CN103324901B - 一种用于仓储系统的定位装置及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于仓储系统的定位装置及定位方法。该定位装置包括绑定在货物上的移动标签、感知定位设备和仓储系统服务器，移动标签与感知定位设备通过无线射频连接，感知定位设备和仓储系统服务器通过无线射频或有线电缆连接；移动标签为可游离移动的无线设备；感知定位设备用于标识仓储区内不同的指定区域、感知其周边范围内的移动标签及汇集货物的相关数据并与仓储系统服务器进行数据交互，指定区域是将仓储区按平面立体空间划分。本发明通过无线感应及信息采集技术准确获悉货物所在位置、仓库区内货物数量以及货物移动进出的状况等重要信息，使仓储系统具备了货物定位、自动盘点、仓位评估、智能寻货和货物移动跟踪等核心功能。

Description

一种用于仓储系统的定位装置及定位方法

技术领域

本发明涉及物流仓储技术领域，更具体地，涉及一种用于仓储系统的定位装置及定位方法。

背景技术

仓储管理理论经历了多年的发展，已经非常成熟。确保仓储作业制度化、规范化、简单化、合理化、系统化、标准化，使物流/信息流顺畅、快捷、高效、有序是现代仓储管理的目标。然而，这些严密的管理理论在具体实施上却是对仓储管理人员有着极高的要求，企业时刻要对仓储相关人员进行不断的培训与教育，甚至是聘请专业的仓储管理顾问进行管理，以确保仓储管理的实际运作质量。

仓储管理通常要实现以下的管理要点：

1.帐物一致；2.先进先出；3.整理整顿；4.储位规划和管理；5.不良品管理；6.呆滞料管理；7.库存周转管理；8.ROHS管理；9.盘点；10.安全与防护；11.标识管理；12.重点物料管理。

在这些管理要点中，帐物一致、储位规划和管理、整理整顿、盘点这几点往往成为管理难点，因为其要求对进库，出库，移位等操作都必须一一记录到仓储系统中，但是现实的运作状况并非如此理想，在繁忙的仓库环境往往因为信息登记滞后，或是人为疏忽记录，导致仓库信息可信性降低。要么进行人工盘点，要么组织人员维护海量的仓储数据，否则仓储系统形同虚设，仓库倒退到无管理状态，与企业当初建设现代化仓库的理想相去甚远。

因此，急切需要寻找一种能准确获悉货物所在位置、仓库区内货物数量、货物移动进出的状况等重要信息的定位装置和定位方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足而提供一种用于仓储系统的定位装置。应用该定位装置使仓储系统具备了货物定位，自动盘点，仓位评估，智能寻货，货物移动跟踪等核心功能。

本发明还提供上述用于仓储系统的定位装置的定位方法。

为解决上述技术问题，本发明的第一方面技术方案如下：

一种用于仓储系统的定位装置，包括绑定在货物上的移动标签、感知定位设备和仓储系统服务器，所述移动标签与感知定位设备通过无线射频连接，所述感知定位设备和仓储系统服务器通过无线射频或有线电缆连接；所述移动标签为可游离移动的无线设备；所述感知定位设备用于标识仓储区内不同的指定区域、感知其周边范围内的移动标签及汇集货物的相关数据并与仓储系统服务器进行数据交互，所述指定区域是将仓储区按平面立体空间划分。根据需要将仓储区划分为若干个指定区域，能容纳的定位设备数量显著提高。

进一步优选的方案，所述感知定位设备包括固定标签、无线网关，所述移动标签与固定标签、固定标签与无线网关均为无线射频连接，所述无线网关和仓储系统服务器通过无线射频或有线电缆连接；所述固定标签为固定安装在指定区域的无线设备，用于标识指定区域和感知其周边范围内的移动标签；所述无线网关用于汇集固定标签送来的数据并与仓储系统服务器进行数据交互。

