CN103577853B - 一种数字化仓储地埋式rfid标签防误读方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字化仓储地埋式RFID标签防误读方法，采用目标货区临近模糊检测与目标货位临近模糊检测二步分配方法，配合目标货区RFID标签地图，操作人员人工确认目标货位，本发明不仅提高了搬运作业过程中，目标货位的检出速度和准确率，又防止误读相邻货位，造成管理软件数据和实际仓库货物不一致的情况出现。经实际应用表明，本发明方法有效解决了智能仓储地埋式RFID标签误读问题，简单易于实现，不增加硬件设备，实时性好，便于操作人员学习，RFID标签唯一检出率几乎达到百分之百，具有很好的应用推广前景。

Description

一种数字化仓储地埋式RFID标签防误读方法

技术领域

本发明涉及一种RFID标签防误读方法，尤其涉及应用于地埋式RFID标签的数字化仓储，采用二步分配方法降低邻域干扰，提高货位唯一检出率的货位识别防误读方法，属于仓储设备技术领域。

背景技术

RFID标签一次可以录入多条记录，应用于数字化仓储大大提高了货物数据录入信息化系统的效率，并且自动记录货物的作业过程，实现数字化仓储的可视化管理。

目前，RFID标签在数字化仓储中的应用主要有：RFID标签附着在单件货物上、RFID标签附着在托盘上、RFID标签附着在货位或者货区上。

由于RFID标签存在一定的成本，因此RFID标签附着在单件货物上的应用场景，一般都是货物附加值比较高，优点是货物管理精确度高；

RFID标签附着在托盘上的应用场景，货物存放在托盘上，或者周转箱内，多个货物共用一个RFID标签，多条货物信息存入RFID标签；

RFID标签附着在货位或者货区上的应用场景，货位有两种情况：地面划分的货位和货架上的货位，每一个货位或者货区对应一个RFID标签，RFID标签号和货位或者货区一一对应起来，起到识别货位或者货区的作用；因此在仓储作业过程中，必须提高货位RFID标签的唯一检出率。

但是一般情况下，一个货区有多个相邻的货位组合而成，在自动识别过程中，经常会遇到“邻域干扰”问题，即：一个RFID阅读器在同一时刻，一次可以读到邻近一定距离区域内的多个RFID标签，从而造成误读，混淆作业目标。

目前，对解决“邻域干扰”问题的解决方法有三种：

第一种方法：降低RFID阅读器无线信号增益，从而缩小RFID阅读器感知的空间区域，减少进入感知空间RFID标签数量，以此提高单个目标RFID标签的检出率；

第二种方法：采用指向性好的天线，通过限制一定的空间角度，减少进入感知空间RFID标签数量，以此提高单个目标RFID标签的检出率。

授权公告号：CN101789072B的发明专利《一种超高频无线射频识别装置及系统》就是采用在侧面和底面添加电磁反射材料来限制顶部的RFID标签检出区域，从而减少误读其他RFID标签；

第三种方法：通过对RFID标签读取次数进行累加，确定单位时间内平均累计次数最多的RFID标签为目标标签。

发表在《中国自动识别技术》2007年4月第2期上的文章《RFID应用中“邻道干扰”问题的解决方法》，就是采用累计次数方法区分相邻两个车道上的RFID标签分别属于哪一个车道。

以上解决方法的缺点在于：无法保证百分百唯一检出目标RFID标签。在数字化仓储应用中，在货位中心位置部署地埋式RFID标签，用以快速识别货位，当仓储管理软件为货物分配好货位之后，作为作业的一个环节，要求操作员必须将货物放置在指定货位上，因此必须提高地埋式RFID标签的唯一检出率。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于数字化仓储货位识别的地埋式RFID标签降低邻域干扰，防误读的二步分配方法，以提高地埋式RFID标签的唯一检出率，正确建立货物和货位的一一对应关系，实现数字化仓储可视化、精确管理目标。

