公共安全物联网作为一种由感知层、网络层和应用层共同组成的专用物联网,旨在借助物联网技术的各种优势,消除各种公共安全隐患,科学应对各类突发公共事件,提升公共安全的管理水平,提高公共安全的管理效能,表3-1所示为公共安全物联网现有支撑技术与未来支撑技术发展趋势。
当前,构建公共安全物联网的核心支撑技术体系主要包括五个方面:
一是全面的探测感知;
二是准确的预警定位;
三是弹性的互联互通;
四是智能的指挥决策;
五是动态的信息发布。
表3-1 公共安全物联网现有支撑技术与未来支撑技术特性对照

3.5.1 全面的探测感知
公共安全领域已成为物联网传感器最成熟的演练场,很多城市都从公共安全入手,近年来“平安城市”、“数字城市”、“智慧城市”等建设已初见雏形,均突出了物联网的物物相连、服务于民的宗旨,所有这些都离不开全面的探测感知。
全面的探测感知需通过各类传感器来实现,其发展呈现出以下几大特征:
(1)智能化要求高。
面对复杂的应用环境,尤其是在公共安全物联网中,涉及地表、道路交通、电网、公共区域、危化品、水资源和食品药品等领域,需要感知的对象、内容和数量庞大,对感知和识别的准确、快速和无遗漏的要求越来越高,即智能化要求越来越高。
(2)实时性要求高。
在专用物联网中,感知和识别更追求信息的获取与分析,而在公共安全物联网中,强调安全事故发生前的预测、防范与事故发生后的紧急处理,感知的目的是获取对象的异常变化,因此对感知和识别的实时性要求非常高。
(3)类型多样化。
在公关安全物联网中,全面性和完整性至关重要,任何不全面的监测都有可能导致危险事故的发生,因此在公关安全物联网的任何应用系统中,都会涉及多类传感器和识别设备,如温湿度、声音、压力、图像、气体、化学成分、生物信息等,因此传感器和识别设备的类型越来越多,应用范围广阔。
针对以上特征,就几个新型感知的例子进行分析。
1-合成孔径雷达(SAR)遥感技术用于灾害监测
合成孔径雷达(SAR)是一种主动微波成像雷达,利用雷达平台与被测目标之间的相对运动,在一定的积累时间内,将雷达在不同空间位置上接收的回波信号进行相干处理,形成比雷达真实天线孔径大得多的合成阵列,获得目标的方位向高分辨率,结合宽带脉冲压缩技术获得距离向高分辨率,从而可以获取目标的二维高分辨率图像。
由于SAR系统具有全天时、全天候、远距离和高分辨率及宽观测带的侦察监视能力,因此受到广泛重视,成为各国重点发展的侦察监视雷达装备。
可以说,合成孔径雷达是20世纪最为伟大的发明,也可以把它看做是搭载在机载星载平台上的先进的“微波数码相机”。
图3-8所示为不同分辨率下SAR图像的比较。

图3-8 不同分辨率SAR图像比较
相对于传统遥感技术,合成孔径雷达技术(SAR)具有全天时、全天候的工作能力,信号对植被及地物具有一定的穿透性,不受灾害发生时恶劣天气的影响等优点,因此近年来SAR技术在自然灾害监测中得到了广泛的应用。
例如,可以利用SAR获取的数据进行地表淹没程度的探测,进而进行洪涝灾害的监测、评估;
可以利用差分干涉SAR技术进行高精度的地表形变、城市沉降监测;
可以利用超宽带多极化SAR评估地震、泥石流灾情;
可以利用不同时相的SAR图像监测森林长势,评估火灾面积等。
2010年4月14日,青海玉树传来噩耗,7.1级浅源强震给当地人民的生命财产造成巨大损失。
中国电子科技集团公司第38研究所研制的P波段SAR测图系统全力配合国家测绘局驰援灾区,该系统是我国首个实际运行的SAR测绘系统,也是我国首个P波段全极化SAR系统。
我国西部地区多阴、云、雨天气,光学手段无法进行有效测绘,存在大量空白地图区,本系统可获取全天时、全天候的全极化1∶50000比例尺(可作1:10000比例尺地图)地形测绘图像。
玉树地震发生后,在灾区气候条件不好,常规测绘手段无法正常获取图像的情况下,该系统及时获取重灾区结古镇及其周边地区近10000平方千米的全极化高分辨率SAR图像,并及时将图像产品交付国土资源局、国资委、抗震救灾指挥中心等单位用于抗震救灾指挥决策、灾民安置、灾情评估和灾后重建等,为抗震救灾提供了及时准确的信息。
图3-9给出了P波段多极化SAR出发执行任务的场景图。
图3-10给出了玉树地震重灾区结古镇区域的首幅灾区震区HH极化图像。
图3-11给出了由国家测绘局发布的玉树地震灾区机载P波段SAR影像的解译图,该图的解译结果准确地评估了房屋倒塌和建筑物受损等情况。

