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一種基于WIFI位置指紋的自動考勤裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610904501.1

申請日:

2016.10.18

公開號:

CN106303971A

公開日:

2017.01.04

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 著錄事項變更IPC(主分類):H04W 4/02變更事項:發明人變更前:孫凌宇 冷明 冷子陽變更后:冷子陽 孫凌宇 冷明|||專利申請權的轉移IPC(主分類):H04W 4/02登記生效日:20180625變更事項:申請人變更前權利人:冷明變更后權利人:冷子陽變更事項:地址變更前權利人:343000 江西省吉安市吉州區安寧路15號6棟101室變更后權利人:343000 江西省吉安市吉州區安寧路15號6棟101室|||實質審查的生效IPC(主分類):H04W 4/02申請日:20161018|||公開
IPC分類號: H04W4/02(2009.01)I; H04W24/08(2009.01)I; H04W64/00(2009.01)I; H04W84/12(2009.01)I; G01S11/06; H04L29/06; H04M1/725; G07C1/10 主分類號: H04W4/02
申請人: 冷明
發明人: 孫凌宇; 冷明; 冷子陽
地址: 343000 江西省吉安市吉州區安寧路15號6棟101室
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610904501.1

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2018.07.13|||2018.07.13|||2017.02.01|||2017.01.04

法律狀態類型:

著錄事項變更|||專利申請權、專利權的轉移|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種基于WiFi位置指紋的自動考勤裝置,包括若干個考勤區域、現有已部署的WiFi熱點AP、若干個參考點RP、WiFi位置指紋數據庫、考勤對象所處的待定位點TP、考勤APP模塊、考勤服務器;考勤服務器連接WiFi位置指紋數據庫,獲取存儲的位置指紋信息,解密考勤APP模塊發送的待定位點TP的WiFi位置指紋信息,進而搜索匹配得到待定位點TP所屬的考勤區域并進行考勤。本發明的技術效果是:具有成本低廉、使用方便、自動考勤、多時間點式考勤、分布式考勤方式、無法偽造和復制考勤信息、考勤區域可擴展性強、考勤結果準確性強、計算效率高,系統實時性能強等特點和優點,有效地提高了考勤的效率和性能。

權利要求書

1.一種基于WiFi位置指紋的自動考勤裝置,它包括若干個考勤區域、現有已部署的
WiFi熱點AP、若干個參考點RP、WiFi位置指紋數據庫、考勤對象所處的待定位點TP、考勤APP
模塊、考勤服務器;其特征是:
所述的若干個考勤區域,是由整個考勤區域按照功能區域分解成的若干個考勤區域;
所述的現有已部署的WiFi熱點AP,分布在整個考勤區域各個位置;
所述的若干個參考點RP,是在每個考勤區域確定若干個參考點RP;
所述的WiFi位置指紋數據庫,存儲著每個參考點RP的WiFi位置指紋信息;其中,在每個
參考點RP上測量來自各個AP的信號強度RSSI值,采集所有可接收的AP信號強度RSSI值,形
成每個參考點RP的WiFi位置指紋信息,即RP的各個AP信號強度三元組信息(RP的物理空間
位置、WiFi熱點AP的MAC地址、WiFi熱點AP的RSSI值);
所述的考勤對象所處的待定位點TP,考勤對象所攜帶的WiFi功能手機運行考勤APP模
塊;
所述的考勤APP模塊通過無線數據鏈路連接考勤服務器,上傳加密的待定位點TP的
WiFi位置指紋信息;其中,在考勤對象所處的待定位點TP,考勤APP模塊定時測量來自各個
WiFi熱點AP的RSSI值,形成待定位點TP的WiFi位置指紋信息,即各個AP的信號強度四元組
信息(測量時間、考勤對象手機的MAC地址、WiFi熱點AP的MAC地址、WiFi熱點AP的RSSI值);
所述的考勤服務器連接WiFi位置指紋數據庫,獲取存儲的位置指紋信息,解密考勤APP
模塊發送的待定位點TP的WiFi位置指紋信息,進而搜索匹配得到待定位點TP所屬的考勤區
域,并依據“考勤對象是否在規定時間所處規定考勤區域”規則進行考勤,如果考勤服務器
監測某考勤區域全部或大部分的考勤人員缺勤,則啟動考勤異常預警糾錯流程;其中,考勤
服務器根據快速位置指紋匹配方法,將待定位點TP的WiFi位置指紋信息提取(WiFi熱點AP
的MAC地址、WIFI熱點AP的RSSI值)和WiFi位置指紋數據庫存儲的位置指紋信息(RP的物理
空間位置、WiFi熱點AP的MAC地址、WiFi熱點AP的RSSI值)進行匹配,計算得到待定位點TP所
屬的考勤區域。
2.根據權利要求1 所述的一種基于WiFi位置指紋的自動考勤裝置,其特征在于:根據
待定位點TP的WiFi位置指紋信息計算出待定位點TP所屬的考勤區域的快速位置指紋匹配
方法,步驟如下:
步驟1.1,在待定位點TP的WiFi位置指紋中挑選出較大RSSI值的WiFi熱點AP;
步驟1.2,篩選出上述WiFi熱點AP所在考勤區域的所有參考點RP的位置指紋,構造成候
選WiFi位置指紋數據集;
步驟1.3,逐一計算候選WiFi位置指紋數據集的位置指紋與待定位點TP的位置指紋的
明考斯基距離;
步驟1.4,選擇與待定位點TP的位置指紋最小明考斯基距離的參考點RP所屬的考勤區
域,作為待定位點TP所屬的考勤區域。
3.根據權利要求1 所述的一種基于WiFi位置指紋的自動考勤裝置,其特征在于:針對
某考勤區域附近的WiFi熱點AP可能發生改變導致考勤異常預警采取的考勤異常預警糾錯
流程,步驟如下:
步驟2.1,管理員前往該考勤區域的所有參考點RP,重新測量來自各個AP的信號強度
RSSI值,采集所有可接收的AP信號強度RSSI值,形成每個參考點RP的WiFi位置指紋信息,上
傳考勤服務器;
步驟2.2,考勤服務器連接WiFi位置指紋數據庫,獲取該考勤區域位置每個參考點RP的
WiFi位置指紋信息,與重新采集的參考點RP的WiFi位置指紋信息逐一比對;如果完全匹配,
則重新核對“考勤對象是否在規定時間所處規定考勤區域”的相關規則是否正確,并解除異
常預警;否則執行步驟2.3;
步驟2.3,考勤服務器分析導致WiFi位置指紋信息不匹配的因素,進行如下處理并解除
異常預警;如果重新采集的參考點RP的WiFi位置指紋信息中,某WiFi熱點AP信息完全消失,
則通知管理員確認該WiFi熱點AP是否通電或者被搬動;如果重新采集的參考點RP的WiFi位
置指紋信息中,出現新的WiFi熱點AP信息,則更新參考點RP的WiFi位置指紋信息為重新采
集的WiFi位置指紋信息。

