第1章 系統概述

1.1 應用概述

涉密資產實時定位和追蹤系統（APS：Area Position System）是采用目前國際上最先進的ACTIVE RFID 技術的區域實時定位系統。該APS定位系統能夠及時、準確的將各個區域人員的動態情況反映到中心監控計算機系統，使管理人員能夠隨時掌握布控區域人員分布狀況和每個受控對象的運動軌跡，以便于進行更加合理的管理。當有突發事件時，管理人員也可根據該APS區域定位系統所提供的數據、圖形，迅速了解有關人員、涉密資產的位置情況，及時采取相應的控制措施，提高安全和應急工作的效率。

公司主營射頻識別領域中的2.4G遠距離讀寫器和各類有源電子標簽等。產品采用了當今最先進的 0.18uM 的微波芯片技術，使 RFID 的性能和原來的微波技術相比得到了本質的改進，徹底解決了遠距離、大流量、超低功耗、高速移動的標識物的識別和數據傳輸難題，而且成本較以往大大降低，同時也解決了中低頻電磁波技術感應距離短防沖突能力差的致命弱點。其各項技術指標在同類產品中居優，廣泛應用于各類人員、車輛、資產的遠距離身份識別、一卡通消費、防偽防盜、實時監控、跟蹤定位等。

第2章 設計思想和原則

2.1 系統設計的思想

APS區域實時定位系統涉及嵌入式技術、移動計算技術、無線射頻識別、計算機軟件、數據庫、數字通訊等方面。因此，在設計方案時，除了考慮其功能外，在穩定性、可靠性、抗干擾能力、容錯能力及異常保護等方面也進行了充分考慮。系統利用現有成熟的工業TCP/IP通訊網絡作為主傳輸平臺，相應的無線識別基站、RFID識別標簽等設備與系統掛接，通過區域實時定位管理專用軟件與主系統以標準的專用數據庫進行后臺數據交換從而實現區域目標的跟蹤定位和安全管理。系統總體設計主要體現在：

1） 實現布控區域目標進出的有效識別和監測監控，使管理系統充分體現“人性化、信息化和高度自動化”。

2） 為管理人員提供人員進出限制、考勤作業、跨區報警、安全監控、求助報警、合理調度等多方面的管理信息，一旦有突發事件，通過該系統立刻可以知道和回溯所有受控目標的位置和運動歷史情況，保證安全管理工作的高效運作；

3） 系統設計的安全性、可擴容性、易維護性和易操作性；

4) 輕松聯網，BS 結構，輕松實現更廣闊地域聯網監控。

2.2 系統設計特點

1） 高度自動化。系統能自動檢測受控目標經過受控區域的時間、地點信息，并自動實現對受控目標的考勤作業、統計及安全管理。

2） 成熟可靠的網絡通信系統。安裝在布控區域的無線識別基站，實時將采集到的信息通過TCP/IP通訊網絡傳送到中心集控系統，整個過程無需人為干預。

3） 完備的數據統計與信息查詢軟件。系統軟件具備專用數據庫管理系統，包括受控目標的信息采集和統計分析系統，考勤作業的統計與管理分析系統，顯示并打印各種統計報表資料，為高層管理人員的查詢與管理提供全方位的服務。

4） 系統的安全、穩定、可靠性設計。系統產品完全采用室外環境下全天候連續可靠工作設計。

5） 完善的異常情況（包括無效卡、失效卡、黑名單卡進入、未授權區域等）報警呼叫系統配置。

2.3 系統實現的主要功能

1）受控目標實時跟蹤監測及突發事件按鈕求助，位置自動顯示；

2）實時查詢、打印當前及某時間段受控目標數量、 活動軌跡及分布情況；

3）受控目標的考勤、統計、存儲、打印；

4）監測圖頁靜態和動態編輯作圖對用戶開放，支持多種圖形格式，鼠標和鍵盤均可操

作，全面支持實時多任務。在系統進行實時數據采集的同時，系統可進行記錄、顯示、查詢、

編輯、人工錄入、網絡通信等；

5） 系統中心站及網絡終端可以局域網方式聯網運行, 使網上所有終端在使用權限范圍

內都能共享監測信息和系統綜合分析信息、查詢各類數據報表；

6） 監控軟件具有很強的作圖能力, 并提供有相應的圖形庫, 操作員可在不間斷監測的

同時,容易地實現聯機并完成圖形編輯、繪制和修改；

7） RFID識別標簽采用納瓦級低功耗設計，重量輕，無須外部電源，有多種攜帶方式供

選擇。

整個系統將盡最大可能，保持用戶現有網絡系統與應用系統，并預留接口，可與現有應用系統或將來的應用系統結合，實現多方統一管理功能，減少或避免用戶重復投資。

2.4 系統建設的原則

系統建設包括軟、硬件兩方面。在軟、硬件的開發、采購、集成時，上海仁微電子科技有限公司保證遵循了以下原則：

1) 先進性

APS系統主要構建思想是利用射頻自動識別技術、嵌入式移動計算技術和軟件技術，構造一個覆蓋大范圍區域的產品智能追蹤系統，具備產品先進、成熟、性價比高等特點優勢。

2) 經濟性

在保證滿足技術要求的前提下，系統設計盡量采用性能價格比最佳的產品。系統的建設最大限度發揮原有部分設備的作用，如計算機網絡，設備、軟件等，最大限度上為用戶節省投資，保護已有的用戶投資。

