基于UWB的服刑人员定位与报警系统

摘要

本发明涉及室内定位技术的应用，特别涉及一种基于UWB的服刑人员定位与报警系统，可通过UWB定位技术与现有的监控系统交互，实现对服刑人员和管理人员进行实时定位，即时检查监狱情况，提前预警异常行为。这样就可以有效防止越狱、斗欧等恶性事件，建立完整灵活的服刑人员智能化管理系统，包括位置信息采集模块：此模块使用基于UWB的司方定位系统采集定位信息，获得原始定位数据包；位置解算模块：对位置信息采集模块的原始数据进行滤波后，通过定位算法，解算位置信息，获得TDOA定位数据，再经过解算获得二维坐标定位数据；定位判别模块：通过算法对解算模块的Loc定位数据进行计算，获得定位误差；报警判别模块：制定报警规则，通过算法实现异常点报警。

说明书

技术领域

本发明涉及室内定位技术的应用，特别涉及一种基于UWB的服刑人员定位与报警系统。

背景技术

随着物联网、智慧城市、救灾抗疫及其精准服务应用日益增加，基于位置的信息服务行业迅猛发展，受到越来越多人们的重视和关注。全球定位系统(GPS)与北斗定位系统(Beidou)覆盖和提供室外定位信息服务，但由于遮挡等原因，并不能有效地应用于室内环境。业界提出了许多室内定位方案；其中基于UWB的室内定位技术具有定位精度高、穿透能力强等优点，引起了研究者的广泛关注。

目前的户外定位主要依赖于GPS和北斗系统，这种系统基于卫星定位。在户外，其定位精度可以达到米级，基本上可以满足户外定位的需求。但是，与开放的室外环境相比，室内空间狭小，有墙壁、家具、电器等障碍物，卫星位置信号容易受到障碍物的干扰而衰减，信号被障碍物反射或信号在传输的同时穿透障碍物被削弱，导致多径衰落等问题，使得定位误差很大甚至无法定位。除此之外，室内环境中还要考虑到室内空间布局、线路布局、设备成本等问题。因此，户外流行的GPS、北斗等定位系统并不能完全适用于室内环境。

近年来，室内定位技术在众多学术研究者的钻研之下，已经有了很大的进步，尤其是精度得到了很大的提升。经过多年的研究与实验，现如今有几种典型的技术方案，主要包括以下七种室内定位技术：红外技术、超声波技术、射频标签技术、超宽带无线电技术、WiFi技术、ZigBee和iBeacon(低功耗蓝牙)技术。

通过查阅的文献资料，对这七类技术进行了一个优缺点的比较，如表1-1所示。

表1-1七种室内定位技术优缺点对比

与其他无线通信技术不同，UWB技术虽然也采用无线通信，但其数据传输速率可达每秒数百兆比特。美国联邦通信委员会(FCC)定义：相对带宽η大于0.2的是UWB信号，所以UWB技术拥有非常宽的传输带宽。

目前，基于UWB的人员定位技术已广泛应用于监狱管理、工厂监工、地下隧道定位、医院病人陪护、仓储管理、物流跟踪、会展导航等诸多领域。如图1-1所示，在工厂中，基于UWB的人员定位系统可帮助传统工厂实施数字化管理，通过在工作区安装定位基站，让员工佩戴定位卡，可实时显示员工位置、上班时间、下班时间和移动轨迹，从而提高巡检效率。还可以对储存货物的位置进行监控，检查货物和仓库的位置，防止材料和设备的丢失。司法监狱内UWB人员定位系统的使用也渐渐开始普及，在监狱各个区域安装基站，服刑人员佩戴装有定位卡的腕带，定位系统实时监控人员行动轨迹，预防越狱等违法行为。由此可以看出，UWB定位技术在室内人员定位方面，具有相当大的前景和优势。

监狱作为国家刑事执法机构，有着维护社会安稳、预防违法犯罪、惩戒和改造罪犯等重要作用。目前，大部分监狱的在押人员管理还是传统的巡逻、监控方式，人工操作占较大比重。除此之外，监狱管理方面还存在以下困难：

