一种卡口人员进出检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于智能感知与信息处理领域，具体提供一种卡口人员进出检测装置及方法，用以解决现有技术的检测系统环境适应性较差、无法准确高效检测卡口区域携卡密集人群进出位置、定位标签续航能力不够等问题。本发明专利技术所述检测装置包括：待定位标签、环境感知标签、参考标签、基站和低频发射天线；所述检测方法分为离线阶段和定位阶段，离线阶段构建环境修正指纹库，定位阶段引入环境修正指纹库进行环境误差修正。综上，本发明专利技术能够极大消除了卡口金属门开合状态对待定位标签的定位干扰，提高了检测系统的环境适应性，并且准确无感检测密集人群进出卡口位置情况。出卡口位置情况。出卡口位置情况。

【技术实现步骤摘要】
一种卡口人员进出检测装置及方法


[0001]本专利技术属于智能感知与信息处理领域，具体为一种基于低频感应技术的卡口人员精确进出检测装置及方法。

技术介绍

[0002]随着经济和科技的发展，人们追求更加智能化的生活方式，在高档小区中，业主希望引进智能化门禁系统提高小区的安全防护能力、提供良好的出入体验以及降低物业的管理成本；楼宇卡口作为业主进出小区、家门的必经之路，其人员进出卡口信息对于门禁系统的管理尤为重要。目前应用于智能门禁系统的进出检测技术有以下几种，非接触IC卡刷卡、人脸识别和UWB定位；以上检测技术各有优缺点，均无法对人员进行高效、准确以及带卡长续航的无感进出检测。
[0003]随着低频感应技术在门禁领域的飞速发展，感应式门禁应运而生，能够对高档小区人们进行比较安全、方便、快捷卡口进出检测和管理；现有基于低频感应的进出检测装置仍然存在检测准确率不够、安装复杂以及容易破坏原有建筑的美观等问题。目前应用于卡口区域对携卡人员的进出检测常用的低频定位算法主要包括：基于阈值的RSSI定位、基于RSSI测距的三角加权质心定位和基于RSSI测距的极大似然估计定位算法。由于受到金属门不同开合角度电磁干扰和室内复杂卡口环境因素的影响，标签卡的测距误差很大，其中，基于RSSI测距定位算法存在定位精度不高、复杂度较高以及稳定性差等问题，而基于阈值的RSSI定位存在无法对卡口中间区域携卡人员进出位置进行区分问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的检测系统环境适应性较差、无法准确高效检测卡口区域密集携卡人群进出位置、定位标签续航能力不够等问题，提供了一种基于低频感应技术的卡口人员精确进出检测装置及方法；本专利技术通过在卡口低频可感应范围内的固定位置部署环境感知标签，极大消除了卡口金属门开合状态对待定位标签的定位干扰，提高了检测系统的环境适应性，能够准确无感检测密集人群进出卡口位置情况；此外，半有源电子标签的设计降低了功耗，提高了续航能力，大大提升了用户的体验。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种卡口人员进出检测装置，包括：待定位标签、环境感知标签、参考标签、基站和低频发射天线，其中，所述低频发射天线与基站电气连接，所述待定位标签、环境感知标签以及参考标签与基站射频通信连接；其特征在于，
[0007]所述基站用于产生带有身份信息的低频唤醒信号和四路感应信号，接收环境感知标签与待定位标签测得的定位信息(标签ID、RSSI数据等)，并根据接收到的定位信息计算待定位标签的相对位置，提供人员进出状态输出接口；
[0008]所述低频发射天线包括：1根主天线和3根辅助天线，所述主天线用于发送基站产生的低频唤醒信号以及一路感应信号，所述辅助天线用于发送基站产生的其他三路感应信
号；
[0009]所述待定位标签用于接收低频唤醒信号、验证所述基站的身份信息，接收感应信号、测得低频发射天线的RSSI值信息，并将身份信息与RSSI值信息上传至基站；
[0010]所述环境感知标签与参考标签用于接收感应信号，测得低频发射天线的RSSI值信息，并将其上传至基站。