3) 實用性

系統的建設完全符合本項目的應用需求和實際情況，突出實用性強，界面友好，操作簡單。

4) 擴展性

在系統方案中按照系統分析、統籌規劃的觀點對系統容量及網絡發展設想進行方案設計，既考慮到當前使用的易用性，更具有適當的超前性。

第3章 系統總體介紹

3.1 系統原理

APS實時定位追蹤系統通過RFID(電子標簽)的應用，以電子標簽作為目前最先進的標識碼，具備了不易破損、數據可靠、使用周期長、有效通訊距離長等特點，是替代條形碼、紅外線標識的最佳選擇。將其安裝在受控目標上，來作為目標的唯一標識進行追蹤和定位。

工作時，管理人員通過聯網的無線識別基站追蹤和定位目標。

3.1.1 電子標簽

簡單的講，電子標簽（RFID）技術是一種無接觸自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號及其空間耦合、傳輸特性，實現對靜止的或移動中的待識別物品的自動機器識別。

射頻識別系統一般由兩個部分組成，即電子標簽和閱讀器。應用中，電子標簽附著在待識別的物品、設備、人員上，閱讀器用于當附著電子標簽的待識別物品、設備、人員通過其讀出范圍時，自動以無接觸的方式將電子標簽中的約定識別信息取出或將特定的信息寫入，從而實現自動識別物品或自動收集物品標識信息的功能。

由于RFID不要求在標簽和閱讀器之間有光線通路，避免了其他自動識別系統（例如條形碼）的缺點。這保證了RFID系統可以用于惡劣環境，比如灰塵、泥土、高濕度、可見度差的環境。 RFID的最大優點是在上述惡劣環境下仍可以得到令人滿意的讀寫速度，在大多數情況下，可以在100毫秒之內響應。除此之外，RFID的讀寫是完全自動、全透明的，不需要手工掃描被追蹤對象，也不需要象其他接觸式標簽技術那樣，需要激活磁條閱讀器、IC卡閱讀器等。

3.1.2 RFID自動識別工作原理

RFID與短程通信設備組成的系統主要包含智能RFID，RFID的讀寫設備(Read-Write Units，簡稱RWU)兩部分，讀寫設備RWU和RFID之間的無線通信實現信息管理系統與RFID之間的信息交流。

讀寫設備RWU是RFID的讀寫控制器，由微處理器、安全模塊和微波通訊控制器和RS232、485、TCP/IP等通訊接口等組成，以短程通訊協議和微波無線傳遞手段，實現RWU與RFID的之間安全可靠的信息交換目的，RWU通過RS232、485、WIFI、GPRS、TCP/IP等與上位機連接，從上位機接收控制命令和數據并返回數據。

RFID是一種具有微波通信功能和信息處理、存儲功能的移動裝置。RFID內置一個小型的實時任務系統，完成RFID內部的存儲器、I/O、電源、通訊協議、密鑰、算法、命令協議處理等功能。

短程通信技術采用的無線通信協議，其核心是利用小功率微波天線覆蓋而構成的小區分割，并采用基于HDLC協議的時分多址和同步通信機制，通過設計相應的處理與控制軟件來實現RWU-RFID之間的雙向數據傳輸和信息交換。

3.2 系統的總體結構

根據系統總體功能及現場調研，涉密資產管理系統總體設計方案包括二部分，其一：樓層外涉密資產門禁管理系統，其二：樓層內涉密資產管理系統，兩部分相輔相成共同形成了完善的涉密資產管理體系。

3.2.1 樓層外涉密資產門禁管理系統

樓層外資產門禁設計圖

3.2.2 門禁管理系統工作原理

固定資產門禁管理系統是基于先進的射頻技術，每個移動的載體裝備有一個無線標識，在一樓電梯出入口（單位大門口）各安裝兩臺與無線標識相配套的識別基站（電梯出入口安裝纜試天線、單位大門口安裝定向性讀寫器），當無線標識接近識別基站一定的范圍內，識別基站會自動識別物品進出，并自動記錄下出入的物品所攜帶的無線標識ID號；若涉密資產未經授權，系統自動報警，防止涉密事件的發生。從而實現每個固定資產載體的出入都有嚴格的控制，同時保證了實際運行的高效和快速。

3.2.3 門禁管理系統功能

1） 防止被授權涉密資產非法帶出未經授權的區域，如：某涉密資產被授予權限為大樓內部使用，借用人員因故意或者無意將資產隨身攜帶到大樓以外時（又未經二次授權），讀寫器采集到相關信息并傳至后臺進行比對，激發報警裝置進行報警，防止出現機密泄漏；只有經過二次授權的固定資產才可帶出大樓，于此同時固定資產的相關信息（如：借用人、借用日期、出庫時間等）被自動記錄在數據庫中；