(1)不能实时监测作案地点和犯罪人数；

(2)虚假报警现象多，且无法对靠近周边报警区域的人员进行身份识别；

(3)无法分析犯人的行为轨迹，从而合理分布警力；

(4)无法严格精准的识别犯罪身份等。

针对以上各种管理难点，服刑人员等特定受限人员的智能化管理是室内定位技术的重要应用之一。所以如何面向监狱服刑人员的精细化管理服务需求，实现实时查看服刑人员位置、移动轨迹等基础功能。进一步通过统计运动路程、运动时间，移动范围等，实现对服刑人员行为的监控，并对异常行为或异常区域等发出警报是一个有待解决的技术问题。

发明内容

针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种基于UWB的服刑人员定位与报警系统，可通过UWB定位技术与现有的监控系统交互，从而实现对服刑人员和管理人员进行实时定位，即时检查监狱情况，提前预警异常行为。这样就可以有效防止越狱、斗欧等恶性事件，建立完整灵活的服刑人员智能化管理系统。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于UWB的服刑人员定位与报警系统，包括位置信息采集模块：此模块使用基于UWB的司方定位系统采集定位信息，获得原始定位数据包；

位置解算模块：对位置信息采集模块的原始数据进行滤波后，通过定位算法，解算位置信息，获得TDOA定位数据，再经过解算获得二维坐标定位数据；

定位判别模块：通过算法对解算模块的Loc定位数据进行计算，获得定位误差，根据所得误差，结合实验环境进行定位误差校准，并判断定位系统的定位精度是否符合室内定位误差<30cm的需求；

报警判别模块：制定报警规则，通过算法实现异常点报警；

其中，位置信息采集模块的数据由司方系统和服刑人员的信息数据库提供；每个服刑人员佩戴一个定位标签，司方系统采集标签的原始定位数据发送给位置信息采集模块；

通过司方系统采集到的标签的原始数据，即raw数据包，保存格式为CSV文本文件，可直接在Excel或记事本中打开，每列一个数据，原始数据包保存了位置信息采集模块采集到的原始定位数据；

佩戴标签的服刑人员，为精准识别人员身份，可从监狱的管理系统中导出服刑人员的身份信息；

位置解算模块先对信息采集模块的raw数据进行滤波，然后采用TDOA算法解算滤波后的数据，得到二维坐标数据；

滤波：对信号质量fp、rx字段，过滤掉-100以下的数据；使用K-means算法，过滤时间奇异值；

定位判断：使用误差算法，计算从位置解算模块获得的的定位坐标Loc数据，并结合实验环境进行定位误差的校准；

报警判别：报警模块在收到标签的定位位置后，先通过报警判别，对外部的点判为越界，内部的点如果超时也要报警，不符合报警规则的点继续显示定位轨迹。

作为优选，所述定位算法为可以为TDOA算法，即滤波后的raw数据经解算，得到TDOA数据，该数据主要是标签到各基站的距离差；再将TDOA数据解算为二维坐标数据。

作为优选，多个具有完全同步时钟的基站同时接受来自一个标签的数据包，对于同一个标签发送的广播包，不同位置的基站的接收时间是不同的，所以采用如下算法：

(1)Tag发出一个广播包；

(2)两个基站接收到同一个包，基站1接收到的时间为T1，基站2接收到的时间为T2；

(3)计算时间差Td＝T2-T1；

(4)对于至少四个基站，可以得到三组这样的信息；

(5)解算出标签的二维位置坐标；

以下是TDOA算法关于到达时间差的方程:

作为优选，K-means算法是一种迭代型的，以距离为相似性指标的聚类算法，它计算出给定数据集有多少类，类的个数为K，类的中心即聚类中心，它是类中全部数值的均值；对于给出的需要聚类的一个数据集X，以及类的个数K，相似度指标选择欧式距离，聚类的目的是使K个类的聚类平方和最小，公式如下：

K-means算法的流程：

(1)随机选取K个质心；

(2)计算各个样本与质心的欧式距离；

(3)将各样本归类到距离最近的质心所在的簇；

(4)求各个簇的均值，再次归类；

(5)迭代的次数达到，算法结束，否则，回到第(2)步。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：本发明的基于UWB的服刑人员定位与报警系统通过K-means聚类算法实现数据滤波，运用TDOA位置解算，从而实现服刑人员的位置和轨迹的监视；在此基础上，在围墙、门窗等实际环境条件下，实现了定位误差小于30cm，进一步，基于点在多边形内的判别方法，并通过设定定位区域和报警的时间及空间规则等，实现对服刑人员的定位以及对其越界和不遵守时间规定的行为报警。

