是：①场强对于环境有极强的依赖性，场强值容易随着环境变化而变化，这样就导致定位不准确；②安装调试时对于天线的安装位置、安装角度要求比较高，且还要进行信号范围的调试，使用环境不同，调试的参数也不同，没有统一的标准，这样就大大的增加了工程量，不利于市场的推广,以学校大门方案来说，每个学校的大门尺寸都不相同，所以每个学校的项目都需要调试。为了信号不被遮挡，天线一般都安装在门框上面，这样就会导致当门框高度大于门的宽度是调试信号比较困难，在调试过程中如果为了在整个门的范围内信号全覆盖，信号范围就必须大于门框宽度，这样门内门外的天线信号重叠区域比较多，在重叠区域的定位位置就会门内门外来回转换，导致误判，如果信号不全覆盖，则会出现信号盲区，在盲区就不能正确的进出门判读，也会出现误判。

现有技术中采用RFID技术的另一种技术方案采用半有源RFID产品，半有源RFID产品在低频125KHZ频率的触发下，让微波2.4GHz发挥优势，其中，2.4GHz用于无线数据传输，125KHz用来定位，用于实现区域定位，这种方法的缺点是：由于125KHz通信距离近，只有几米，这样就对安装位置要求比较高，现有一般安装于地面或者楼顶，安装于地面时为了美观需要将天线掩埋到地下，这样不仅衰减了通信距离，还增大了工程量，有些地面还不方便挖开，这样就极大的限制了应用环境。

除了采用上述RFID技术外，还有的现有技术采用GPS定位技术实现人员的进出管理，GPS信号定位精度比较低，只能达到米级，无法实现高精度定位的需求。

上述技术方案中，第一种技术方案存在稳定性差、可复制性差，从而导致调试工程量大的缺点；第二种技术方案依赖于施工环境，施工工程量大；第三种技术方案定位精度低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种设备成本低、调试工程量小、施工简便、定位精度高的人员进出管理系统及其边界跨越判断的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种人员进出管理系统，包括UWB锚点和若干能够与所述UWB锚点进行数据通信的待定位标签，所述UWB锚点连接有用于部署在门内的第一天线和用于部署在门外的第二天线，所述第一天线和第二天线对称设置在门的内外两侧。

上述的人员进出管理系统的边界跨越判断的方法，包括：

步骤1：UWB锚点获取待定位标签的当前位置和历史位置；

步骤2：UWB锚点根据待定位标签的当前位置与历史位置，判断待定位标签的进出门动作。

进一步的，所述步骤1包括：

当待定位标签距第一天线的距离小于待定位标签距第二天线的距离时，则UWB锚点认定待定位标签的位置位于门内；

当待定位标签距第一天线的距离大于待定位标签距第二天线的距离时，则UWB锚点认定待定位标签的位置位于门外。

进一步的，所述步骤1还包括：

仅当UWB锚点连续两次对待定位标签的位置认定结果相同时，才将该位置认定结果记录为待定位标签的当前位置，否则，不予记录。

进一步的，所述步骤2包括：

步骤21：判断待定位标签的当前位置与历史位置是否位于门的内外两侧，如果是，执行步骤22；如果否，执行步骤23；

步骤22：当待定位标签的历史位置位于门的外侧，则UWB锚点认定待定位标签进门；当待定位标签的历史位置位于门的内侧，则UWB锚点认定待定位标签出门，结束；

步骤23：UWB锚点认定待定位标签未发生进出门动作，结束。

本发明具有以下有益效果：

本发明中，采用UWB技术实现人员进出管理，UWB技术采用的是通过信号在空中的飞行时间来进行测距，测距精度能够达到30cm，本发明能够检测出待定位标签与UWB锚点的精确距离。