說明書

一種基于WiFi位置指紋的自動考勤裝置

技術領域

本發明涉及一種基于WiFi信號的自動考勤裝置,尤其是一種基于WiFi位置指紋的
自動考勤裝置。

背景技術

早期的考勤方式通常是借助花名冊的名單點到或者簽名完成,既費時又費力,并
且無法杜絕“代替點到”、“代替簽名”等現象。現在的考勤方式通常使用RFID卡“射頻識別”、
或NFC標簽“感應識別”、或指紋、人臉、虹膜、指靜脈 “生物識別”等手段來完成考勤,但存在
著需要考勤對象主動參與、必須在固定地點借助固定考勤裝置完成考勤、考勤高峰期需要
排隊考勤等局限,且無法避免“惡意早退”、 “中途缺席”等現象。

近年來隨著智能手機的全面普及,基于智能手機位置服務的考勤方法通過“考勤
APP”模塊實現程序自動考勤,多時間點式考勤,分布式考勤,可有效地解決上述缺陷。但是,
如何感知用戶位置是實施智能手機位置服務的關鍵技術。

一、美國GPS定位系統、歐盟的Galileo定位系統,俄羅斯的Glonass定位系統和中
國北斗衛星定位系統,即使采用三邊定位法計算出用戶的具體位置,其民用定位精度可以
達到15米以內,也只能定位大致的教學樓或辦公樓位置,并還因為存在城市環境的“都市峽
谷”效應和室內環境的“導航衛星信號”微弱等不利因素導致手機無法定位。

二、蜂窩無線定位系統,即基于移動蜂窩網的基站定位,其定位精度依賴于基站的
分布和基站信號覆蓋的范圍。無論是基于電波到達時間差的定位技術,還是基于電波到達
入射角的定位技術,或者基于基于電波場強的定位技術,因移動通信系統的通信環境復雜
多變,受到多徑傳播,NLOS傳播、CDMA多址接入干擾、參與定位基站數限制等各種不利因素
影響,手機定位精度無法精確到教學樓的樓層及教室、或辦公樓的樓層及辦公室的具體位
置。

三、WiFi無線信號定位系統。WiFi無線網絡是20世紀迅速興起的無線通信技術,實
施IEEE 802.11技術標準,具有高速通信、方便部署和低成本的特點。隨著WiFi無線網絡的
迅速普及和廣泛應用,智能手機都已經內置符合IEEE 802.11技術標準的無線網卡,可以便
捷地接入到無線局域網中。為了滿足用戶對高速網絡的需求,運營商和商戶在城市的各個
位置布設各自的WiFi熱點 (Acess Poing) AP,可以說任何角落都是覆蓋在多重的WiFi無
線網絡中。

截止到該專利申請提交日(2016年10月18日),在中國知識產權局網站的專利檢索
及分析系統,按照關鍵字“WiFi”和“考勤”檢索到8條,或申請公布、或授權公告的,發明專利
或實用新型專利,梳理之后主要分為以下四類類型。

