1、_一Refine TechnologiesRFID區域實時定位追蹤系統解決方案建議書上海銳帆信息科技有限公司2007年02月目錄第 1 章系統概述 31.1 應用概述 3第 2 章設計思想和原則 32.1 系統設計的思想 32.2 系統設計特點 42.3 系統實現的主要功能 42.4 系統建設的原則 5第 3 章 系統總體介紹 63.1 系統原理 63.1.1 電子標簽 63.1.2 RFID 自動識別工作原理 63.2 系統的總體結構 73.3 系統的功能 83.4 系統性能特點 93.5 有源電子標簽 103.6 無線識別基站 123.7 手持式 PDA 電子標簽讀寫器 13第 4 章 系

2、統配置標準 144.1 系統配置原則 144.2 系統主要支撐環境 144.3 系統主要硬件 14系統主要應用軟件 15Reline TechriDlDgiBsRFID區域實時定位追蹤系統解決方案建議書第1章系統概述1.1應用概述區域人員及設備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及設備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、設備的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調度管理。當有突發事件時，

3、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。區域人員及設備實時定位和追蹤系統是集安全控制、人員考勤、跟蹤定位、日常管理等一體的綜合性運用系統。也是國內技術最先進、 運行最穩定、設計最專業化的區域實時定位系統。 這一科技成果的 實現，將為企事業單位和機要單位的安全生產和日常管理上臺階以及事故急救帶來了新的契機。上海銳帆信息科技有限公司是國內領先的專業從事電子標簽(RFID)產品及短程通信設備研發、設計、供貨和技術服務的高科技企業。上海銳帆信息科技有限公司完全自主知識產權的i-CollectedTM創新技術是

4、最新、獨創的專利技術，融合了射頻領域和數字技術中的多種領先科技，采用獨特的軟件無線電技術、微功耗技術、防碰撞技術、應答協議、局域激活的空間訪問技術等專利組合。i-CollectedTM技術創建了高性價比的電子標簽解決方案，能充分滿足高速發展的RFID物品自動識別需求。上海銳帆的電子標簽產品已經成功應用到集裝箱自動識別、車輛自動識別、人員追蹤、軍隊可視化物流等諸多領域。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

5、護等方面也進行了充分考慮。系統利用現有成熟的工業485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

6、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485 工業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

7、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）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，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?。?）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

8、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，上海銳帆信息科技有限公司保 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

9、 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

10、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上，閱讀器用于當附著電子標簽的待識別物品通過其讀出范圍時，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

11、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（

12、Read-Write Un its，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/無線/GPRS與上位機連接，從上位機接收控制命令和數據并返回數據。上海銳帆信息科技有限公司 電話：021- 54263705/06/07傳真：021 54263709網站：P6RFID區域實時定位追蹤系統解決方案建議書0Refine Te

13、chriolo>giHfr£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系統的總體結構系統方案Applications上海銳帆信息科技有限公司 電話：021- 54263705/06/07傳真：021 54263709網站：P7RFI

14、D區域實時定位追蹤系統解決方案建議書上海銳帆信息科技有限公司 電話：021- 54263705/06/07傳真：021 54263709網站：P#RFID區域實時定位追蹤系統解決方案建議書LAN系統網絡結構上海銳帆信息科技有限公司 電話：021- 54263705/06/07傳真：021 54263709網站：P#RFID區域實時定位追蹤系統解決方案建議書上海銳帆信息科技有限公司 電話：021- 54263705/06/07傳真：021 54263709網站：P#RFID區域實時定位追蹤系統解決方案建議書安裝方式上海銳帆信息科技有限公司 電話：021- 54263705/06/07傳真：021

15、 54263709網站：P#Reline TechriDlDgiBsRFID區域實時定位追蹤系統解決方案建議書上海銳帆信息科技有限公司 電話：021- 54263705/06/07傳真：021 54263709網站：P8Reline TechriDlDgiBsRFID區域實時定位追蹤系統解決方案建議書主要組成部分如下:APS實時定位追蹤系統中心 Server （數據庫和后臺服務程序）；APS用戶應用服務終端；APS網絡管理子系統；無線識別基站（用于目標的受控區域布點追蹤）；手持式PDA電子標簽讀寫器（可選，用于對目標的人工追蹤和查找，實時布控的有效補充）有源電子標簽（標識目標）。3.3系統的功