本发明只要一个具有双天线的UWB锚点即可，设备成本低。在系统的部署中，第一天线部署在门内，第二天线部署在门外，第一天线和第二天线对称设置在门的内外两侧。这样，第一天线和第二天线与待定位标签的测距长度，以及第一天线与第二天线的距离形成一个三角形。以第一天线与第二天线的距离作为该三角形的底边，第一天线和第二天线与待定位标签的测距长度为三角形的两条腰边，根据两条腰边的长度来判断在门内还是门外。具体实施时，当待定位标签与第一天线的测距长度小于待定位标签与第二天线的测距长度，则UWB锚点认定待定位标签位于门内；当待定位标签与第一天线的测距长度大于待定位标签与第二天线的测距长度，则UWB锚点认定待定位标签位于门外。

本发明与现有技术中的RFID技术的区域定位有很大的区别。包括：本发明不采用场强技术对待定位标签，因此不会受到环境的影响，提高了定位准确性；本发明不需要根据使用环境的不同对不同的参数调试，因此，不需要进行信号范围的调试，从而减小了本发明的调试工程量；本发明中的UWB技术可通信距离较远，系统各组成部分可以安装在相对较远的距离，部署位置的可扩展性大，因此，本发明对天线安装位置、安装角度要求不高，只需满足本发明的规定部署位置即可，施工简便。

此外，本发明中的定位精度能够达到30cm，相比于现有技术中的GPS定位技术，本发明能够实现高精度定位。

综上，与现有技术相比，本发明具有设备成本低、调试工程量小、施工简便和定位精度高的特点。

附图说明

图1为本发明的人员进出管理系统的应用原理图；

图2为本发明的边界跨越判断的方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本发明提供一种人员进出管理系统，如图1所示，包括UWB锚点和若干能够与UWB锚点进行数据通信的待定位标签3，UWB锚点连接有用于部署在门内的第一天线1和用于部署在门外的第二天线2，第一天线1和第二天线2对称设置在门的内外两侧。

本发明中，采用UWB(Ultra Wideband，超宽带)技术实现人员进出管理，UWB技术采用的是通过信号在空中的飞行时间来进行测距，测距精度能够达到30cm，本发明采用UWB技术能够检测出待定位标签3与UWB锚点的精确距离。

本发明只要一个具有双天线的UWB锚点即可，设备成本低。在系统的部署中，UWB锚点连接有第一天线1和第二天线2，UWB锚点图1中未示出，本发明中不需要对UWB锚点进行具体位置部署，只需满足UWB锚点能够与第一天线1和第二天线2进行数据通信即可，第一天线1部署在门内，第二天线2部署在门外，第一天线1和第二天线2对称设置在门的内外两侧。这样，第一天线1和第二天线2与待定位标签3的测距长度，以及第一天线1与第二天线2的距离形成一个三角形。以第一天线1与第二天线2的距离作为该三角形的底边，第一天线1和第二天线2与待定位标签3的测距长度为三角形的两条腰边，根据两条腰边的长度来判断在门内还是门外。具体实施时，当待定位标签3与第一天线1的测距长度小于待定位标签3与第二天线2的测距长度，则UWB锚点认定待定位标签3位于门内；当待定位标签3与第一天线1的测距长度大于待定位标签3与第二天线2的测距长度，则UWB锚点认定待定位标签3位于门外。

本发明与现有技术中的RFID技术的区域定位有很大的区别。包括：本发明不采用场强技术对待定位标签3，因此不会受到环境的影响，提高了定位准确性；本发明不需要根据使用环境的不同对不同的参数调试，因此，不需要进行信号范围的调试，从而减小了本发明的调试工程量；本发明中的UWB技术可通信距离较远，系统各组成部分可以安装在相对较远的距离，部署位置的可扩展性大，因此，本发明对天线安装位置、安装角度要求不高，只需满足本发明的规定部署位置即可，施工简便。