更进一步优选的方案，所述感知定位设备还包括同步器，所述同步器为固定安装的无线设备，用于管理和指挥周边范围内的固定标签，并将数据传送给无线网关。增加同步器，作为专门负责时间同步的无线射频设备，为现场被定位的固定标签提供时间核对，及时调整被定位的固定标签的休眠规律，减少了同时广播时造成的信息冲突，确保了定位信息的数据采样有效性。

更进一步优选的方案，所述固定标签设有平板天线，用于准确定位。因为平板天线具有很强的指向性，可用以提供更明显的信号特征，所以定位更准确。

更进一步优选的方案，所述移动标签设有蜂鸣器和/或LED灯。借助声光辅助功能，让仓管人员实现快速找出目标货物。

更进一步优选的方案，还包括配备在仓库人员身上的导航装置。该导航装置可以为头戴式显示器或手持设备，比如手持终端机、无线射频智能电话、无线射频工业平板电脑等。

本发明的第二方面技术方案是：

一种用于仓储系统的定位装置的定位方法，包括如下步骤：

S1.货物进入仓储区前张贴好条形码和绑定移动标签，并且在仓储系统服务器中登记货物的基础数据；

S2.货物在进入仓储区后，感知定位设备感应货物相关信息数据，并将感应到的数据传送给仓储系统服务器；

S3.仓储系统服务器自动核对，若发现货物信息数据与预先登记的基础数据不一致，感知定位设备马上发出清点警告，及时提醒仓库人员查核清点；

S4.若仓储区内货物发生了搬动挪移，感知定位设备马上掌握其移动的结果和位置，并且自动更新仓储系统服务器的数据；

S5.若货物需要出库，在货物离开仓储区时，感知定位设备马上掌握出库的数量和货物名称，如果与出库计划不符，则发出清点警告，及时提醒仓库人员查核清点。

进一步的，上述用于仓储系统的定位装置的定位方法，还包括如下步骤：

S45.若需要准确找出目标货物，当仓库人员通过导航装置或仓储系统对被目标货物发出寻找指令后，目标货物所绑定的移动标签上的蜂鸣器和/或LED启动工作，辅助仓库人员快速寻获目标货物。

更进一步的，上述用于仓储系统的定位装置的定位方法，还包括如下步骤：

S46.若需要拣货或出货时，仓储系统服务器根据货物编号自动列出货物所在位置，在货物定位的同时，仓储系统服务器也对仓库人员进行定位，并且通过导航装置引领仓库人员朝着货物所在的目标区域靠近。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明定位装置及定位方法通过无线感应技术及信息采集技术准确获悉货物所在位置、仓库区内货物数量以及货物移动进出的状况等重要信息，从而使仓储系统具备了货物定位，自动盘点，仓位评估，智能寻货，货物移动跟踪等核心功能。通过本发明感知定位设备的运作，为减少人工操作发挥出极大的作用，在货物的入库，库内移动，出库的整个环节中，仅仅是在货物初始化绑定移动标签与登记时需要人工录入，从而抛弃了依赖人工数据记录的老旧管理模式，提供一个能自己管理自己的零管理仓储系统。另外，本发明借助人员定位技术，声光辅助和导航功能，指导仓管人员搜寻目标货物，迅速完成拣货操作，彻底解决寻货难的问题。

附图说明

图1为本发明实施例定位装置的功能架构示意图。

图2为本发明实施例定位装置的设备安装效果示意图。图3为本发明实施例定位装置的定位方法流程图。

图4为本发明实施例定位装置的设备协作时序图。

图5为三点定位法的定位示意图。

图6为本发明实施例平板天线信号特征示意图一。

图7为本发明实施例平板天线信号特征示意图二。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的实施例，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明涉及到的术语及解释：