本方法证实了本方法和系统具备正确性和有效性。在误差容限30cm的情况下，能正确识别休息、吃饭、工作等规则条件下的异常行为并报警。

附图说明

图1是本发明的系统架构示意图；

图2是本发明的位置信息采集模块的工作原理示意图；

图3是本发明的位置解算模块的工作原理示意图；

图4是本发明的TDOA解算的工作原理示意图；

图5是本发明的定位判别模块的工作原理示意图；

图6是本发明的报警模块的工作原理示意图；

图7是本发明的报警流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

自从FCC在2002年批准3.1GHz至10.6GHz公共通信频段，UWB可在严格限制下运行以来，UWB通信迅速发展。同时，围绕国际标准制定的各种技术解决方案之间的激烈竞争也随之而来。

1999年以来，我们中国的研究人员开始重视UWB技术，我国的UWB技术随之开始发展。国家“863”计划在2001年启动，这是一项高速超宽带实验示范系统研发项目。来自深圳市的国人通信有限公司，在2011年我国的国际信息通信展览会上，推出了超宽带数字光纤分配系统(UW-DDS)。该系统是实现多制式、多业务联合接入的最新技术。该解决方案已经投入使用并取得了巨大的成功。

室内定位自从形成商业模式以来，随着产业链各环节的商家的积极发展，UWB技术在国内和全球市场都有大量的应用。现如今，室内定位技术的发展已经趋于成熟，可广泛应用于GPS和地图定位服务。不过，这项技术在发展的时候同样也被应用于更多的移动终端。现在的这些室内定位技术在发展模式上基本都是基于现有的位置进行定位，主要的功能也都是推动室内位置服务所带来的巨大的商业潜能。当前来说，很多商家都会提供各种不同的服务，由此，根据服务带来的各种便利将会激励商家进行技术优化和开发，从而给室内定位技术带来更好的竞争和发展。

UWB的主流定位算法，基于不同的定位原理，主要有以下两类：

通过测向进行定位的算法：AOA。

AOA(Angle of Arrival)是一种对硬件要求很高，基于信号到达角度的定位算法。此算法必须保证信号直达，所以这个方法一般用在无障碍的环境。

通过测距进行定位的算法：RSSI、TOA、TOF、TDOA等。

RSSI(Received Signai Strength Indication)是通过把信号强度转为距离信息的定位方法。此方法硬件成本低，但不能充分利用UWB时间分辨率高、带宽大的优点，不常用在UWB定位系统中。

TOA(Time of Arrival)是一种定位精度较高，基于把时间信息转为距离信息的定位算法。此方法，需要做到基站和标签间的时间同步[12]。

TOF(Time of Flight)是一种双向测距，将信号在基站和标签之间的飞行时间转化为距离的算法。此方法与TOA的区别在于TOF时钟同步要求较低。

TDOA算法与TOA算法相比，它是一种利用多个基站接收信号的时间差来确定标签的位置的算法。

智慧监狱是未来监狱管理技术发展的主流，这是通过新兴技术，如物联网、大数据、人工智能等建立起的一种新型监狱形态。鉴于传统的以人工管理为主的监管方式，存在诸多难点和不便，智能化管理已成为监狱现代化的必然要求。今天，随着科技发展，已经产生了许多的监狱智能管理技术：

人脸识别+智能摄像机：通过人脸识别技术，对监狱内部管理人员与服刑人员进行身份识别、人脸登记，实时检测越狱行为。

人脸情感人工智能：是人脸识别的升级，它能够通过摄像机远程捕捉人的面部信息，进行心理监测和生理分析，一旦检测到犯人生理或心理异常，比如分析出有起哄、越狱等异常行为征兆，立刻报警通知管理人员查看。

可穿戴设备：智能手环、智能鞋、智能服饰等，不仅可以监测服刑人员的血压、心率、呼吸等生理状态，还可以在其中嵌入定位装置，实时定位服刑人员位置，方便管理。

以上三种是目前监狱智能化管理的主流技术，未来还将有更多实用的技术诞生。目前，“智慧监狱”试点单位已在我国已在江苏、深圳、湖北等多个地区建立起来了。而诸多科技创新企业也已聚焦于创建智能化监狱，给司法工作用科技带来了一场智能变革。