实现本发明地埋式RFID标签防误读方法的装置包括：搬运设备、移动智能终端设备、RFID读写设备、数字化仓储管理软件、地埋式货位RFID标签。

其中搬运设备完成货物的搬运作业，包括货物的存入货位和取出货位，而货物的转储或者移库可以看作存入货位和取出货位作业的组合；

移动智能终端设备通过无线网络和数字化仓储管理软件通信，接收作业任务指派、显示作业数据和作业状态、完成人机交互；

RFID读写设备用于读取地埋式货位RFID标签数据，用于目标货区临近模糊检测和目标货位临近模糊检测。

本发明地埋式RFID标签防误读方法的具体步骤包括：

步骤1：接受作业指令，搬运设备安装的移动智能终端设备通过无线网络和数字化仓储管理软件通信，接收作业任务指派；确认并显示作业要求，至少包括：

(1)作业方向，即：货物存入货位或货物取出货位；

(2)货物物流托盘RFID标签数据；

(3)目标货位RFID标签数据；

步骤2：向目标货区移动，搬运设备由操作人员驾驶向目标货区移动；

步骤3：定时检测沿途RFID标签，开启RFID读写设备，按设定时间间隔检测沿途读到的RFID标签数据；

步骤4：目标货区临近模糊检测，从目标货区的RFID标签检出数判断是否临近目标货区；

步骤5：到达目标货区，完成第一步分配；

步骤6：显示目标货区RFID标签地图，在移动智能终端设备显示屏上显示目标货区RFID标签地图，指引操作人员确认目标货位；

步骤7：手动选择目标货位，操作人员根据作业要求，选择目标货位，并在地图指引下，向目标货位移动；

步骤8：目标货位临近模糊检测，从累计目标货位RFID标签比例判断是否临近目标货位；

步骤9：确认到达目标货位，完成第二步分配；

步骤10：完成搬运作业，操作人员执行作业任务要求的操作；

步骤11：货物和货位RFID绑定，由数字化仓储管理软件记录货物和货位RFID标签绑定；

其中所述目标货区临近模糊检测方法具体步骤如下：

步骤4.1：累计单个时间间隔目标货区RFID标签检出数：

L＝Σcount(l_i)

其中计数函数count(·)定义为：

$count\left(l\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& l\∈D\\ 0& l\∉D\end{array}\right.$

即RFID标签l属于目标货区RFID标签集合D，则计数函数返回1，否则返回0；因此检测到每一个RFID标签l_i，累计属于目标货区RFID标签检出总数L；

步骤4.2：计算隶属度，选择隶属度函数为：

$\mathrm{\μ}\left(L\right)=\left\{\begin{array}{cc}1-e^{-(L-L_0)}& L>L_0\\ 0& L\≤L_0\end{array}\right.$

式中，目标货区RFID标签检出总数L小于一个阈值L₀时，可以认为尚未进入目标货区邻近区域；其他情况下，单个时间间隔目标货区RFID标签检出数越多，隶属度函数值越大；

步骤4.3：设置模糊阈值，将隶属度函数分成三个模糊子集{未临近、较临近、已临近}，公式为：

其中μ₀,μ₁为两个阈值，以区分三个模糊子集；

步骤4.4：模糊逻辑规则如下：

IFEL＝未临近OREL＝较临近THEN继续检测；

IFEL＝已临近THEN到达目标货区；

其中所述目标货位临近模糊检测方法具体步骤如下：

步骤8.1：累计多个时间间隔目标货位RFID标签检出数占RFID标签总检出数比例：

$\mathrm{\η}=\frac{\underset{t}{\Σ}l\left(t\right)}{\underset{t}{\Σ}L\left(t\right)}$

其中，在第t个时间间隔，目标货位RFID标签l(t)检出则加1；而所有检出的临近RFID标签L(t)检出则加1，多个时间间隔指从确认到达货区之后开始计时；

步骤8.2：计算隶属度，选择隶属度函数为：

$\mathrm{\σ}\left(\mathrm{\η}\right)=\left\{\begin{array}{cc}1-e^{-(\mathrm{\η}-{\mathrm{\η}}_0)}& \mathrm{\η}>{\mathrm{\η}}_0\\ 0& \mathrm{\η}\≤{\mathrm{\η}}_0\end{array}\right.$

式中，累计目标货位RFID标签比例小于一个阈值η₀时，可以认为搬运设备在目标货位邻近区域，而不是在目标货位；其他情况下，累计目标货位RFID标签比例越大，隶属度函数值越大；

步骤8.3：设置模糊阈值，将隶属度函数分成两个模糊子集{未到目标货位、到达目标货位}，公式为：

其中σ₀为阈值，以区分两个模糊子集；

步骤8.4：模糊逻辑规则如下：

IFEY＝未达目标货位THEN继续检测；

IFEY＝到达目标货位THEN到达目标货位；

由于操作人员都能熟练操作搬运设备，因此搬运设备到达目标货区之后，能够快速向目标货位移动，而在目标货位需要完成搬运作业操作，需要花较长时间，因此累计目标货位RFID标签比例随累计时间间隔的增长而增大。

综上所述，本发明所提出的技术方案的有益技术效果是：采用目标货区临近模糊检测与目标货位临近模糊检测二步分配方法，配合目标货区RFID标签地图，操作人员人工确认目标货位，不仅提高了搬运作业过程中，目标货位的检出速度和准确率，又防止误读相邻货位，造成管理软件数据和实际仓库货物不一致的情况出现。经实际应用表明，本发明方法有效解决了智能仓储地埋式RFID标签误读问题，简单易于实现，不增加硬件设备，实时性好，便于操作人员学习，RFID标签唯一检出率几乎达到百分之百，具有很好的应用推广前景。