图3-9 机载P波段SAR装备

图3-10 P波段SAR首幅灾区震区图像(HH极化,结古镇区域)

图3-11 国家测绘局发布的玉树地震灾区机载P波段SAR影像解译图
2.智能视频监控代替人眼保障治安防控
随着国民经济的快速发展,社会问题突出显现,公共安全事件日益增多,严重威胁到公民的生命财产及国家资源的安全保障,特别是美国“9·11”事件、英国伦敦地铁爆炸和俄罗斯莫斯科地铁连环爆炸等恐怖主义事件接二连三地发生,各国政府都已认识到治安防范的重要意义。
在我国,“智慧城市”、“平安中国”,以及城市安防3111工程等重大发展规划都把公共安全提上重要日程。
在实现治安防控的各种有效手段中,视频监控系统以其性价比高、获取信息非侵入性、信息内容丰富、覆盖范围广及可全天候工作等优势而获得了极其广泛甚至可以说家喻户晓、人尽皆知的应用,而且其数量和规模都呈现出几何上升趋势。
传统的视频监控依靠人工观看,只能提供数据,而不能提供有效信息,存在诸多缺陷。
一方面,大多数治安监控中心都要依靠工作人员肉眼观看视频,并人为判断场景目标和事件,客观地说,由于人眼只能维持较短的注意力集中时间,长时间的监控必然导致漏报和误报事件。
另一方面,摄像头数量不断增多,而监控中心的屏幕数量有限,通常只能按照顺序切换的方式逐一观看各个摄像头的场景画面,一次循环时间过长,对违法事件的漏检在所难免。
面对传统视频监控难以克服的问题,智能视频监控技术应运而生,为治安防控提供了有力的保障措施。
其核心就是,用视频摄像机代替监控人员的眼睛,用智能视频分析系统代替监控人员的大脑,通过智能化手段,自主地实现对场景中人和物的检测和识别,对视频监控场景的分析和理解,对可疑人员、异常行为和违法事件的监测预警,从而有效地克服了传统视频监控的诸多缺陷。
在实际应用中,如图3-12所示,有了智能视频监控技术,智能交通中可以对行人和车辆进行检测、分类和识别,实现对违章行驶、交通事故的实时监测;
智能安防中可以对违法入侵者、破坏者、可疑行为人员进行检测和定位;
环保监控中可以对违法排污行为进行及时告警;
火灾预警中可以及时检测到火情并报警;
公安刑侦中可以实现人脸检测和识别,从而第一时间侦查到犯罪分子;
煤矿、电厂等重要行业可以对事故及时侦测、对偷盗破坏行为及时预警。

图3-12 智能视频监控系统应用于公共安全领域
随着“智慧城市”、“智慧小区”等民生工程如火如荼地开展,智能视频监控系统已经跳出独立运行的孤岛状态,逐渐向与物联网技术相互融合的智能视频监控物联网方向快速地发展迈进,并成为视频监控行业发展的必然趋势。
其深刻广泛的应用,对增强治安防控体系效能,更好地保障公民生命财产安全,打造最强有力的公共安全保障体系具有重要的现实意义。
3.太赫兹成像安检技术保障城市的公共安全
随着“智慧城市”、“智慧小区”等民生工程如火如荼地开展,智能视频监控系统已经跳出独立运行的孤岛状态,逐渐向与物联网技术相互融合的智能视频监控物联网方向快速地发展迈进,并成为视频监控行业发展的必然趋势。
其深刻广泛的应用,对增强治安防控体系效能,更好地保障公民生命财产安全,打造最强有力的公共安全保障体系具有重要的现实意义。
3.太赫兹成像安检技术保障城市的公共安全
太赫兹(THz,Terahertz)是指频率在0.1~10THz范围内的电磁波。
太赫兹成像作为THz应用的其中一个关键技术,就是以太赫兹波作为载体的一种成像技术,它与其他成像技术一样,都是通过接收样品的透射谱或反射谱的信息,从而进行成像的。
图3-13所示为一幅太赫兹成像图。