一、 基于WiFi無線通信技術傳輸考勤圖像和信息方式(1個相關專利)。該方式僅
僅是利用校園WiFi的無線通信技術,對相關的考勤圖像和信息進行無線傳輸,將考勤的有
線通信方式升級為無線通信方式。

2016年08月17日中國知識產權局授權公告號CN104021599B、由沈陽工業大學申報
的《基于校園WiFi的課堂考勤管理系統及其人數統計方法》中國發明專利,通過圖像采集模
塊在教室采集圖像,然后通過校園WiFi將采集圖像發送給人數統計模塊,進而利用一種基
于人頭顏色、大小的人數統計方法對課堂人數進行統計,進行出勤率的計算并生成出勤情
況報表,再通過校園WiFi向相關管理者的智能手機端發送出勤情況信息。

二、基于WiFi無線局域網連接用戶的MAC地址識別方式(5個相關專利)。該方式存
在著“考勤準備階段”需要對考勤對象的WiFi模塊MAC地址數據采集;“考勤進行階段”需要
考勤對象主動接入無線局域網、人數集中地點設置WiFi無線局域網接入數受限、專門設置
WiFi考勤裝置等缺陷。

<1> 2015年01月14日中國知識產權局申請公布號CN104282051A、由深圳大學申報
的《一種基于WiFi的課堂自動考勤系統》中國發明專利,通過教師攜帶的移動智能終端組建
WiFi無線局域網,學生攜帶的移動智能終端接入WiFi無線局域網,再由教師移動終端自動
考勤軟件,實現自動考勤以及對考勤數據的統計和分析。該申請的發明專利僅僅是利用移
動智能終端組建WiFi無線局域網,再通過軟件進行自動考勤,存在著“考勤準備階段”學生
WiFi模塊MAC地址數據采集、“考勤進行階段”學生需要主動接入教師移動智能終端組建的
無線局域網、教師移動智能終端組建的WiFi無線局域網接入數受限等缺陷。

<2>2016年06月01日中國知識產權局申請公布號CN105631960A、由江蘇科大匯峰
科技有限公司申報的《一種基于WiFi無線裝置的自動考勤系統及方法》中國發明專利,通過
自動考勤系統軟件利用定時任務管理器獲取WiFi無線裝置下的連接手機用戶的MAC地址,
對手機用戶信息進行判斷進而實現考勤。該申請的發明專利同樣存在著“考勤準備階段”手
機用戶WiFi模塊MAC地址數據采集、“考勤進行階段”用戶需要主動接入無線局域網、人數集
中地點設置WiFi無線裝置接入數受限等缺陷。

<3>2012年03月07日中國知識產權局授權公告號CN202159377U、由蘇州市職業大
學申報的《一種基于WiFi 終端的自動考勤系統》中國實用新型專利,每個學生分配一臺
WiFi 終端設備,通過WiFi 模塊連接WiFi 接入設備后,利用WiFi 終端設備MAC地址與學生
信息對應的關系,實現交互式輪詢考勤。該授權的實用新型專利同樣存在著“考勤準備階
段”學生WiFi 終端設備MAC地址數據采集、“考勤進行階段”學生需要主動通過WiFi 模塊連
接WiFi 接入設備、人數集中地點設置的WiFi 接入設備接入數受限等缺陷。

<4>2016年09月07日中國知識產權局授權公告號CN205563730U、由紹興瑞谷物聯
網技術有限公司申報的《一種學生考勤定位預警的WiFi系統》中國實用新型專利,每個學生
佩戴一臺學生考勤定位WiFi裝置,通過考勤WiFi裝置與覆蓋學校全范圍若干臺WiFi路由器
的其中之一進行連接后,利用考勤WiFi裝置ID信息(實質上就是MAC地址)與學生信息對應
的關系,判斷學生處于在校狀態或非正常離開學校狀態。該授權的實用新型專利同樣存在
著“考勤準備階段”學生考勤WiFi裝置設備MAC地址數據采集、“考勤進行階段”學生需要通
過考勤定位WiFi裝置連接WiFi路由器、人數集中地點設置的WiFi路由器接入數受限等缺
陷。

<5>2014年06月25日中國知識產權局申請公布號CN103886648A、由莊南慶申報的
《一種基于手機WiFi 信號的考勤系統》中國發明專利,通過考勤對象攜帶的WiFi 功能手
機,或沒有連接熱點情況下,手機不時發送探測請求幀被考勤裝置捕捉到;或連接熱點的情
況下,手機會經常和熱點交互數據報文和管理報文被考勤裝置捕捉到,進而,考勤裝置從捕
捉到的報文中提取出考勤對象WiFi模塊的MAC 地址,再結合已登記的考勤對象信息生成考
勤記錄。該申請的發明專利存在著“考勤準備階段”考勤對象WiFi模塊MAC地址數據采集、
“考勤進行階段”考勤地點需要專門設置WiFi考勤裝置、人數集中地點設置的WiFi考勤裝置
捕捉報文數受限等缺陷。