附图说明

图1是本发明一种数字化仓储地埋式RFID标签防误读方法的货区、货位，及地埋式RFID标签结构示意图。

图2是本发明一种数字化仓储地埋式RFID标签防误读方法的RFID读写设备感知区域示意图。

图3是本发明一种数字化仓储地埋式RFID标签防误读方法的目标货区、货位RFID标签检出数量统计图。

图4是本发明一种数字化仓储地埋式RFID标签防误读方法的目标货区、货位临近模糊流程图。

图5是本发明一种数字化仓储地埋式RFID标签防误读方法的货区地埋式RFID标签地图。

图6是本发明一种数字化仓储地埋式RFID标签防误读方法的二步分配方法流程图。

具体实施方式

参考附图，下面将对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明地埋式RFID标签防误读方法实施例的货区、货位，及地埋式RFID标签结构示意图。货区(102)由四行四列，共十六个货位(100)组成，每个货位(100)中心位置的地面上安装地埋式RFID标签。货位(100)为长方形，形状尺寸和物流托盘相同，货区(102)内货位(100)紧邻排列；

如图2所示，本发明地埋式RFID标签访误读方法实施例的RFID读写设备感知区域示意图。搬运设备(200)安装有RFID读写设备(202)，在搬运设备(200)的邻近空间内形成RFID读写设备感知区域(203)，为扇形区域，区域内被覆盖的有货位A的RFID标签(205)和货位B的RFID标签(206)。因此搬运设备(200)在此位置读到两个RFID标签的数据。

由于搬运设备(200)是移动的设备，因此在移动过程中，货位C的RFID标签(207)、货位D的RFID标签(208)，即货位E的RFID标签(209)都有被读到的概率。

因此，当数字化仓储管理软件(210)向搬运设备(200)上安装的移动智能终端设备(204)发送作业指令之后，搬运设备(200)将物流托盘(201)搬运至指定货位，或者搬运物流托盘(201)离开指定货位时，必须唯一检出目标货位的地埋式RFID标签，才能确定作业被正确执行；

如图3所示，本发明地埋式RFID标签访误读方法实施例的目标货区、货位RFID标签检出数量统计图，目标货区RFID标签检出数(300)随着搬运设备离目标货区的距离而变化，在临近目标货区过程(301)时，目标货区RFID标签检出数(300)逐渐增加；而在离开目标货区过程(302)，目标货区RFID标签检出数(300)逐渐减少；在进入目标货区之后，累计目标货位RFID标签比例曲线(303)随着搬运设备在目标货区执行搬运作业操作，逐渐饱和至一定水平；

如图4所示，本发明二步分配法中目标临近模糊检测(400)步骤：计算RFID标签检出总数(401)，计算隶属度(402)，设置模糊阈值(403)，分割模糊子集(404)：未临近(405)、较临近(406)、已临近(407)，对于未临近(405)及较临近(406)模糊子集(404)采取继续检测(408)操作，对于已临近(407)模糊子集(404)采取到达目标货区(409)操作；

本发明二步分配法中目标货位临近模糊检测(410)步骤：计算累计RFID标签比例(411)，计算隶属度(412)，设置模糊阈值(413)，分割模糊子集(414)：到达目标货位(415)及未到目标货位(416)，对于到达目标货位(415)模糊子集(414)，采取到达目标货位(417)操作，对于未到目标货位(416)模糊子集(414)，采取继续检测(418)操作；

如图5所示，本发明实施例的货区RFID标签地图以目标货区(501)为主要视图，标示出位置特征，例如仓库立柱(500)、过道(504)、及经过虚化处理的邻近货区(503)；地图标出目标货区(501)中的各个货位RFID编号(502)，操作人员可以在移动智能终端设备的触控货位(505)手动选择目标货位；

如图6所示，本发明方法流程图包括：

步骤1：接受作业指令(600)，搬运设备安装的移动智能终端设备通过无线网络和数字化仓储管理软件通信，接收作业任务指派；确认并显示作业要求；

步骤2：向目标货区移动(601)，搬运设备由操作人员驾驶向目标货区移动；

步骤3：定时检测沿途RFID标签(602)，开启RFID读写设备，按设定时间间隔检测沿途读到的RFID标签数据；

步骤4：目标货区临近模糊检测(603)，从目标货区的RFID标签检出数判断是否临近目标货区；

步骤5：到达目标货区(604)，完成第一步分配；

步骤6：显示目标货区RFID标签地图(605)，在移动智能终端设备显示屏上显示目标货区RFID标签地图，指引操作人员确认目标货位；

步骤7：手动选择目标货位(606)，操作人员根据作业要求，选择目标货位，并在地图指引下，向目标货位移动；

步骤8：目标货位临近模糊检测(607)，从累计目标货位RFID标签比例判断是否临近目标货位；

步骤9：确认到达目标货位(608)，完成第二步分配；

步骤10：完成搬运作业(609)，操作人员执行作业任务要求的操作；

步骤11：货物和货位RFID绑定(610)，由数字化仓储管理软件记录货物和货位RFID标签绑定。

Claims (3)