2） 單位領導或者單位職工只要隨身攜帶電子標簽，從門禁通過即可完成考勤功能（職工姓名、職務、上班時間等相關信息自動錄入數據庫），并可根據實際的需要打印周、月各個時間段的考勤報表；

3） 防止陌生人以種種名義闖入辦公大樓，以確保各種涉密資產及行政人員的安全；

4） 給經領導允許的參觀人員、外來商務人員等進行登記并配發臨時通行證。

3.2.4 門禁管理系統組成部分

1） 遠距離固定式定向讀寫器（一體機）、遠距離固定式纜試天線讀寫器

2） 遠距離有源（無源）電子標簽，作為臨時卡

3） PC服務器

4） 報警器

5） 涉密資產管理系統軟件

6） 發卡器，給臨時卡授權

3.2.5 門禁管理系統安裝拓撲圖

電梯口纜試天線安裝圖

單位門口定向天線安裝位置

3.3 樓層內涉密資產管理系統

樓層內涉密資產設計圖

3.3.1 樓層內涉密資產管理系統工作流程

樓層內涉密資產管理系統運用RFID技術，每個移動載體都裝備有一個無線標識，在機房內安裝一臺（或者多臺）與無線標識相配套的識別基站，使之所有固定資產都在識別基站的識別范圍內，識別基站會自動識別所有固定資產隨身攜帶的所有ID信息，并實時監管所有固定資產在位狀態。若涉密資產實現未經允許非法帶出，系統會隨時發送信息給監控中心并觸發報警，只有經過授權的合法固定資產，才能安全帶出，從而保證每個固定資產的安全。

3.3.2 樓層內涉密資產管理系統工作原理

1） 由識別基站設備掃描到無線標識，信號傳輸到服務器；

2） 管理員在服務器上通過涉密資產管理軟件管理員口令登陸管理平臺輸入固定許可，臨時許可或嚴禁攜帶出去的無線標識的編號，系統自動識別判斷；

3） 若服務器接收到系統設置為許可攜帶出門的無線標識，系統自動記錄其出入時間與卡號；

4） 若服務器接收到系統設置為嚴禁攜帶出去的無線標識，監控中心或者門口及其保密室報警器會長鳴，直至險情排除。

3.3.3 樓層內涉密資產管理系統功能：

1） 實時盤點，盤點人員點擊頁面刷新選項，讀寫器在幾秒鐘內將所有在位之固定資產全部清點完畢，并上傳之系統管理軟件告知盤點人員庫存資產的數量并可顯示借出資產的物理信息（借出時間、借出期限、借用人姓名、聯系方式等等），通過各個庫房的聯網機制，可以隨時了解本企業全國各地機房資產借入借出情況；

2） 區域定位，通過3臺以上讀寫器可以實現區域非精確定位。

區域定位詳解：目前關于RFID定位的主要技術問題如下：

◆ 定位環境的復雜性， RFID是一種以微波傳輸的技術，而波的發射具有不規律性，且傳輸很容易受到環境的影響，如反射，衍射，屏蔽等；

◆ RFID產品的技術特征，產品的識別距離問題，目前識別距離主要是通過調整讀寫器的信號接收范圍（讀寫器天線的增益）和方向(接收范圍，)。由于這兩個指標很難精確控制，所以在一定程度上限制了RFID定位技術的發展；

由于讀寫器的接收很難控制，所以我們是否考慮改變RFID電子標簽的天線增益來實現定位，從而進行模糊判斷。。

區域定位方案：

A B C為閱讀器，接收范圍為恒定，tag1 tag2 tag3 為同一參數且增益型標簽。增益自動可循環（分別為0db 1db 2db 3db）。在發射數據時候同時可發送本身的天線增益數據。

示意圖：

以圖示 tag1為例子，

當標簽增益最大為2db時，ABC閱讀器都能接收到信號

當標簽增益最大為1db時。AB閱讀器能接收到信號

當標簽增益最大為0db時，A閱讀器能接收到信號

由此可以通過軟件可計算出tag1最靠近A，即把tag1定位在A附近，實現區域型定位

以tag2為例子：

當標簽增益最大為2db時，ABC閱讀器都能接收到信號

當標簽增益最大為1db時，ABC閱讀器都能接收到信號

當標簽增益最大為0db時，B閱讀器都能接收到信號

同樣可以通過軟件可計算出tag2最靠近B，即把tag2定位在B附近.

此方案可以在一定程度上規避復雜的環境對RFID信號傳輸的影響，通過被多個閱讀器的識別次數及接收時候附帶本身增益來判斷實現區域定位。此技術能在一定程度上滿足部分需要對區域定位的需求，如：銀行鈔箱區域的監控，監控醫院特殊器械的位置擺放，涉密資產及人員的定位。。。。。

12