三、基于WiFi 信號源SSID 標識信息識別方式(1個相關專利)。該方式因為事先僅
存儲單個WiFi 信號源SSID 標識信息,因此存在著偽造WiFi 信號源SSID 標識信息發送、
臨近考勤點竊取WiFi 信號源SSID 標識信息等缺陷,使得無法杜絕“假冒考勤”等問題。

2013年12月04日中國知識產權局申請公布號CN103426208A、由上海同城信息科技
有限公司申報的《基于WiFi 信號的手機考勤系統》中國發明專利,通過考勤對象的智能手
機采集所在空間的WiFi 信號源SSID 標識信息,并將信息發回服務器,由服務器對比考勤
點事先存儲的WiFi 信號源SSID 標識信息,從而確定持有該手機的考勤對象是否到達指定
的考勤位置處,完成考勤。

四、此外,2014年11月26日中國知識產權局申請公布號CN104167025A、由濟南大學
申報的《基于動態人臉識別與WiFi 定位的移動考勤系統及其方法》中國發明專利,首先用
戶利用智能手機通過用戶名和密碼驗證后登錄到服務器端;其次考勤系統利用用戶的便攜
設備自帶的WiFi 模塊對用戶進行定位,獲取用戶的當前位置并傳給服務器,而服務器對客
戶端提交的位置信息進行核對;最后校驗完位置信息后,利用動態人臉識別技術完成用戶
身份的確認,用戶考勤成功,并生成該用戶的考勤記錄。然而,該申請的發明專利盡管未給
出所采用的具體WiFi定位技術,但給出的“定位精度高達20 至40 米”應該只能定位教學樓
或辦公樓的大致位置,定位精度遠遠不夠精確到教學樓的樓層及教室、或辦公樓的樓層及
辦公室的具體位置。

本發明利用現有已部署在考勤區域各個位置的WiFi熱點AP,收集考勤區域若干個
參考點 (Reference Point) RP的信號強度(Received Signal Strength Indication)
RSSI值,基于RP的各個AP信號強度三元組信息(RP的物理空間位置、WiFi熱點AP的MAC地址、
WiFi熱點AP的RSSI值)建立考勤區域的WiFi位置指紋數據庫。進而,通過考勤對象攜帶WiFi
功能手機運行“考勤APP”模塊,在待定位點(Test Point) TP定時(例如:每30秒)測量來自
各個WiFi熱點AP的RSSI值,并將待定位點TP的各個AP的信號強度四元組信息(測量時間、考
勤對象手機的MAC地址、WiFi熱點AP的MAC地址、WiFi熱點AP的RSSI值)加密上傳到考勤服務
器中,由考勤服務器根據快速位置指紋匹配方法,將接收到的待定位點TP的WiFi位置指紋
信息和WiFi位置指紋數據庫存儲的位置指紋信息進行快速匹配,計算得到考勤對象所處待
定位點TP的考勤區域,從而依據“考勤對象是否在規定時間所處規定考勤區域”規則進行考
勤。

本發明的整個考勤過程無需在考勤區域設置額外的硬件設施,無需考勤對象主動
連接WiFi 接入設備、不存在著WiFi考勤裝置接入數受限、考勤高峰期需要排隊考勤、WiFi
位置指紋信息被偽造和復制等缺陷,實現了程序自動考勤,多時間點式考勤,分布式考勤相
結合的方式,有效地避免“惡意早退”、“中途缺席”和“代替考勤”等現象。

發明內容

本發明的目的在于針對已有技術存在的不足,提供一種基于WiFi位置指紋的自動
考勤裝置。為達到上述目的,本發明的構思如下:

一、利用現有已部署的考勤區域各個位置的WiFi熱點AP,且每一個WiFi熱點AP都有一
個全球唯一的MAC地址,并且一般而言WiFi熱點AP在一段時間內是不會移動的。考勤對象攜
帶的WiFi功能手機在開啟Wi-Fi的情況下,運行“考勤APP”模塊掃描并收集周圍的AP信號,
無論是否加密,是否已連接熱點,甚至信號強度不足以顯示在無線信號列表中,都可以獲取
到AP廣播出來的MAC地址和相應的RSSI值。

二、將整個考勤區域按照功能區域分解成若干個考勤區域,在每個考勤區域確定
若干個參考點RP,然后在每個RP上測量來自各個AP的信號強度RSSI值,即采集所有可接收
的AP信號強度RSSI值,并將RP的各個AP信號強度三元組信息(RP的物理空間位置、WiFi熱點
AP的MAC地址、WiFi熱點AP的RSSI值)存入WiFi位置指紋數據庫中。由于RP的物理位置是已
知的,因此WiFi位置指紋數據庫在物理空間和信號空間上是相互關聯的。