16、能實時布控區域目標動態顯示功能：1）任一時間查詢并顯示受控區域目標的數量、分布情況及身份；2）查詢一個或多個受控目標現在的實際位置；3）可實現信息多點共享，供多個部門及領導同時在不同地點查看；豐富的地圖功能：具有放大、縮小、移動、標尺測距、視野控制、中心移動、土層控制、地圖打印等功能。禁區報警功能：對于指定的禁區，如果有非授權進入，實時報警，并顯示進入禁區的目標及身份。目標軌跡查詢：可查找某目標在某個時間段內所經歷的路徑，并在圖中畫出線路軌跡。豐富的受控目標考勤能力：時間報大大可對出入布控區域的目標進行統計，實現目標的考勤記錄， 建立目標的各種信息報表（如：表、出勤月報表、加班報表、缺勤報表等

17、等）。突發事件控制：一旦有突發事件，上位機上立即能顯示出該現場的目標數量、信息，位置和歷史情況等信息，提高安全管理工作的效率和效果。3.4系統性能特點強大的系統處理能力：1）采用i-Collected算法優化系統數據處理能力；2）高度自動化；3）基于GIS技術的地理信息顯示、查詢系統；4）完善的數據分析能力；卓越的識別性能：1）高度的識別可靠性，100%的前端識別率；2）識別距離遠（識別距離可達 2-50米可調）；3）極高的防沖突性（每個識別基站可最多同時識別數以百計的運動目標）；4）高度的識別穩定性（誤碼率小于 10萬分之1）；5）快速的識別速度（最快可達到200公里/小時的識別速度）?，F場

18、優勢：1）環境適應性：高抗干擾性，對干擾源、周界環境無特殊要求；2）安裝方便性：一體化結構設計，無需外接天線；3）運行可靠性：內部電路高度集成化，器件故障率最小化。電氣特性：1）超低功耗：納瓦級超低功耗設計，RFID標簽在不更換電池的情況下可連續正常工作5年以上;2）方便性、安全性，標簽無須外接電源，無須充電、無須更換電池；3）無輻射，對人體和環境無任何影響，更安全更健康。系統硬件設計：1、工控頻段采用2.4G工控頻段無線通訊無需無線電管制委員會批準，不需繳納頻譜占用費用。2、超低功耗RFID標簽采用獨特的納瓦級超低功耗設計，確保能在電池支持下持續工作長達58年左右。同時，整體結構的低功耗設計

19、既保證了設備的有效運轉，又減少了應用實施的復雜性和成本。3、網絡容量大一個區域定位網絡可以容納多達六萬余的RFID識別目標和大量的接入點。大容量保證了網絡強大 的數據采集能力。同時，網絡的高冗余性保證了整個網絡在個別節點停止工作的情況下仍然可以正常運 轉。4、高可靠性APS實時定位系統核心技術目前采用獨有的i-Collected算法，實現網絡自喚醒，自容錯，自愈合。5、運行及維護成本低APS所有硬件設備均采用免維護設計，建設和維護所需要的人工費用是很低，任何一個經過授權的RFID標簽只要放在網絡的無線信號覆蓋范圍內，就可自動加入網絡工作，無須任何安裝配置。高度智能化最大程度上降低了網絡維護所需

20、的人力和時間，加上網絡節點本身價格低廉，使得系統的維護成本極低。3.5有源電子標簽上海銳帆信息科技有限公司創新的 RFID產品架構在2.4GHz的射頻模塊和16位的高性能RISC微 處理器的基礎上，設計了強壯的協議來實現系統的超低功耗和高度的防沖撞性能，如圖所示。具有如下特點：遠距離（050M）自動識別，可軟件控制；最大125枚/秒的防沖突性能；最高識別速度可達 200公里/小時；只讀型；基于HDLC的時分多址和同步通信機制；獨特的納瓦級超低功耗設計；5年以上使用壽命；物理特性外殼材料：高溫改性 ABS塑料；外型：IC卡型（5mm厚度），或 橢圓型，60mm x 35mm x 8mm ；重量：