图3-13 对叶子进行太赫兹成像
太赫兹成像技术相对于现有的X射线成像技术、可见光成像技术来说具有很强的互补性。
和微波成像相比,太赫兹成像分辨率高,能清楚识别小尺寸危险物品;
和红外线、可见光成像相比,太赫兹成像透视性好,能轻易穿透衣物、纸张、木板、皮革、塑料、陶瓷等,能够直接检测到隐藏的危险品,获得更加详尽和准确的信息;
和X射线成像相比,太赫兹成像安全性高,光子能量相当于X射线的一百万分之一,没有X射线的致电离性质,对生物组织不会带来任何危害。
所以说,太赫兹成像是一种非常理想的对人体进行安检的手段,因而在公共安全和反恐领域有着独特的应用价值和广阔的市场前景。
目前,英国部分机场装备了由英国QinetiQ公司生产的太赫兹成像仪进行安全检查。
QinetiQ公司曾公布过一张照片,如图3-14所示,图(a)利用的是可见光成像技术(如拍照),而图(b)利用的是太赫兹成像技术。
与可见光成像技术相比,太赫兹成像的透视性好,因此图(b)可以清楚地辨认出人隐藏在报纸后面的刀具。
太赫兹成像系统一般安装于金属门之后,旅客经过太赫兹成像系统时,太赫兹成像系统对其进行扫描,如图3-15所示。
扫描结束后,图像被传输到监控计算机处显示出来,如安检员从图像中发现了可疑物体,会通知操作员进行进一步检查,做到了在保证完成安检任务的前提下,最大限度地减少手动搜身给旅客造成的不便。
其实,太赫兹安检成像系统不仅可以广泛应用于机场、海关,以及针对非金属隐蔽物的检测应用,而且在企业、工厂、机关单位同样适用。
太赫兹成像系统可安装在企业的办公楼或是工厂的厂房进出口处,作为日常的安全检查;
也可安装在秘密材料、关键部件的实验室进出口处,加强原材料、产品、秘密材料的管理,有效地保护公有财产及技术不受损失。

图3-14 利用光学和太赫兹波对人体进行成像

图3-15 大尺寸太赫兹成像系统
4.电磁信号监测与管控系统
各种无线电新技术、新业务广泛应用于社会各个领域,在给人们生活带来便利的同时,考场作弊、私设电台、违法违规使用卫星信号等非法使用无线电信号的行为给无线电信息安全、社会秩序及人们的日常生活造成了很大的威胁。
目前,在高考、大学英语四六级考试,甚至是研究生考试和公务员考试中,使用高科技工具作弊,已是公开的秘密。
考试答案通过特制的数据传输设备发射,考生采用特制的手表、橡皮擦或者文具盒接收答案。
2012年5月19日下午,河北省卫生专业技术资格考试刚开始,守在石家庄外语职业翻译学院考点周围的无线电监测技术人员便监听到了一段正在“读答案”的语音信号:“第三题答案……第四题……”。
无线电监测车对这个信号一路追踪,当车开到学校花园旁时,几名技术人员几经搜索后将信号源锁定在一丛冬青中。
拨开冬青丛,一组连接在一起的供电电源、语音远程中转器、对讲机正静静地躺在那里,仍然“淡定”地传递着考试答案。虽然找到了作弊源,但工作人员感到很纳闷,因为以前查获的作弊器都有人操作,而这组仪器却是独立工作的,并没有人在操作。
河北省无线电管理局工作人员说,与以往相比,这类作弊通过无线电遥控的方式进行操控,给作弊者逃避处罚提供了便利,也给执法人员执法带来了困难。
为了保证考试的公平公正,目前无线电监测反作弊技术广泛应用于各大考试中。
图3-16所示为被查处的无人值守作弊设备(引自:2012年5月22日,合肥青年报,“这起考试作弊只见机器不见人”,记者:陈泽慧)。