三、考勤對象在待定位點TP,用同樣的方法測量來自各個AP的信號強度RSSI值,即
采集所有可接收的AP信號強度RSSI值,然后將TP的各個AP的信號強度四元組信息(測量時
間、考勤對象手機的MAC地址、WiFi熱點AP的MAC地址,WiFi熱點AP的RSSI值)加密上傳到考
勤服務器中,由考勤服務器根據快速位置指紋匹配方法將接收到的待定位點TP的WiFi位置
指紋信息和WiFi位置指紋數據庫存儲的位置指紋信息進行快速匹配,得到待定位點TP的考
勤區域,從而依據“考勤對象是否在規定時間所處規定考勤區域”規則進行考勤。

四、經典的基于位置指紋信息的WiFi定位技術,在采集了待定位點TP的WiFi位置
指紋信息后,與WiFi位置指紋數據庫存儲的每個參考點RP的位置指紋進行一一對比和匹
配。但是,當面對定位區域是城市時,成千上百萬的參考點RP將產生海量數據的指紋數據
庫,逐條匹配位置指紋將耗費大量的時間,影響定位的實時性。更為甚者,位置指紋匹配方
法中的加權K鄰近法為提高定位精度,計算出與待定位點TP位置指紋最小距離的K個參考點
后,并賦予不同鄰近點的權重系數,進而計算出K個參考點位置坐標的加權均值,作為待定
位點TP的位置坐標。

然而,面向考勤的WiFi定位技術無需精確計算出待定位點TP的位置坐標,只需要
精確確定待定位點TP所屬的考勤區域即可完成考勤,因此本發明對面向考勤的WiFi定位技
術的位置指紋匹配方法進行了改進,提出并采用了快速位置指紋匹配方法。首先,在待定位
點TP的位置指紋中挑選出較大RSSI值(例如:RSSI值按非遞增序列排序后取前三)的WiFi熱
點AP,篩選出WiFi熱點AP所在考勤區域的所有參考點RP的位置指紋,構造成候選WiFi位置
指紋數據集;接著,逐一計算候選WiFi位置指紋數據集的位置指紋與待定位點TP的位置指
紋的明考斯基距離;進而,選擇與待定位點TP的位置指紋最小明考斯基距離的參考點RP所
屬的考勤區域,作為待定位點TP所屬的考勤區域。由于上述的快速位置指紋匹配方法只和
候選WiFi位置指紋數據集進行位置指紋比較和匹配,有效地減少了匹配計算量,因此該方
法具有計算效率高,系統實時性能強,定位考勤區域準確等特點。

本發明具有成本低廉、使用方便、自動考勤、多時間點式考勤、分布式考勤方式、無
法偽造和復制考勤信息、考勤區域可擴展性強、考勤結果準確性強、計算效率高,系統實時
性能強等特點和優點,有效地提高了考勤的效率和性能。

根據上述的發明構思,本發明的技術方案是這樣實現的:它包括若干個考勤區域、
現有已部署的WiFi熱點AP、若干個參考點RP、WiFi位置指紋數據庫、考勤對象所處的待定位
點TP、考勤APP模塊、考勤服務器。

所述的若干個考勤區域,是由整個考勤區域按照功能區域分解成的若干個考勤區
域。

所述的現有已部署的WiFi熱點AP,分布在整個考勤區域各個位置。

所述的若干個參考點RP,是在每個考勤區域確定若干個參考點RP。

所述的WiFi位置指紋數據庫,存儲著每個參考點RP的WiFi位置指紋信息;其中,在
每個參考點RP上測量來自各個AP的信號強度RSSI值,采集所有可接收的AP信號強度RSSI
值,形成每個參考點RP的WiFi位置指紋信息,即RP的各個AP信號強度三元組信息(RP的物理
空間位置、WiFi熱點AP的MAC地址、WiFi熱點AP的RSSI值)。

所述的考勤對象所處的待定位點TP,考勤對象所攜帶的WiFi功能手機運行考勤
APP模塊。

所述的考勤APP模塊通過無線數據鏈路連接考勤服務器,上傳加密的待定位點TP
的WiFi位置指紋信息;其中,在考勤對象所處的待定位點TP,考勤APP模塊定時測量來自各
個WiFi熱點AP的RSSI值,形成待定位點TP的WiFi位置指紋信息,即各個AP的信號強度四元
組信息(測量時間、考勤對象手機的MAC地址、WiFi熱點AP的MAC地址、WiFi熱點AP的RSSI
值)。

所述的考勤服務器連接WiFi位置指紋數據庫,獲取存儲的位置指紋信息,解密考
勤APP模塊發送的待定位點TP的WiFi位置指紋信息,進而搜索匹配得到待定位點TP所屬的
考勤區域,并依據“考勤對象是否在規定時間所處規定考勤區域”規則進行考勤,如果考勤
服務器監測某考勤區域全部或大部分的考勤人員缺勤,則啟動考勤異常預警糾錯流程;其
中,考勤服務器根據快速位置指紋匹配方法,將待定位點TP的WiFi位置指紋信息提取(WiFi
熱點AP的MAC地址、WIFI熱點AP的RSSI值)和WiFi位置指紋數據庫存儲的位置指紋信息(RP
的物理空間位置、WiFi熱點AP的MAC地址、WiFi熱點AP的RSSI值)進行匹配,計算得到待定位
點TP所屬的考勤區域。