本发明的基于UWB的服刑人员定位与报警系统，旨在让犯人佩戴腕带式定位标签，从而通过对标签的定位，实现对犯人行为的监控和预测，包括：实时掌握犯人位置、标签计数、强拆报警、电子围栏、运动轨迹跟踪与回放、监控系统联动报警等。如此可实现监狱服刑人员的智能化管理，大大降低监狱管理人员执法风险，并有效预防危险事故的发生。

UWB本质上是一种无载波扩频技术,它使用占空比非常低的冲击脉冲作为信息载体，直接以陡峭的上升和下降时间来调制冲击脉冲。UWB定位技术是一种基于无线脉冲到达时间差的测距定位技术，比蓝牙、wifi等定位精度更高，信号强度和定位精度也高得多，达到30cm以内。

UWB定位技术的工作流程：

(1)各定位标签不间断的、重复的，发送超宽带脉冲数据帧；

(2)定位基站接收数据帧；

(3)各定位基站通过脉冲检测器，测量各标签把数据帧送到接收天线的到达时间；

(4)定位机根据校准数据，确定各基站接收信号的时间差，并使用算法计算标签的位置；

(5)本发明设计的是二维空间的定位系统，一般使用4个基站，定位则采用TDOA算法。

UWB技术以其功耗低、抗干扰能力强等优点，解决了多年困扰传统无线通信技术的传播问题。其技术特点如下：

(1)系统的结构实现简单

区别于传统无线通信，UWB技术不使用载波，通过发送纳秒级的非正弦波窄脉冲传输信号，允许使用低成本的宽带发射机，且接收器不需要做中频处理。

(2)数据传输快

UWB技术具有非常宽的频率带宽，所以数据传输速率很高，并且不会单独占用频率资源，是个人通信和无线局域网的理想调制技术。

(3)功耗低

UWB系统发送数据使用的脉冲持续时间在0.20到1.5ns，是一种间歇脉冲，占空比和系统功耗都很低。民用UWB设备的功率约为传统移动电话以及蓝牙设备功率的百分之一，甚至几十分之一。所以，UWB技术有很大的功耗优势。

(4)安全性高

作为一种物理层技术，UWB技术通常将信号能量分散在较宽的频带中，其功率谱密度比自然电子噪声要低，相当于白噪声信号。

(5)多径分辨能力强

在传统无线通信中，通信质量和数据传输速率受多径传播效应的限制。因为，UWB无线电发射占空比和时间都很低的间歇脉冲，在时间上，多径信号可以分离。所以，其多径分辨率较强。

(6)定位精确

传统无线电所难以做到UWB技术这样，很简单的实现定位和通信的集成。GPS只能在其定位卫星的可视范围内工作。而UWB技术由于其非常强的穿透力，在室内和地下也可精确定位。

(7)工程简单造价便宜

与其他无线技术相比，UWB技术在工程实现方面很简单，只要以数学方式产生、调制脉冲，把电路集成在一个芯片上，就可以实现完全数字化，设备成本非常低。

UWB的主要技术指标如下：频率范围：3.6GHz～10.6GHz；系统功耗：1mW～4mW；脉冲宽度：0.2ns～1.5ns；重复周期：25ns～1ms；发射功率：<-41.3dBm/MHz；数据速率：几十到几百Mb/s；分解多路径时延：≤1ns；多径衰落：≤5dB；系统容量：大大高于3G系统；空间容量：1000kb/m2。

室内定位系统的报警如果采用电子围栏技术，电子围栏可以设置在禁区内，没有权限的人员不可擅自进出，否则UWB定位系统会实时报警。

电子围栏是当前最先进的周界报警技术，其系统组成有主机和前端配件。一般情况下，在室外安装和配置主机，沿着围墙安装电子围栏。脉冲主机也常安装在外面，利用信号传输设备，把报警信号传输到后端控制中心。

电子围栏主要工作过程：

主机通电后，发射端口发出脉冲电压，送至前端围栏。完成一次发射1.5s左右；

在围栏上，脉冲会停留大约0.1秒，形成一个回路后，返回主机接收端口；

接收端口，接收反馈脉冲信号；

主机，检测两个发射端间的电阻值；

假如，前端围栏损坏，脉冲主机接收端将无法接收信号；

或者，围栏短路，发射端间的电阻太小，主机将报警；

无论何种电压下，围栏损坏、主机接收端收不到信号，主机都会报警。

曲线围成的多边形将空间分隔。在合理的规则条件下，如睡觉时间，服刑人员应在多边形内；活动时间，应在多边形外。本文通过判定在特定规则条件下，服刑人员位于多边形内、外来的方式来报警。