图3-16 被查处的无人值守的作弊设备
电磁信号监测设备能够快速侦测、识别并定位那些可能是间歇性的、持续时间非常短的无线电发射信号,对非法使用的无线电信号和无线电干扰进行侦测和定位,保障正常的无线电使用安全。
无线通信技术的广泛使用也给公共安全带来了很大的隐患。
近年来,各种遥控爆炸案有愈演愈烈之势,给人们正常生活带来很大威胁。
无线电遥控炸弹具有隐蔽性好,控制者可以有效保全自己,作用准确、可靠等特点,通过世界范围内的调查统计,发现98%的炸弹恐怖袭击事件都采用了这种典型的控制方式。
遥控炸弹袭击已经成为一种重要的非对称作战形态。在伊拉克战争中,2004—2005年,美军遭遇“路边炸弹”袭击达到1.6万多次,仅2005年就发生了10593次路边炸弹袭击。
统计表明,驻伊美军4/5的人员伤亡来自路边遥控炸弹袭击。
电磁信号管控系统通过对重点防御地点或局部区域实施全面的电磁监测与屏蔽,来识别并查找非法电磁信号,维护现场合法电磁信号的正常使用,或者干扰使得恐怖分子的遥控炸弹无法引爆,从而保障重要场所、车队等局部地域免受遥控炸弹的威胁。
该系统在侦察引导下屏蔽非法电磁信号,而不是盲目地实施宽谱压制,避免了对合法用户正常使用电磁信号的干扰,堪称绿色干扰,同时该系统可只在非法信号出现时才干扰,大大节省了干扰资源,干扰效率高。
图3-17为各种电磁信号监测与管控系统应用的场景、对象及设备。

图3-17 电磁信号监测与管控系统应用的场景、对象及设备

图3-17 电磁信号监测与管控系统应用的场景、对象及设备(续)
电磁信号管控系统主要有如下几个应用方向。
(1)执行警卫任务。
跟随重要车队执行警卫任务,保障车队免遭遥控炸弹的袭击,或在举行重要活动的大型广场、体育场、剧院、礼堂等场所执行警卫任务。
(2)执行排爆任务。
当发现疑似爆炸目标后,利用电磁管控设备在排爆现场对无线信号实施全方位的压制,保障排爆人员的生命安全。
(3)执行反恐任务。
在敏感区域,对无线信号实施全方位的压制,防止恐怖爆炸事件的发生。
(4)执行特勤任务。
在发生紧急和骚乱事件的情况下,在现场利用该系统对无线通信信号实施全方位的封控,可有效阻断现场对外的无线通信,防止事态扩大。
5.红外在线测温传感器监测电网的安全
由于电厂与变电站内的大量电力设备长期工作在高压条件下,因此发热老化而导致的火灾事故频发。
以电缆沟火灾为例:
美国1965—1975年发生了3285次电气火灾,其中30.5%与电缆电线相关,直接损失约4000万美元;
日本有78%的电力、钢铁、石油化学、造纸等工厂企业发生过电缆着火;
我国近20年来火电厂发生电缆火灾140多次,有24个电厂发生过2次及以上电缆火灾事故,造成直接和间接损失达50多亿元。
电力设备的温度变化监测是预防和检测设备运行故障的可靠手段,智能电网的需求已提上日程,并被正式纳入“十二五”规划纲要。
当前,普遍采用变色测温贴片或者远红外热像仪对设备节点温度进行人工巡视测量,但是这种依靠大量人力工作的测温方式存在极大的局限性:
首先,自动化、智能化程度不高,缺乏历史数据查询功能,可扩展性较差;
其次,劳动强度大,效率低下,人工测温难免疏忽大意,造成漏检;
最后,配电柜内存在测温盲点。
红外测温传感器,将非接触式温度传感、防浪涌电路、低功耗信号处理和Mesh网架构等技术相结合,安全可靠,测温准确,结构小巧,安装便捷,如图3-18所示。
红外测温传感器根据电站规模大小的不同有所变化,以一个中等规模35kV变电站(含10个开关柜及室外变压器设备)为例,需要150个红外测温传感器。
由后台监控软件对所接收到的数据进行分析处理,根据节点的数据,分析节点某段时间内的温度变化情况,综合其他相关因素来判断节点的发热温度有无超限故障。