此外，本发明中的定位精度能够达到30cm，相比于现有技术中的GPS定位技术，本发明能够实现高精度定位。

综上，与现有技术相比，本发明具有设备成本低、调试工程量小、施工简便和定位精度高的特点。

另一方面，本发明还提供一种上述的人员进出管理系统的边界跨越判断的方法，如图2所示，包括：

步骤1：UWB锚点获取待定位标签3的当前位置和历史位置；

本步骤中，UWB锚点获取待定位标签3的当前位置，接着获取上一条定位位置，即为历史位置。如果没有历史位置，则UWB锚点保存待定位标签3的当前位置，然后重新获取待定位标签3的当前位置。

步骤2：UWB锚点根据待定位标签3的当前位置与历史位置，判断待定位标签3的进出门动作。

本步骤中，UWB锚点根据待定位标签3的当前位置与历史位置的对比，就能够分析得出待定位标签3的位置变化，具体的，如果待定位标签3的当前位置与历史位置相同，则UWB锚点认定待定位标签3没有发生位置移动；如果待定位标签3的当前位置与历史位置分别位于门的两侧，则UWB锚点就能够认定待定位标签3发生了进门动作还是出门动作。

与现有技术相比，本发明具有调试工程量小、施工简便和定位精度高的特点。

作为本发明的一种改进，步骤1可以包括：

当待定位标签3距第一天线1的距离小于待定位标签3距第二天线2的距离时，则UWB锚点认定待定位标签3的位置位于门内；

当待定位标签3距第一天线1的距离大于待定位标签3距第二天线2的距离时，则UWB锚点认定待定位标签3的位置位于门外。

本发明中，针对这种改进提供了一个具体的实施例：

如图3所示，人员进出管理系统的位置部署为：第一天线1为门内1，第二天线2为门外2，待定位标签3的为图中3，第一天线1和第二天线2距离门的垂直距离分别为a、b，第一天线1和第二天线2对称设置在门的内外两侧，即a＝b，第一天线1与待定位标签3的测量长度为c，第二天线2与待定位标签3的测量长度为d。这样，第一天线1和第二天线2与待定位标签3的测距长度，以及第一天线1与第二天线2的距离形成一个三角形。以第一天线1与第二天线2的距离作为该三角形的底边，第一天线1和第二天线2与待定位标签3的测距长度为三角形的两条腰边，根据两条腰边的长度来判断在门内还是门外。

定位判断方法：当c<d时，则UWB锚点认定待定位标签3位于门内；当c>d时，则UWB锚点认定待定位标签3位于门外，待定位标签3位于门外的情况如图1所示。另外，本实施例还可能出现c＝d的情况，则UWB锚点认定待定位标签3位于门口位置。

作为本发明的进一步改进，步骤1还可以包括：

仅当UWB锚点连续两次对待定位标签3的位置认定结果相同时，才将该位置认定结果记录为待定位标签3的当前位置，否则，不予记录。

本发明中，如果门内与门外的界限小于测距精度，并且待定位标签3的位置位于门内和门外的界限上，则UWB锚点的检测结果容易出现门内门外来回跳跃的情况，这样就会对UWB锚点的定位准确性造成干扰，为了保证判断的准确性，避免这种情况的出现，本发明中加入连续获取两条或者两条以上相同位置信息时才确定是在门内还是门外的条件，这样，如果UWB锚点连续两次对待定位标签3的位置认定结果出现了不同的情况(如判断门内或门外的结果来回跳跃)，则UWB锚点认定待定位标签3的位置位于门内和门外的界限上，则UWB锚点不予记录。因此，本改进中，提高了本发明位置定位的准确性。

本发明中，步骤2可以包括：

步骤21：判断待定位标签3的当前位置与历史位置是否位于门的内外两侧，如果是，执行步骤22；如果否，执行步骤23；

步骤22：当待定位标签3的历史位置位于门的外侧，则UWB锚点认定待定位标签3进门；当待定位标签3的历史位置位于门的内侧，则UWB锚点认定待定位标签3出门，结束；

步骤23：UWB锚点认定待定位标签3未发生进出门动作，结束。

本发明中，参照上述的步骤21-23即可判断出待定位标签3是否有进出门动作，以及待定位标签3发生进出门动作属于进门还是出门。本发明的判断方法简单，易实现。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。