2005年12月,监狱使用智能跟踪定位系统是一个新课题。AeroScout和Alanco基于两家公司宣布开发行业Wi—Fi无线局域网RFID标签跟踪系统,并在欧洲监狱试用。目前,中国监狱还没有开发出完整的智能跟踪定位系统,但西方发达国家和台湾经常听到假释罪犯和个人保安处罚的电子枷锁。
跟踪和定位人员和移动物品的方法有很多,GPS(全球卫星定位系统)是使用最广泛、最常见的定位方式,特别适用于交通工具和人迹罕至的野外操作人员的定位;近两年开发的手机定位系统利用手机与机站不间断通信的特点,实现人员定位跟踪。中国联通已经开始了这项业务;无线局域网(WLAN)定位是一种新的定位方式,通过接收信号的强度、角度、时间和典型的三角算法,利用无线接入点(节点)的密度来确定移动目标的位置,目前目前的发展IEEE802.基于11系列标准的无线局域网定位系统IEEE802.15.4标准的Zig-Bee无线智能传感器网络技术(WSN—WirelessSensor-Networks)定位方法;无线射频识别卡;(RFID)定位是一种经济、准确的定位方法,目标定位采用射频标签与读头(阅读器)的通信联系,局域网采用(LAN)或无线局域网(WLAN)实现定位指示。我国煤矿井下人员安全管理体系已采用RFID定位方式。
监狱人员定位跟踪系统必须基于纠正罪犯的需要和可能性。首先,人机不能分离,以确保配备的跟踪器随身携带。一旦与身体分离,立即报警;第二,定位准确。监狱的安全性要求定位的准确性很高。墙外lm和内1m是两个世界,定位不准确会失去定位的意义;第三,功能齐全。人员和其他移动目标的定位是跟踪定位系统的基本功能,监狱要求跟踪定位系统还应具有及时报警功能(被动报警)、罪犯超警区主动报警功能等。;第四,投资少,运营成本低,投资和运营成本过高会阻碍跟踪定位系统的推广。
基于上述要求,GPS定位和手机定位显然不适用于罪犯分子的监狱定位。一是不方便携带,人机不可分割难以实现;二是投资运营成本高,监狱难以承受;第三,定位精度不高。虽然手机定位声称定位精度在5米以内,但实际误差在15米~50米之间,GPS虽然精度在2米以内,但无论是手机定位还是手机定位GPS定位,仅限于平面定位,不能解决三维建筑人员的准确定位,如楼层。因此,在目前的技术条件下,监狱更适合矫正人员和罪犯的人身定位WLAN或WSN定位和RFID两种定位方法。
一、RFID跟踪定位系统
(一)RFID介绍基本情况
RFID,是无线射频识别技术(Radio Frequency Identifi.cation)英文缩写是一种非接触式自动识别技术,利用射频信号与空间(电磁或电感)耦合传输特性实现被识别对象的自动识别。它包括电子标签(应答器,Tag)和读器(读头,Reader)两部分。阅读器还包括读头和天线,许多阅读器将天线和读头模块集成和读头模块。在实际应用中,电子标签附着在被识别对象的表面或内部。当带有电子标签的被识别对象通过读者的可识别范围时,读者会自动读取电子标签中约定的识别信息而不接触,从而实现自动识别对象或自动收集对象标志信息的功能。RFID目前已广泛应用于商品零售、仓储管理、生产线控制、动物识别、运输、军事物质跟踪等领域。我国铁路系统得到充分利用RFID用于列车运行控制和车厢调度的系统。