上述的考勤服務器,所述的通過快速位置指紋匹配方法,根據待定位點TP的WiFi
位置指紋信息計算出待定位點TP所屬的考勤區域步驟如下。

步驟1.1,在待定位點TP的WiFi位置指紋中挑選出較大RSSI值的WiFi熱點AP。

步驟1.2,篩選出上述WiFi熱點AP所在考勤區域的所有參考點RP的位置指紋,構造
成候選WiFi位置指紋數據集。

步驟1.3,逐一計算候選WiFi位置指紋數據集的位置指紋與待定位點TP的位置指
紋的明考斯基距離。

步驟1.4,選擇與待定位點TP的位置指紋最小明考斯基距離的參考點RP所屬的考
勤區域,作為待定位點TP所屬的考勤區域。

上述的考勤服務器,所述的考勤異常預警糾錯流程,針對某考勤區域附近的WiFi
熱點AP可能發生改變導致考勤異常預警的糾錯步驟如下。

步驟2.1,管理員前往該考勤區域的所有參考點RP,重新測量來自各個AP的信號強
度RSSI值,采集所有可接收的AP信號強度RSSI值,形成每個參考點RP的WiFi位置指紋信息,
上傳考勤服務器。

步驟2.2,考勤服務器連接WiFi位置指紋數據庫,獲取該考勤區域位置每個參考點
RP的WiFi位置指紋信息,與重新采集的參考點RP的WiFi位置指紋信息逐一比對。如果完全
匹配,則重新核對“考勤對象是否在規定時間所處規定考勤區域”的相關規則是否正確,并
解除異常預警;否則執行步驟2.3。

步驟2.3,考勤服務器分析導致WiFi位置指紋信息不匹配的因素,進行如下處理并
解除異常預警。如果重新采集的參考點RP的WiFi位置指紋信息中,某WiFi熱點AP信息完全
消失,則通知管理員確認該WiFi熱點AP是否通電或者被搬動。如果重新采集的參考點RP的
WiFi位置指紋信息中,出現新的WiFi熱點AP信息,則更新參考點RP的WiFi位置指紋信息為
重新采集的WiFi位置指紋信息。

本發明與現有技術相比較,具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點。

一、整個考勤過程成本低廉、無需在考勤區域設置額外的硬件設施。本發明僅僅利
用現有已部署在考勤區域各個位置的WiFi熱點AP,借助考勤對象攜帶的WiFi功能手機運行
“考勤APP”模塊,獲取到AP廣播出來的MAC地址和相應的RSSI值完成考勤。

二、整個考勤過程使用方便、無需考勤對象主動連接WiFi 接入設備。本發明既不
存在著WiFi考勤裝置接入數受限的缺陷,也不存在考勤高峰期需要排隊考勤等缺陷。

三、整個考勤過程為程序自動考勤方式。本發明由考勤對象攜帶的WiFi功能手機
運行“考勤APP”模塊,定時測量來自各個WiFi熱點AP的RSSI值,并將各個AP的信號強度四元
組信息加密上傳到考勤服務器中。

四、整個考勤過程為多時間點式考勤方式。本發明由考勤服務器接收考勤對象攜
帶的WiFi功能手機定時發送過來的各個AP的信號強度四元組信息,進而根據快速位置指紋
匹配方法得到考勤對象所在的考勤區域,考勤過程覆蓋整個時間段,考勤間隔可設置,有效
地避免了“惡意早退”和“中途缺席”等現象。

五、整個考勤過程為分布式考勤方式。本發明無需在固定地點借助固定裝置進行
考勤、僅是通過考勤對象攜帶WiFi功能手機運行“考勤APP”模塊完成考勤。如果考勤服務器
的WiFi位置指紋匹配計算負載過大,則可采用分布式計算完成WiFi位置指紋信息的搜索匹
配,破解超大考勤區域范圍的超大規模人群密集考勤的難題。

六、整個考勤過程無法偽造和復制。本發明的考勤傳輸信息均為加密的WiFi位置
指紋信息,即加密的待定位點TP的各個AP的信號強度四元組信息,WiFi位置指紋信息的偽
造或復制都會使考勤服務器輕易地發現異常情況,有效地避免了“代替考勤”等現象。

七、考勤區域的可擴展性強。本發明針對沒有固定空間的外勤人員,同樣勝任是否
到達指定區域的考勤。即使外勤人員超出了預先設定的考勤區域,但由于城市的任何角落
都覆蓋在WiFi無線網絡中,只需要管理人員攜帶WiFi功能手機,在非預設區域的若干個參
考點RP采集WiFi位置指紋后,事后彌補非預設考勤區域的外勤人員的考勤。