图3-18 红外测温传感器安装和网络架构示意图
本传感器具有以下智能化的特点:
①实时报警。
采用温度异常报警和升温速度异常两种报警模式。
该传感器除了实时监控电气设备接头温度状态之外,最重要的功能是在电气设备异常发热时及时发出告警,提示后台管理人员进行现场排查。
②计算机控制,全中文界面,信息显示一目了然,简化按键设计,易于操作。
③相比等电位接触式测温传感器,红外测温传感器的防电磁干扰能力和防浪涌冲击可靠性都具有很大优势,实验表明,红外测温传感器部署在35kV的高压接头处,高压上下电200次,无一损坏;
红外测温传感器部署在100kV的高压接头处,高压上下电40次,无一损坏,其可靠性大大提高。
④红外测温传感器采用超低功耗设计,延长电池使用时间可达3年以上。
⑤红外测温传感器免除了布线的设计困扰,使得安装位置更加灵活。
该红外测温传感器能有效地测量电气节点处的温度值及升温趋势,对节点过热所引起的火灾进行早期预测,同时能在节点故障发生之前发出提前警示及检修建议,全面体现了准确、可靠、实时、安全、远程管理和历史回溯等智能化的要求,为电力设备的安全运行提供了有力的保证。
6.智能插座让家居更安全
随着人们生活水平的提高,家用电器的使用越来越广泛,从而也产生了一些安全隐患。据公安和消防部门的统计,全国每天火灾约有358起,其中由于家用电器的超负荷、短路和电弧等引起的火灾约占30%以上,事故的发生与家用电器的插座密切相关,因此,研制一种能够实现电器自动断电的智能插座至关重要。
另外,根据国际权威机构统计,每年因待机所产生的能耗约占居民用电消耗的3%~13%,占总发电量的2%。
而我国家电数量众多,待机能耗巨大,面对日益紧缺的能源问题,节能已成为刻不容缓的应为之举。
在智能家居中,最重要的一个特征应用就是实现智能用电,将居民用电模式从单一无序变成计划消费。
居民能了解到一天24小时中不同时段的用电比例及各种家用电器的用电比例,制订合理的消费模式。
据有关调查显示,如果家庭用户能及时了解家电的耗电详细信息,就会使自己每月的电费开支下降5%~15%。
结合以上两点,智能插座除了实现普通插座的功能外,还可以采集用电数据和温湿度环境参量,采用无线与有线相结合的数据传输方式,通过智能化分析,实现智能化断电控制的功能,功能概念如图3-19所示。

图3-19 智能插座功能概念示意图
(1)全面探测。
多功能智能插座可以检测电器的电流、电压、电量、有功功率、无功功率、温度及湿度等信息。
(2)能耗监测。
将设备连接到该智能插座上,可测得所有电器设备的能耗总和。
(3)数据通信。
采用无线与有线相结合的传输方式,通过最便捷的方式将能耗数据和温湿度等数据汇总传输至后台监控中心。
(4)能源节约。
园区内所有插座安装智能插座实现无死角计量,计量结果汇总到后台监控中心实现能耗集中监控和管理,通过功率补偿来实现节能。
(5)远程控制。
后台软件根据实际需要实现开关通断,并有效提高终端设备的使用寿命和安全,如自动断电,当家电出现安全隐患时,能及时切断电源;
空调管理,通过温度传感器测量楼内温度并汇总到后台,根据温度反馈远程控制特定区域空调断电等。
智能插座的应用,不仅大大降低了安全隐患,同时也避免了电力资源的浪费,对我国节能产业的发展具有重大的意义,提高了终端用电设备的使用寿命和家居安全,具有广阔的市场效益和社会效益。
3.5.2 准确的预警定位
在公共安全物联网领域中,各种安全隐患的排查需要准确的预警定位技术。
精确定位技术能够为采集数据提供具体的位置信息,以快速确定潜在危险源的具体位置,例如,在易燃易爆或剧毒危险品的生产、运输和使用过程中,需要对这些物品进行全程监视跟踪,当特定目标发生意外时,如何及时有效地对其造成的后果进行控制,须基于准确的定位。
各种安全隐患需对其进行多方位的综合监测,准确的预警技术可以有效地实现隐患排查,在对一些自然或人为灾难现场进行搜集时,如当火灾、地震、交通事故和一些突发公共安全事故发生时,借助于高精确的预警和定位系统可以使搜救工作达到事半功倍的效果。
数字阵列射频识别系统、数字脚印系统技术可以在重要场所对人员进行室内定位,而北斗卫星导航系统、基于移动通信的用户监测可以完成对室外人员和物体的定位。
1-北斗卫星导航定位
北斗卫星导航系统﹝BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主开发、独立运行的全球卫星导航系统。系统的建设目标是:
建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统,促进卫星导航产业链的形成,形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系,推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站,用户段包括北斗用户终端及与其他卫星导航系统兼容的终端,如图3-20所示。