1、零管理——仓储系统具备很强的自我管理能力，减低对人力的各项操作成本。

2、定位感知设备——通过系列设备协同运作，从而实现对货物的位置和状态的准确掌握，实时获知货物所在的空间区域。

3、移动标签——允许游离移动的一种无线设备，体积小巧自带电源。

4、固定标签——一种固定安装的无线设备，用于标识指定区域和感知设备周边范围内的移动标签。

5、同步器——一种固定安装的无线设备，用于管理和指挥周边范围内的定点标签。

6、无线网关——一种数据汇集设备，用于从无线通道中收集同步器的数据，通过无线射频或有线电缆与计算机服务器进行数据交互。

7、货物跟踪——仓储管理的核心内容是货物的存放和运输的管理，货物跟踪就是对货物这个过程中的任何存储状态和移动状态都进行准确的记录。

8、自动盘点——为了保证帐物一致，仓储管理中不免要进行货物盘点，通常是人工进行。自动盘点就是指不需要人工参与，系统自动定时完成。

9、仓位评估——对仓库可用率进行评估，列出剩余的可储存区域。

10、导航拣货——为拣货的仓库人员绘画出前往目标货物的线路图，提示仓库人员与货物之间的位置，提供导航服务。

11、帐物一致——仓储系统数据库中所记录的货物状态（包括数量位置）与实际仓库环境中的货物状态是否一致。

正如背景技术部分说的在仓储管理要点中，帐物一致、储位规划和管理、整理整顿、盘点这几点往往成为管理难点，因为现有技术中采用的是常见的无线RTLS（timelocatingsystem实时定位）技术，而该技术有以下两个的局限性：

首先定位难，一般的无线RTLS技术，采用的是三点定位法。利用被定位的目标到定位的参考点的距离，来估算出目标物的实地坐标。如图5，A、B、C是三个参考点，目标物送出信号可以推估与A点的距离为ra，以A为圆心、ra为半径画一圆为圆A。依此法做出圆B及圆C，根据三个圆相交位置可得目标物所在的位置。三点定位法的概念很简单，一个被定位点必须至少要三个以上的参考点才能达到定位的目的。而实际的情况是由于无线感知网络的环境，许多传感器都是任意摆设，造成无法定位的情况。

其次是，定位采样无效。三点定位法依赖于大量的无线采样数据，被定位点需要不停地向参考点发送数据包，以便保证采样值的有效性。这样一来造成了无线通道极其繁忙，无线信号干扰性增大，从而导致RSSI（ReceivedSignalStrengthIndication接收信号的强度）信号值波动，定位采样无效。

更严重的是频繁发送数据包，导致被定位点的无线射频模块标签耗电严重，因此此方案通常仅限于理论，不利于实际应用。

针对无线RTLS技术的局限性，本发明采用按平面空间划分为不同的区域进行定位，采用平板天线(PatchAntenna)以实现正确的定位等。

具体的，如图1中，本发明公开一种用于仓储系统的定位装置，包括绑定在货物上的移动标签、感知定位设备和仓储系统服务器，其中，移动标签为可游离移动的无线设备；感知定位设备包括固定标签和无线网关，移动标签与固定标签、固定标签与无线网关均为无线射频连接，无线网关和仓储系统服务器通过无线射频或有线电缆连接，图2中示例，采用有线电缆连接；固定标签为固定安装在指定区域的无线设备，用于标识指定区域和感知其周边范围内的移动标签；无线网关用于汇集固定标签送来的数据并与仓储系统服务器进行数据交互。

而，仓储区按平面立体空间划分为若干个指定区域，能容纳的定位设备数量显著提高。该定位方式有别于RTLS技术，其并非通过三点定位确定相对坐标方式。

另外，由于无线射频技术有一个技术限制的特性，当一个无线射频模块同时收到两个或更多的信号时，只能处理一个信号，将其他信号抛弃。这样的特性对定位精度造成很大的耗损。因此本发明的感知定位设备增加一个同步器，是专门负责时间同步的无线射频设备，为现场被定位的固定标签提供时间核对，及时调整被定位的固定标签的休眠规律，减少了同时广播时造成的信息冲突，确保了定位信息的数据采样有效性。

