基于nanoPAN5375的监狱犯人定位跟踪系统

发布时间：2017-11-07 06:12

本文关键词：基于nanoPAN5375的监狱犯人定位跟踪系统

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【摘要】：近些年来监狱事故不断,罪犯越狱、暴力冲突等时常发生,影响十分恶劣,监狱安全也面临着严峻的挑战。为了使监狱安全得到保障,除了静态的物防之外必须要充分利用现代化科学技术。本文通过创新的监狱犯人定位跟踪系统,实时的监控犯人的动态,可以提升监狱的监控效率,提高监狱的安全性。在现有的用于监狱犯人定位跟踪的技术中,有红外线、RFID、wifi、超声波、UWB和Zigbee等,然而在监狱这样一个特殊的环境下,与其他技术相比基于CSS技术的nanoPAN5375模块优势明显,其不仅测距精度极高而且通讯的距离远、穿透能力强。本文设计了一种基于nanoPAN5375模块的监狱犯人定位跟踪系统,主要包括定位跟踪系统的设计与实现、定位算法的研究、系统性能的测试与分析。首先分析了下位机各节点模块:基站节点、标签节点、数据接收器USB stick节点的硬件设计,其中基站节点和标签节点均采用nano PAN5375模块为硬件基础进行设计,而数据接收器USB stick节点通过USB接口与上位机通信;系统采用SDS-TWR测距算法实现标签和各基站之间的测距功能,并结合主动式测距方案完成了基站节点、标签节点和数据接收器USB stick节点程序的编写;上位机监控系统基于C++开发语言在Qt开发环境下进行开发,上位机监控系统首先通过读取并分析USB接口传来的测距数据实现与下位机测距系统的交互,随后将测距数据通过卡尔曼滤波算法和指纹匹配算法解算出位置坐标,并在监控界面上显示,为了提高监控的效率监控界面设计中增加了犯人实时移动轨迹显示功能;最后对系统进行整体测试,达到了预期的效果。本文对定位算法也有深入的研究,特别是卡尔曼滤波算法和基于距离值指纹匹配算法的研究与应用取得了非常好的效果。卡尔曼滤波算法用于提高测距精度和坐标精度;基于距离值的指纹匹配算法是结合距离滤波效果提出的一种在监狱环境下的全新应用,最后实验表明该算法有效可行。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5

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