图3-20 北斗卫星导航系统星座示意图
北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务,包括开放和授权服务两种方式。
开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10m(区域差分定位精度1m),测速精度0.2m/s,授时精度10ns。
授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户,提供定位、测速、授时和通信服务及系统完好性信息。
北斗卫星导航系统应用如图3-21所示。
中国的北斗卫星导航系统是一种全天候、全天时提供卫星导航信息的全球性服务系统,能够提供与GPS同等的服务,将成为与GPS并驾齐驱的“卫星导航系统”代名词的新星。
建设具有自主知识产权的卫星导航系统,中国的尖端武器拥有了自己的眼睛,国家的导航系统具备了更强的独立性和可靠性。
在特殊政治环境下,兼容GPS等其他导航系统的北斗卫星导航能有效规避传统GPS定位导航模式受制于人的政治风险,保证了卫星定位导航功能的完美实现,充分体现了我国“兼容、独立”的导航发展思想,具有重要的战略意义。

图3-21 北斗卫星导航系统应用示意图
2.数字阵列射频识别系统技术应用于室内跟踪定位
传统的射频识别系统都是单站的,它利用同一个读取器天线,一方面来传输能量为标签提供动力;另一方面将信号接收回来。
即使是收发分置的系统(也就是说一套天线用以为标签传输能量提供动力,另一套天线用以接收从标签反射回来的信号),通常也是将收发天线置于同一个区域地点。
这个特点使其很难读取从标签反射回来的信号,因为这一信号比读取器天线发射出去的信号要弱得多。
传统的射频识别系统的扩展,需要放置数量众多的读写器,每一台读写器都要完成收发和信号处理的功能,其成本无疑会随着应用范围的扩大和密度的增加而直线上升。
数字阵列射频识别系统是一种利用数字阵列和传统射频识别相结合的技术,采用分布式架构,从地理位置上分开天线的发送和接收功能,基本与传统的无源RFID系统设计完全分离。
创新性架构使RFID的覆盖范围得到扩大(三维空间)。
数字阵列射频识别系统的功能在企业内就像一个网络的组成部分,系统由一个或者多个接收器组成,每一个北斗卫星链路1接收器可以管理多达512个低价位的发射器,其方向代表系统的三维覆盖区,工作示意图如图3-22所示。
发射器为所有无源RFID标签提供能量,只要这些标签是在规定的应答范围内。
集中化高灵敏度接收器负责处理系统所覆盖范围内的标签信号,其中当然包括非视线范围内的标签信号。

图3-22 数字阵列射频识别系统工作示意图
一个数字阵列射频识别系统即可处理众多同时应用的项目,地点可以是整个仓库、零售设施、配送中心、运输货场,或者其他大型邻近的空间作业环境,对它们进行集中式数据采集和管理。
数字阵列射频识别系统同时还可以在无源RFID环境中完成全新的功能,一个无源系统即可完成一个机构所有资源的检测、位置跟踪、识别和安保任务。
如图3-23所示为一固定室内环境,可以安装相关数字阵列射频识别系统对区域内佩戴一定ID卡的人员进行精确定位,定位精度可以达到1m左右,有效保障了固定区域内的安全。
3.数字脚印系统重要场所的人员定位
体行走步法的特征由足-地界面接触交互力信息、位置信息、身体位姿信息及其时间序列基本参数组成,由这些基本参数可以推导出反应时间、支撑时间、腾空时间、COP轨迹、支撑力、制动力、移动距离,以及移动方向、速度和步频等相关运动学和动力学参数。
数字脚印系统是基于压力传感技术进行人员站立、起身、走动、跑动等行为特征数据而提取的数据采集系统,如图3-24所示。
50米

图3-23 数字阵列射频识别区域人员的定位

图3-24 数字脚印系统示意图
基于柔性阵列压力传感器的数字脚印系统,实现了对人体足底压力分布和接触图像、步态时序及位置等信息的实时获取,进而解析出步法方向、速度等特征参数。
该系统由单元模块、现场总线、接口盒、时钟同步服务器、计算机、数据采集软件及项目分析软件等组成。
数字脚印系统压力数据采集模块实时获取人体足底压力信息和接触图像数据,经编码后通过现场总线向接口盒发送,接口盒接收单元模块数据,转换成可输入计算机的数据格式,转发给计算机,计算机采集软件接收到上述数据,解码并绘制足底压力分布图像,并根据足底压力分布图像系统解析出通过压力垫系统的人员步法方向、人数和速度等特征参数。
数字脚印系统是生物技术、计算机技术、电子传感器技术等多学科技术融合的仿生技术,是一种新型技术。
在体育训练特征提取、体育数字跑道、无障碍门禁管理系统和会议报到系统等各行业具有广泛的应用。
该系统广泛应用在北京体育大学、安徽大学、上海体育大学等学校的体育锻炼和分析中,对我国的体育运动成绩的提高具有重要意义。