八、考勤結果的準確性強。本發明針對僅幾十厘米一墻之隔或一層之差的物理空
間位置,利用WiFi的信號穿墻性能差的特性、反映在AP的信號強度四元組信息的RSSI值變
化巨大,定位精度可精確到教學樓不同樓層的不同教室、辦公樓不同樓層的不同辦公室,遠
遠超過衛星導航定位技術和蜂窩無線定位技術。

附圖說明

通過以下對本發明一種基于WiFi位置指紋的自動考勤裝置的實例結合其附圖的
描述,可以進一步理解本發明的目的、具體結構特征和優點。

圖1是本發明一種基于WiFi位置指紋的自動考勤裝置的結構示意圖。

圖2是本發明一種基于WiFi位置指紋的自動考勤裝置的快速位置指紋匹配方法的
具體工作流程圖。

圖3是本發明一種基于WiFi位置指紋的自動考勤裝置的考勤異常預警糾錯流程的
具體工作流程圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本發明基于WiFi位置指紋的自動考勤裝置的技術內容,特
舉以下實例詳細說明。

本發明提出了一種基于WiFi位置指紋的自動考勤裝置,如圖1所示,包括若干個考
勤區域/101、現有已部署的WiFi熱點AP/102、若干個參考點RP/103、WiFi位置指紋數據庫/
104、考勤對象所處的待定位點TP/105、考勤APP模塊/106、考勤服務器/107。

所述的若干個考勤區域/101,是由整個考勤區域按照功能區域分解成的若干個考
勤區域/101。

以圖1所示的二維考勤區域為例,其被分解成A~G行,1~5列,即分解成A1~G5共計35
個考勤區域。以三維教學樓為例,首先,整個三維教學樓可以分解成不同的樓層;然后,每個
樓層作為二維區域再按照功能區域分解成不同的教室、休息室、過道、衛生間、配電房等區
域。以三維辦公樓為例,首先,整個三維辦公樓可以分解成不同的樓層;然后,每個樓層作為
二維區域再按照功能區域分解成不同的辦公室、會議室、過道、衛生間、配電房等區域。

所述的現有已部署的WiFi熱點AP/102,分布在整個考勤區域各個位置。

所述的若干個參考點RP/103,是在每個考勤區域/101確定若干個參考點RP/103。

以圖1所示的考勤區域A1為例,分別在四個角區域和中心區域設置參考點,總共設
置有RP1~RP6參考點6個。

所述的WiFi位置指紋數據庫/104,存儲著每個參考點RP/103的WiFi位置指紋信
息;其中,在每個參考點RP/103上測量來自各個AP/102的信號強度RSSI值,采集所有可接收
的AP/102信號強度RSSI值,形成每個參考點RP/103的WiFi位置指紋信息,即RP/103的各個
AP/102信號強度三元組信息(RP/103的物理空間位置、WiFi熱點AP/102的MAC地址、WiFi熱
點AP/102的RSSI值)。

所述的考勤對象所處的待定位點TP/105,考勤對象所攜帶的WiFi功能手機運行考
勤APP模塊/106。

所述的考勤APP模塊/106通過無線數據鏈路連接考勤服務器/107,上傳加密的待
定位點TP/105的WiFi位置指紋信息;其中,在考勤對象所處的待定位點TP/105,考勤APP模
塊/106定時測量來自各個WiFi熱點AP/102的RSSI值,形成待定位點TP/105的WiFi位置指紋
信息,即各個AP/102的信號強度四元組信息(測量時間、考勤對象手機的MAC地址、WiFi熱點
AP/102的MAC地址、WiFi熱點AP/102的RSSI值)。在本實施例中定時測量為每30秒測量一次,
本領域技術人員可以根據應用場合修改相應的間隔時間。

所述的考勤服務器/107連接WiFi位置指紋數據庫/104,獲取存儲的位置指紋信
息,解密考勤APP模塊/106發送的待定位點TP/105的WiFi位置指紋信息,進而搜索匹配得到
待定位點TP/105所屬的考勤區域,并依據“考勤對象是否在規定時間所處規定考勤區域”規
則進行考勤,如果考勤服務器/107監測某考勤區域全部或大部分的考勤人員缺勤,則啟動
考勤異常預警糾錯流程;其中,考勤服務器/107根據快速位置指紋匹配方法,將待定位點
TP/105的WiFi位置指紋信息提取(WiFi熱點AP/102的MAC地址、WIFI熱點AP/102的RSSI值)
和WiFi位置指紋數據庫存儲的位置指紋信息(RP/103的物理空間位置、WiFi熱點AP/102的
MAC地址、WiFi熱點AP/102的RSSI值)進行匹配,計算得到待定位點TP/105所屬的考勤區域。