[0011]进一步的，所述基站包括：微处理模块、低频发射模块、高频接收模块和高频接收天线、以太网模块与电源模块；其中，电源模块与微处理模块、低频发射模块、高频接收模块连接，用于供电；所述微处理模块与低频发射模块、高频接收模块、以太网模块连接，用于控制所述低频发射模块产生低频唤醒信号和低频感应信号驱动低频发射天线、处理高频接收模块接收的定位信息、以及计算待定位标签的位置信息；所述低频发射模块用于驱动低频发射天线产生低频信号场；所述高频接收模块与所述高频接收天线板载电路连接，用于接收标签上传的定位信息；所述以太网模块用于作为人员进出状态的对外输出接口。
[0012]进一步的，所述待定位标签、环境感知标签、参考标签结构相同，包括：中央控制模块、低频接收模块、高频发射模块、低频接收天线、高频发送天线和微型电池；其中，微型电池与中央控制模块、低频接收模块、高频发射模块连接，用于供电；中央控制模块与低频接收模块、高频发射模块连接，用于核验低频接收模块接收到的基站身份认证信息、将低频接收模块测量的低频感应信号RSSI值以及自身存储的标签ID信息通过高频发射模块上传至基站；所述低频接收模块与低频接收天线板载电路连接，用于解调解码低频唤醒信号和测量感应信号场强并将信息传递至中央控制模块；所述高频发射模块用于上传定位信息；所述标签的工作方式为半有源式，仅工作在所述主天线产生低频唤醒区域，位于其他区域的标签处于休眠模式。
[0013]进一步的，所述待定位标签为人员随身携带；所述环境感知标签设置于卡口门开合侧，其离地高度为卡口高度的1/5～4/5之间；所述参考标签布置于参考点处，其离地高度为卡口高度的1/4～3/4之间。
[0014]进一步的，所述低频发射天线中主天线与辅助天线分别布置在卡口区域的四角、且离地高度需在同一水平面，所述离地高度为卡口高度的1/5～4/5之间；即将卡口俯视图视为矩形，即所述发射天线位于卡口俯视图的矩形四个直角处。
[0015]进一步的，所述低频发射天线包括：双绞线与扁平磁棒天线，所述磁棒天线通过双绞线与基站的低频发射模块连接；所示低频接收天线包括三轴电感和相应的谐振电阻以及电容；所述磁棒天性主要用辐射所述基站低频发射模块输出的低频载波信号。
[0016]基于上述卡口人员进出检测装置，本专利技术还提供一种卡口人员进出检测方法，包括：离线阶段与定位阶段：其特征在于，
[0017]所述离线阶段包括以下步骤：
[0018]步骤1
‑
1.数据采集；
[0019]以卡口的中间区域的中心为坐标原点，在卡口的精定位有效检测区域内划分l个栅格区域、并将每个栅格区域的中心点作为参考点s
i
＝(x
i
,y
i
)、i＝1,2,3,
…
,l，采集所有参考点与低频发射天线的二维物理坐标；
[0020]设卡口门开合角度等分为n个角度，则环境感知标签到低频发射天线中主天线的RSSI距离测量值为：
[0021]d
a
＝[d
a,1 d
a,2
ꢀ…ꢀ
d
a,n
]T
[0022]其中，d
a,j
为金属门第j个角度下环境感知标签到主天线的RSSI距离测量值，j＝1,2,...,n；
[0023]针对每一个参考点s
i
，将参考标签置于参考点处，采集参考标签到四个低频发射天线的RSSI距离测量值矩阵为：
[0024][0025]其中，为参考标签在参考点s
i
上且金属门在第j个角度下时、参考标签到第m个低频发射源的RSSI距离测量值，m＝1,2,3,4；
[0026]步骤1
‑
2.拟合处理；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卡口人员进出检测装置，包括：待定位标签、环境感知标签、参考标签、基站和低频发射天线，其中，所述低频发射天线与基站电气连接，所述待定位标签、环境感知标签以及参考标签与基站射频通信连接；其特征在于，所述基站用于产生带有身份信息的低频唤醒信号和四路感应信号，接收环境感知标签与待定位标签测得的定位信息，并根据接收到的定位信息计算待定位标签的相对位置，提供人员进出状态输出接口；所述低频发射天线包括：1根主天线和3根辅助天线，所述主天线用于发送基站产生的低频唤醒信号以及一路感应信号，所述辅助天线用于发送基站产生的其他三路感应信号；所述待定位标签用于接收低频唤醒信号、验证所述基站的身份信息，接收感应信号、测得低频发射天线的RSSI值信息，并将身份信息与RSSI值信息上传至基站所述环境感知标签与参考标签用于接收感应信号，测得低频发射天线的RSSI值信息，并将其上传至基站。