判断点是否在多边形内有几种不同的思路，比如：射线法、转角法、夹角和发、面积和法等。本发明采用射线法。射线法的原理是利用待判断的点作为原点作射线，如果射线与多边形各边的交点总数为奇，则判断该点在多边形内。如果为偶，则判断该点在多边形之外。如图2-2中，在多边形外的点，以其为原点的射线与多边形有4个交点；在多边形内的点，以其为原点的射线与多边形有1个交点。

为了使数据采集系统具有一般性，能广泛推广，本发明采用的是司方UWB定位系统。此系统由定位标签、定位基站、POE交换机、定位服务器以及以太网络组成，。平时标签休眠，振动后开始按照指定频率发送定位包。定位精度为10-30cm；刷新率为0.5～50HZ(可调)；续航时间为2个月以上(1HZ)。本系统使用腕带式标签。

基站，安装在现场封闭空间或开阔区域固定位置，用来与生产人员佩戴的高精度定位标签进行实时交互，实现高精度人员定位。基站收到定位包后，保存接收到的系统时间TICK(40BIT整数，每TICK对应的时间为1.0/499.2e6/128.0秒，对应距离大约为4.69毫米)，通过网络发送到上位机解算软件。主基站根据频率，定时发送同步包，并把发送同步包的时间发送到上位机解算软件。

POE交换机，有了POE功能的网络交换机，基站可采用以太网数据传输线的模式供电。不过，它需要支持802.3af供电标准，使传感器在7w的功率下运行。

以太网络，目前系统使用有线以太网络，每台传感器通过有线以太网连接到网络交换机，来进行数据的传输。

如图1所示，本发明的各模块功能如下：

(1)位置信息采集模块：此模块使用基于UWB的司方定位系统采集定位信息，获得原始定位数据包。

(2)位置解算模块：对位置信息采集模块的原始数据进行滤波后，通过定位算法，如TDOA算法，解算位置信息，获得TDOA定位数据，再经过解算获得二维坐标定位数据(Loc数据)。

(3)定位判别模块：通过算法对解算模块的Loc定位数据进行计算，获得定位误差。根据所得误差，结合实验环境进行定位误差校准，并判断定位系统的定位精度是否符合室内定位误差<30cm的需求。

(4)报警判别模块：制定报警规则，通过算法实现异常点报警。

位置信息采集模块的数据由司方系统和服刑人员的信息数据库提供。每个服刑人员佩戴一个定位标签，司方系统采集标签的原始定位数据发送给位置信息采集模块，如图2所示，raw数据包，通过司方系统采集到的标签的原始数据(raw)，保存格式为CSV文本文件，可直接在Excel或记事本中打开，每列一个数据。原始数据(raw)包保存了位置信息采集模块采集到的原始定位数据。数据说明如下表3-1所示：

表3-1 raw数据说明

人员：佩戴标签的服刑人员，为精准识别人员身份，可从监狱的管理系统中导出服刑人员的身份信息。

数据格式如下表3-2所示：

表3-2人员信息

位置解算模块先对信息采集模块的raw数据进行滤波，然后采用TDOA算法解算滤波后的数据，得到二维坐标数据，其操作流程如图3所示，

UWB定位的误差来源主要有以下几种：时钟同步精度；多径传播；非视距传播；多址干扰等。

由以上各种原因导致的定位误差，使得位置信息采集模块的raw数据中部分标签位置信息误差较大，影响了整个系统的定位精度。所以为了提高定位精度，要对raw数据进行滤波，包括两个重要阶段：

(1)对信号质量fp、rx字段，过滤掉-1()()以下的数据。

(2)使用K-means算法，过滤时间奇异值。

位置解算采用TDOA算法，过程如图4所示，(1)滤波后的raw数据经解算，得到TDOA数据，该数据主要是标签到各基站的距离差。数据说明如下表3-3所示：

表3-3 TDOA数据说明

(2)再将TDOA数据解算为二维坐标数据(Loc数据)。

Loc数据保存了解算出来的定位结果，由TDOA数据得来。数据说明如下表3-4所示：

表3-4 Loc数据说明

定位判别模块主要功能是使用误差算法，计算从位置解算模块获得的的定位坐标Loc数据，并结合实验环境进行定位误差的校准，如图5所示，环境数据主要指墙等遮挡材料，在此条件下，测得损耗误差。