對于所述的快速位置指紋匹配方法,本實施例根據待定位點TP的WiFi位置指紋信
息計算出待定位點TP所屬的考勤區域的具體工作流程如圖2所示,步驟如下。

步驟201,在待定位點TP的WiFi位置指紋中挑選出較大RSSI值的WiFi熱點AP。

在本實施例中,針對RSSI值按非遞增序列排序后取前三,本領域技術人員可以根
據應用場合,或修改不同數量排名RSSI被選中,或采用設定RSSI閾值的方法。

步驟202,篩選出上述WiFi熱點AP所在考勤區域的所有參考點RP的位置指紋,構造
成候選WiFi位置指紋數據集。

步驟203,逐一計算候選WiFi位置指紋數據集的位置指紋與待定位點TP的位置指
紋的明考斯基距離。

步驟204,選擇與待定位點TP的位置指紋最小明考斯基距離的參考點RP所屬的考
勤區域,作為待定位點TP所屬的考勤區域。

在本實施例中,明考斯基距離的系數P值為2,即演化成歐氏距離,本領域技術人員
可以根據應用場合,或修改系數P值為1,演化成曼哈頓距離,或修改系數P值為無窮極限,演
化成切比雪夫距離;或修改系數P值為其它正整數。

對于所述的考勤異常預警糾錯流程,本實施例針對某考勤區域附近的WiFi熱點AP
可能發生改變導致考勤異常預警的糾錯的具體工作流程如圖3所示,步驟如下。

步驟301,管理員前往該考勤區域的所有參考點RP,重新測量來自各個AP的信號強
度RSSI值,采集所有可接收的AP信號強度RSSI值,形成每個參考點RP的WiFi位置指紋信息,
上傳考勤服務器。

步驟302,考勤服務器連接WiFi位置指紋數據庫,獲取該考勤區域位置每個參考點
RP的WiFi位置指紋信息,與重新采集的參考點RP的WiFi位置指紋信息逐一比對。如果完全
匹配,則重新核對“考勤對象是否在規定時間所處規定考勤區域”的相關規則是否正確,并
解除異常預警;否則執行步驟303。

步驟303,考勤服務器分析導致WiFi位置指紋信息不匹配的因素,進行如下處理并
解除異常預警。如果重新采集的參考點RP的WiFi位置指紋信息中,某WiFi熱點AP信息完全
消失,則通知管理員確認該WiFi熱點AP是否通電或者被搬動。如果重新采集的參考點RP的
WiFi位置指紋信息中,出現新的WiFi熱點AP信息,則更新參考點RP的WiFi位置指紋信息為
重新采集的WiFi位置指紋信息。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發
明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種擴展、改進和修改,并把
在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此,本發明不限于
這里的實施例,本領域技術人員根據本發明的揭示,不脫離本發明范疇所做出的擴展、改進
和修改都應該在本發明的保護范圍之內。

例如:本發明“一種基于WiFi位置指紋的自動考勤方法”的技術方案在學校的實施
例,對考勤對象,考勤時間,考勤區域進行擴展后,考勤對象既可以是學生,也可以是教職員
工,考勤時間不僅僅可以是課堂時間、上下班時間,還可以是就寢時間、開會時間等時間段,
考勤地點可以是教室、實驗室、圖書館、寢室、辦公室、會議室、運動場、體育館、食堂、超市等
地點,則實施例不僅僅可以修改成學生上課情況的考勤、學生就寢情況的考勤、學生晚自習
情況的考勤、學生異常離校的預警、教職員工的上下班考勤、與會人員的會議考勤等實施
例,還可以改進成學生教室學習時間的長短分析、學生圖書館學習時間的長短分析、學生實
驗室研究時間的長短分析、學生運動場或體育館運行時間的長短分析、學生寢室就寢時間
的長短分析、教職員工上班時間的長短分析,與會人員開會時間的長短分析等實施例,甚至
可以成為研究學生或教職員工的就餐等行為愛好分析等實施例。

例如:本發明“一種基于WiFi位置指紋的自動考勤方法”的技術方案在生產企業的
實施例,對考勤對象,考勤時間,考勤區域進行擴展后,考勤對象既可以是生產線工人,也可
以是行政管理人員,考勤時間不僅僅可以是上下班時間、就餐時間,還可以是巡邏時間、開
會時間等時間段,考勤地點可以是辦公室、生產車間、會議室、食堂、倉庫和財務室等設防區
域地點,則實施例不僅僅可以修改成員工的上下班考勤、與會人員的會議考勤等實施例,還
可以改進成安保人員的巡邏考勤、設防區域異常進入的預警等實施例。

例如:本發明“一種基于WiFi位置指紋的自動考勤方法”的技術方案在機器人行走
監控的實施例,將考勤對象設定為機器人、將機器人行動區域進行柵格劃分后若干個細小
的考勤區域、基于機器人的行走路線和行走速度計算出途徑區域的時間并設定為考勤時
間,則實施例將演變成具有預警功能的機器人行走監控裝置。

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一種 基于 WIFI 位置 指紋 自動 考勤 裝置
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