2.按权利要求1所述卡口人员进出检测装置，其特征在于，所述基站包括：微处理模块、低频发射模块、高频接收模块和高频接收天线、以太网模块与电源模块；其中，电源模块与微处理模块、低频发射模块、高频接收模块连接，用于供电；所述微处理模块与低频发射模块、高频接收模块、以太网模块连接，用于控制所述低频发射模块产生低频唤醒信号和低频感应信号驱动低频发射天线、处理高频接收模块接收的定位信息、以及计算待定位标签的位置信息；所述低频发射模块用于驱动低频发射天线产生低频信号场；所述高频接收模块与所述高频接收天线板载电路连接，用于接收标签上传的定位信息；所述以太网模块用于作为人员进出状态的对外输出接口。3.按权利要求1所述卡口人员进出检测装置，其特征在于，所述待定位标签、环境感知标签、参考标签结构相同，包括：中央控制模块、低频接收模块、高频发射模块、低频接收天线、高频发送天线和微型电池；其中，微型电池与中央控制模块、低频接收模块、高频发射模块连接，用于供电；中央控制模块与低频接收模块、高频发射模块连接，用于核验低频接收模块接收到的基站身份认证信息、将低频接收模块测量的低频感应信号RSSI值以及自身存储的标签ID信息通过高频发射模块上传至基站；所述低频接收模块与低频接收天线板载电路连接，用于解调解码低频唤醒信号和测量感应信号场强并将信息传递至中央控制模块；所述高频发射模块用于上传定位信息。4.按权利要求1所述卡口人员进出检测装置，其特征在于，所述待定位标签为人员随身携带；所述环境感知标签设置于卡口门开合侧，其离地高度为卡口高度的1/5～4/5之间；所述参考标签布置于参考点处，其离地高度为卡口高度的1/4～3/4之间。5.按权利要求1所述卡口人员进出检测装置，其特征在于，所述低频发射天线中主天线与辅助天线分别布置在卡口区域的四角、且离地高度在同一水平面，所述离地高度为卡口高度的1/5～4/5之间。6.一种卡口人员进出检测方法，包括：离线阶段与定位阶段：其特征在于，所述离线阶段包括以下步骤：步骤1
‑
1.数据采集；以卡口的中间区域的中心为坐标原点，在卡口的精定位有效检测区域内划分l个栅格区域、并将每个栅格区域的中心点作为参考点s
i
＝(x
i
,y
i
)、i＝1,2,3,...,l，采集所有参考
点与低频发射天线的二维物理坐标；设卡口门开合角度等分为n个角度，则环境感知标签到低频发射天线中主天线的的RSSI距离测量值为：d
a
＝[d
a,1 d
a,2
ꢀ…ꢀ
d
a,n
]
T
其中，d
a,j
为金属门第j个角度下环境感知标签到主天线的RSSI距离测量值，j＝1,2,...,n；针对每一个参考点s
i
，将参考标签置于参考点处，采集参考标签到四个低频发射天线的RSSI距离测量值矩阵为：其中，为参考标签在参考点s
i
上且金属门在第j个角度下时、参考标签到第m个低频发射源的RSSI距离测量值，m＝1,2,3,4；步骤1
‑
2.拟合处理；针对每一个参考点s
i
，分别得到环境感知标签与参考标签到m号低频发射天线的RSSI距离测量值数据集使用最小二乘的最佳拟合次数多项式进行拟合得到四个低频发射天线的拟合曲线分别为f
i,1
(x),f
i,2
(x),f
i,3
(x),f
i,4
(x)：(x)：(x)：(x)：其中，为m号低频发射天线的最小二乘最佳拟合参数的k次项系数，x为环境感知标签到主天线RSSI距离测量值；步骤1
‑
3.构建环境修正指纹数据库；针对每一个参考点s
i
，构建指纹为：测量参考点s
i
到四个低频发射天线的真实距离值为：
那么，表示参考标签到m号低频发射天线的真实距离值；则得到每个参考位置点s
i
的环境修正指纹数据：进而构建得到环境修正指纹数据库；所述定位阶段包括以下步骤：步骤2
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祝明，曾鑫伟，陈仕林，陈春雪，段淇艺，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：