RFID,根据是否有自动供电,可分为有源系统和无源系统,自带电源为有源系统,无电源由读者发射的电磁场激发能量启动;根据数据调制,可分为主动、被动和半主动。主动射频系统用自己的能量向读者发送数据。有源系统是主动的,被动的是利用读者的载波调制自己的信号。无源系统属于被动式,半主动式是指电池本身,只在标签内部电路中发挥作用,数据发射仍由读者能量场激活,通过反向散射调节传输;按标签工作频率分为低频(30-300KHz)、高频(3—30MHz)、超高频(300MHz以上如433HZ)和微波(2.4GHz以上)系统频率越低,成本越低,读写距离越短,反之亦然;根据标签的可读性,分为只读标签、读写标签和多读标签;根据标签中的数据存储容量,分为识别标签和便携式数据文件。前者只起识别作用,后者存储大量数据,可用于用户编程。
(二)RFID人员定位系统的工作原理
阅读器密集在定位区,每个需要定位的人员都配备了RFID当持卡人进入读写区域时,射频标签将定期自动与读者传输数据并进行确认。每个读者都连接到局域网,通过应用软件进行计算机处理,实时反映人员的位置和运动轨迹,如电子地图、统计表格、约定的文本信息显示等。
(三)监狱RFID硬件要求定位系统
1.配备RFID卡。RFID卡应选择远程阅读的超高频或微波系统。每个标签应提前写入指定数据,以便计算机能够识别相应的持卡人身份。所有需要定位的人员必须随身携带。对于监狱,必须采取强制措施和适当措施RFID卡片与罪犯的身体不可分割,如果可以镶嵌在表带式装置中,系在手腕或脚踝上。
2.安装足够数量的阅读器。阅读器的数量应能够满足定位计算的需要,并确保有三个以上的阅读器可以阅读定位区域的射频卡。阅读器太少,会出现通信盲区,导致定位不准确。阅读器的天线和发射功率应尽可能大,以确保阅读器与射频卡之间的通信能够在较远的距离顺利实现,从而减少阅读器的数量。阅读器安装尽可能牢固,自身及其供电、数据传输设施不易损坏。
3.满足通信需求的网络。所有阅读器可以通过多串口卡直接连接到附近的计算机,并在本地化处理后连接到局域网;或者通过特殊数据处理中间件进行本地化过滤,然后直接连接到局域网(有线或无线)。阅读器通信数据必须汇总到服务器使用特殊软件进行集中处理,以实现人员和移动项目的定位。
(四)监狱RFID腕带定位系统的性能要求
监狱RFID腕带跟踪定位系统的性能在很大程度上取决于应用软件中的程序设计。软件设计必须提前满足以下要求:
1.人员查询功能。实现各种情况的实时动态查询和历史查询。根据授权,您可以查询谁在哪里,谁在哪里,何时何地,何时何地,何时何地,不仅可以反映罪犯是否按照规定的路径行走和停留,与谁联系,检查犯罪分子完成劳动作业、遵守规章制度、诚信程度等改造表现;还可以检查值班警察是否按规定巡逻,何时与犯罪分子交谈或与犯罪分子接触,以及紧急情况后的可追溯性调查。
2.电子地图显示功能。可以在电子地图上显示所有射频卡的位置,点击或划定一定范围后立即显示每个射频卡所代表的人员身份;显示受限人员的活动范围;显示任何人员不得参与的禁区范围;查询过去一段时间内的行径路径;显示各种报警信号和相应人员。地图本身还应具有放大、缩小、中央移动、标尺测距、保存和打印等功能
3.报警和提醒功能。系统可设置禁区范围,确保持卡人立即报警即报警;设置犯罪活动范围,确保犯罪活动超出范围后立即报警;设置值班警察在不同时间段点名检查的线路,警察不履行职责,设置任何持卡人长时间无活动或活动范围明显小于应有范围(休息时间除外),防止卡丢弃、非法睡眠、人员伤害等。;设置标签不报警,以便及时更换;设置非指定标签发出的射频信号被读者识别,以查明信号源。如果报警信号能与监控系统、现场广播或对讲系统联动,效果会更好。
由于利用RFID作为监狱人身定位系统,一般为无源系统(煤矿地下定位系统采用有源系统,安装在安全帽上,与矿灯电源连接),距离短,需要安装大量阅读器或大功率发射天线,增加投资成本;无源RFID对方向性要求高,信号接收灵敏度差,影响通信和定位效果。有鉴于此,基于433HZ频率的RFID无线智能传感器网络技术(WSN)跟踪定位系统应运而生。