21、25克；顏色：可選；防護等級：IP34 ；上海銳帆信息科技有限公司 電話：021- 54263705/06/07傳真：021 54263709網站：P11RdinH TechnologiesRFID區域實時定位追蹤系統解決方案建議書微波鏈路特性信號調制方式：GFSK;通訊速率:雙向1024Kbit/s ；工作頻率:2.45GHz ；取大輸出功率：-5dbm ；接收靈敏度：-80dbm90dbm ；位誤碼率:10-9；空中接口:符合ISO18000-4 規范；電氣特性靜態電流:小于100 nA ；工作電流:小于2mA ；使用壽命:大于5年（可選10年使用壽命）環境特性工作溫度：-30 C +65

22、 C；存儲溫度：-40 C +80 C；工作濕度：小于 85%;抗震動：102000Hz 15g 三個軸；自由跌落：1000mm混凝地面，每個面 2次；抗電磁干擾：10V/m 0.11000MHz AM 調幅電磁波圖電子標簽產品標簽的軟件的整體架構為一個以事件驅動為中心的實時任務系統，驅動事件分為定時事件、外圍模塊事件、看門狗事件、故障事件幾個大類，任務系統對事件進行處理以完成特定的功能或對系統故障進 行處理以使系統恢復正常工作。主要功能有:對微波通訊模塊及其他外圍電路進行初始化配置 控制命令處理數據存儲管理 密鑰和算法的實現和管理狀態機和安全機管理看門狗、故障、非正常狀況的處理3.6無線識別

23、基站無線識別基站配有高增益天線，主要用來在固定場合對電子標簽進行識讀，如圖所示，產品主要特點有：遠距離（0100M ）自動識別，可動態控制；支持RS232/485/維根方式與上位機通訊；i-Detector加密計算與認證，確保數據安全，防止鏈路竊聽與數據破解；最大支持512個信道，使用頻道隔離技術，多個設備互不干擾；先進的i-Detector防碰撞技術，最大支持 625個/秒的防沖突特性；作用距離可控，最大支持128級功率控制；支持讀寫器固件的在線升級；支持聯機和脫機兩種工作模式，具有內部RTC,帶6個本地I/O接口；具備本地存儲單元，最大支持512K字節存儲容量；抗干擾和防雷設計；滿足工業環

24、境要求；防護等級：IP54, IP65 ；安裝方式：專用安裝套件；上海銳帆信息科技有限公司 電話：021- 54263705/06/07傳真：021 54263709網站：P14Reline TechriDlDgiBsRFID區域實時定位追蹤系統解決方案建議書圖固定式電子標簽讀寫器3.7手持式PDA電子標簽讀寫器具有高基于PDA CF接口的手持式讀寫器，所支持的PDA種類多達30余種，并提供二次開發包,度靈活性，為 RFID自動識別應用帶來了革命性的突破。如圖所示，產品主要特性為：基于微軟WinCE4.0以上嵌入式操作系統；In tel? XScale?技術微處理器，標準配置為400MHz ；

25、CF接口的電子標簽讀寫模塊，支持讀寫模塊的即插即用；64MB SDRAM 內存，標準配置為100 MHz ；內置已分區的存儲器，用于存放操作系統及應用程序和數據；提供SD型存儲卡插槽；提供藍牙Bluetooth接口；提供 WI - FI 802.11接口，可選 GPRS通信模塊；鋰電池后備實時時鐘；320x240分辨率QVGA-TFT型彩色觸摸屏顯示器；使用頻道隔離技術，多個設備互不干擾；先進的防碰撞技術，支持多標簽讀寫；可配置微波模塊工作方式，發射功率可調；抗干擾和便攜式設計滿足工業環境要求圖手持式PDA電子標簽讀寫器第4章系統配置標準4.1系統配置原則系統設計在性能最優的情況下盡量降低成本，追求性價比的最大化；硬件設備的選材基于保證性能、降低價格的原則，在考慮建設投入的同時還必須考慮通訊系統的運營和維護費用。同時也可使用現有設備，并不影響系統的高速運行。4