还有，由于无线RTLS信号有时因室内环境因素，例如隔间导致信号的衰减，甚至中断或是信号重叠，无法判断正确的定位所在。所以本发明利用天线方向性来解决这个问题，同时节省无线射频模块的耗电量和设备的成本，依信号强弱来判断信号来源，本发明在固定标签中设置平板天线(PatchAntenna)。如图6和图7，平板天线具有很强的指向性，可用于提供更明显的信号特征，其在天线的法线正向的方向，信号非常集中，呈立体锥体，而天线的背向及其它的方向上，则信号明显的变小。

通过上述的定位装置已经可以得知货物所在的指定区域甚至是货架，而如果要进一步准确的找出目标货物，则可以在移动标签中设置蜂鸣器和LED灯。通过仓储系统激活蜂鸣器和LED灯工作，借助声光辅助功能，让仓库人员快速找出目标货物。

还可以通过配备在仓库人员身上的导航装置。导航装置对被定位的移动标签发出寻找指令后，被定位的移动标签上的蜂鸣器和LED将会工作，让仓库人员快速寻获目标货物。该导航装置可以为头戴式显示器或手持设备，比如手持终端机、无线射频智能电话、无线射频工业平板电脑等。

图2为本发明定位装置的设备安装效果示意图，本发明的无线射频芯片传输技术包括433Hz,800Hz,2.4G或5G技术为基础的各类通讯技术，如蓝牙，WIFI,Zigbee,Xbee等等。

图3为本发明定位装置的定位方法流程图，具体包括如下步骤：

步骤1.货物进入仓储区前张贴好条形码和绑定移动标签，并且在仓储系统服务器中登记货物的基础数据；

步骤2.货物在进入仓储区后，感知定位设备感应货物相关信息数据，并将感应到的数据传送给仓储系统服务器；

步骤3.仓储系统服务器自动核对，若发现货物信息数据与预先登记的基础数据不一致，感知定位设备马上发出清点警告，及时提醒仓库人员查核清点；

步骤4.若仓储区内货物发生了搬动挪移，感知定位设备马上掌握其移动的结果和位置，并且自动更新仓储系统服务器的数据；

步骤5.若货物需要出库，在货物离开仓储区时，感知定位设备马上掌握出库的数量和货物名称，如果与出库计划不符，则发出清点警告，及时提醒仓库人员查核清点。

步骤45.若需要准确找出目标货物，当仓库人员通过导航装置或仓储系统对被目标货物发出寻找指令后，目标货物所绑定的移动标签上的蜂鸣器和/或LED启动工作，辅助仓库人员快速寻获目标货物。

步骤46.若需要拣货或出货时，仓储系统服务器根据货物编号自动列出货物所在位置，在货物定位的同时，仓储系统服务器也对仓库人员进行定位，并且通过导航装置引领仓库人员朝着货物所在的目标区域靠近。

图4为本发明定位装置的设备协作时序图。

如图4所示，移动标签定时向固定标签发送广播无线数据包，数据包中包含了移动标签的唯一标识码，固定标签收集了移动标签的数据包时可以测量出移动标签的信号强度，然后把这些数据以无线方式转递给网关，再由网关转递给服务器。由服务器进行逻辑运算，得出移动标签当前的状态和位置。

服务器会定期发送同步指令给同步器，同步器收到同步指令后暂时记录下来，当移动标签向同步器请求同步指令时，同步器则以无线方式转发同步指令给移动标签，从而使移动标签知道了自己下一次的广播时间是在什么时候，实现了数量庞大的移动标签依次广播，由于错开了广播因此极大提高了无线通道的传输质量，减少了不必要的无线数据包冲撞。