报警判别的规则：在监狱中，服刑人员引起的主要报警行为有越狱和不遵守监狱的日常作息时间规定。越狱行为在定位系统中可以理解为越界行为，即在定位坐标系中划定可活动的区域，定位坐标超出划定区域则判定为越界。对于未越界的坐标点，在指定区域内要遵守相关时间规定，否则也视为异常行为报警，(1)如上图6所示，报警模块在收到标签的定位位置后，先通过报警判别，对外部的点判为越界，内部的点如果超时也要报警。不符合报警规则的点继续显示定位轨迹。

(2)规则，据了解，监狱内服刑人员的日常时间规定可参考表3-5。

表3-5监狱服刑人员作息表

根据上表中服刑人员的作息安排，可将服刑人员的活动大体分为四个区域，即休息区域、吃饭区域、工作区域、整体活动区域，每个区域内的行为首先不可越界，其次必须遵守时间规定，如果在某一区域停留时间过长也视异常情况。

报警规则如下表3-6所示。

表3-6报警规则

TODA即“到达时间差”，和TOA算法不同的是，它不用添加特殊时间戳，提高了定位精度。虽然基站时间还是要求严格同步的，但两基站之间相似的移动信道传输特性，可以使多径效应导致的误差减小

(1)Tag发出一个广播包。

(2)两个基站接收到同一个包，基站1接收到的时间为T

(3)计算时间差T

(4)对于至少四个基站，可以得到三组这样的信息。

(5)解算出标签的二维位置坐标。

以下是TDOA算法关于到达时间差的方程:

K-means算法是一种迭代型的，以距离为相似性指标的聚类算法。它计算出给定数据集有多少类，类的个数为K，类的中心即聚类中心，它是类中全部数值的均值

K-means算法的流程：

(1)随机选取K个质心；

(2)计算各个样本与质心的欧式距离；

(3)将各样本归类到距离最近的质心所在的簇；

(4)求各个簇的均值，再次归类；

(5)迭代的次数达到，算法结束。否则，回到第(2)步。

计算定位误差需要采集静止状态下一个标签的1000组二维坐标数据，再测得该标签的实际坐标，计算测量值与实际值的距离差，这个差值即为定位误差。

我们可以直接在定位数据表中计算测得的1000组二维坐标数据的均值，但因为室内环境复杂，一些“抖动”剧烈，即测量值与实际值相差较大的数据会影响均值的计算。所以，需要过滤掉误差特别大的点。这里就需要进行数据筛选。数据筛选的目的是为了提高之前实验中测得的标签定位数据的可用性，从而更有利于后期的数据分析。

因为使用定位系统所得的loc定位数据为csv格式，方便在Excel表格中打开，所以可在表格中利用数学公式将定位数据信息的值进行统计分析。比如，使用TRIMMEAN函数。

TRIMMEAN函数原理是将数据按大小排列，然后从数据集的前面和后面，各除去一定百分比的数据，最终的结果就是余下数据的平均值。这样就过滤掉了误差相当大的部分数据，所得平均值更接近实际值。此函数的语法结构是TRIMMEAN(array,percent)。在本实验中，第一个参数array是使用定位系统测得的指定标签的1000组二维坐标locX和locY。第二个参数percent是在计算时要除去的坐标值误差特别大的数据的比例。如本次实验中在1000个坐标值中，要除去200个数据点，误差非常小的除去100个，误差非常大的除去100个，共去200个。那么Percent＝200/1000＝0.2。

使用TRIMMEAN对loc定位数据滤波并求得平均值后，将平均值(x,y)与实际值(x

基于报警规则，系统可通过算法来实现对异常坐标的报警，如图7所示。

此外，司法部强调推进“智慧监狱”建设，在现有的监狱建设基础之上，构建智能化监狱管理系统。具有适应新时代监狱发展，使监狱管理向智能化方向发展；践行罪犯改造质量标准，确保监狱安全风险可控；提升监狱工作的现代化水平，保证复杂的监狱环境中的监管安全等重要意义。

另外，本发明基于工业化的数据采集系统，通过滤波及TDOA定位技术细化手段，实现了服刑人员高精度定位及报警应用。本文方法不单是监狱服刑人员管理模式的创新，也就有实际的推广价值。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。