为进一步表示仓储系统采用了本发明定位装置和定位方法达到的效果，采用表格做如下对比。

综上，本发明定位装置和定位方法抛弃了依赖人工数据记录的老旧管理模式，提供一个能自己管理自己的零管理仓储系统。通过室内定位技术，准确获悉货物所在位置，仓库区内货物数量，货物移动进出的状况等重要信息。从而使仓储系统具备了货物定位，自动盘点，仓位评估，智能寻货，货物移动跟踪等核心功能。并且，借助仓库人员定位技术，声光辅助和导航功能，还可以指导仓库人员搜寻目标货物，迅速完成拣货操作，彻底解决寻货难的问题。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于仓储系统的定位装置，其特征在于，包括绑定在货物上的移动标签、感知定位设备和仓储系统服务器，所述移动标签与感知定位设备通过无线射频连接，所述感知定位设备和仓储系统服务器通过无线射频或有线电缆连接；所述移动标签为可游离移动的无线设备；所述感知定位设备用于标识仓储区内不同的指定区域、感知其周边范围内的移动标签及汇集货物的相关数据并与仓储系统服务器进行数据交互，所述指定区域是将仓储区按平面立体空间划分；

所述感知定位设备包括固定标签、无线网关，所述移动标签与固定标签、固定标签与无线网关均为无线射频连接，所述无线网关和仓储系统服务器通过无线射频或有线电缆连接；

所述固定标签为固定安装在指定区域的无线设备，用于标识该指定区域和感知其周边范围内的移动标签；所述无线网关用于汇集固定标签送来的数据并与仓储系统服务器进行数据交互；

所述感知定位设备还包括同步器，所述同步器为固定安装的无线设备，用于管理和指挥周边范围内的固定标签，并将数据传送给无线网关。

2.根据权利要求1所述的用于仓储系统的定位装置，其特征在于，所述固定标签设有平板天线，用于准确定位。

3.根据权利要求1所述的用于仓储系统的定位装置，其特征在于，所述移动标签设有蜂鸣器和/或LED灯。

4.根据权利要求1至3任一项所述的用于仓储系统的定位装置，其特征在于，还包括配备在仓库人员身上的导航装置。

5.根据权利要求4所述的用于仓储系统的定位装置，其特征在于，所述导航装置为头戴式显示器或手持设备。

6.一种用于仓储系统的定位装置的定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.货物进入仓储区前张贴好条形码和绑定移动标签，并且在仓储系统服务器中登记货物的基础数据；

S2.货物在进入仓储区后，感知定位设备感应货物相关信息数据，并将感应到的数据传送给仓储系统服务器；所述感知定位设备包括固定标签、无线网关，所述移动标签与固定标签、固定标签与无线网关均为无线射频连接，所述无线网关和仓储系统服务器通过无线射频或有线电缆连接；所述固定标签为固定安装在指定区域的无线设备，用于标识该指定区域和感知其周边范围内的移动标签；所述无线网关用于汇集固定标签送来的数据并与仓储系统服务器进行数据交互；

S3.仓储系统服务器自动核对，若发现货物信息数据与预先登记的基础数据不一致，感知定位设备马上发出清点警告，及时提醒仓库人员查核清点；

S4.若仓储区内货物发生了搬动挪移，感知定位设备马上掌握其移动的结果和位置，并且自动更新仓储系统服务器的数据；

S5.若货物需要出库，在货物离开仓储区时，感知定位设备马上掌握出库的数量和货物名称，如果与出库计划不符，则发出清点警告，及时提醒仓库人员查核清点。

7.根据权利要求6所述的用于仓储系统的定位装置的定位方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S45.若需要准确找出目标货物，当仓库人员通过导航装置或仓储系统对目标货物发出寻找指令后，目标货物所绑定的移动标签上的蜂鸣器和/或LED启动工作，辅助仓库人员快速寻获目标货物。

8.根据权利要求7所述的用于仓储系统的定位装置的定位方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S46.若需要拣货或出货时，仓储系统服务器根据货物编号自动列出货物所在位置，在货物定位的同时，仓储系统服务器也对仓库人员进行定位，并且通过导航装置引领仓库人员朝着货物所在的目标区域靠近。