1.一种数字化仓储地埋式RFID标签防误读方法，实现装置包括：搬运设备、移动智能终端设备、RFID读写设备、数字化仓储管理软件、地埋式货位RFID标签，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1：接受作业指令，搬运设备安装的移动智能终端设备通过无线网络和数字化仓储管理软件通信，接收作业任务指派；确认并显示作业要求，至少包括：

(1)作业方向，即：货物存入货位或货物取出货位；

(2)货物物流托盘RFID标签数据；

(3)目标货位RFID标签数据；

步骤2：向目标货区移动，搬运设备由操作人员驾驶向目标货区移动；

步骤3：定时检测沿途RFID标签，开启RFID读写设备，按设定时间间隔检测沿途读到的RFID标签数据；

步骤4：目标货区临近模糊检测，从目标货区的RFID标签检出数判断是否临近目标货区；

步骤5：到达目标货区，完成第一步分配；

步骤6：显示目标货区RFID标签地图，在移动智能终端设备显示屏上显示目标货区RFID标签地图，指引操作人员确认目标货位；

步骤7：手动选择目标货位，操作人员根据作业要求，选择目标货位，并在地图指引下，向目标货位移动；

步骤8：目标货位临近模糊检测，从累计目标货位RFID标签比例判断是否临近目标货位；

步骤9：确认到达目标货位，完成第二步分配；

步骤10：完成搬运作业，操作人员执行作业任务要求的操作；

步骤11：货物和货位RFID绑定，由数字化仓储管理软件记录货物和货位RFID标签绑定。

2.如权利要求1所述一种数字化仓储地埋式RFID标签防误读方法，其特征在于：所述目标货区临近模糊检测方法具体步骤如下：

步骤4.1：累计单个时间间隔目标货区RFID标签检出数：

L＝Σcount(l_i)

其中计数函数count(·)定义为：

即RFID标签l属于目标货区RFID标签集合D，则计数函数返回1，否则返回0；因此检测到每一个RFID标签l_i，累计属于目标货区RFID标签检出总数L；

步骤4.2：计算隶属度，选择隶属度函数为：

$\mathrm{\μ}\left(L\right)=\left\{\begin{array}{cc}1-e^{-(L-L_0)}& L>L_0\\ 0& L\≤L_0\end{array}\right.$

式中，目标货区RFID标签检出总数L小于一个阈值L₀时，可以认为尚未进入目标货区邻近区域；其他情况下，单个时间间隔目标货区RFID标签检出数越多，隶属度函数值越大；

步骤4.3：设置模糊阈值，将隶属度函数分成三个模糊子集{未临近、较临近、已临近}，公式为：

其中μ₀,μ₁为两个阈值，以区分三个模糊子集；

步骤4.4：模糊逻辑规则如下：

IFEL＝未临近OREL＝较临近THEN继续检测；

IFEL＝已临近THEN到达目标货区。

3.如权利要求1所述一种数字化仓储地埋式RFID标签防误读方法，其特征在于：所述目标货位临近模糊检测方法具体步骤如下：

步骤8.1：累计多个时间间隔目标货位RFID标签检出数占RFID标签总检出数比例：

$\mathrm{\η}=\frac{\underset{t}{\Σ}l\left(t\right)}{\underset{t}{\Σ}L\left(t\right)}$

其中，在第t个时间间隔，目标货位RFID标签l(t)检出则加1；而所有检出的临近RFID标签L(t)检出则加1，多个时间间隔指从确认到达货区之后开始计时；

步骤8.2：计算隶属度，选择隶属度函数为：

$\mathrm{\σ}\left(\mathrm{\η}\right)=\left\{\begin{array}{cc}1-e^{-(\mathrm{\η}-{\mathrm{\η}}_0)}& \mathrm{\η}>{\mathrm{\η}}_0\\ 0& \mathrm{\η}\≤{\mathrm{\η}}_0\end{array}\right.$

式中，累计目标货位RFID标签比例小于一个阈值η₀时，可以认为搬运设备在目标货位邻近区域，而不是在目标货位；其他情况下，累计目标货位RFID标签比例越大，隶属度函数值越大；

步骤8.3：设置模糊阈值，将隶属度函数分成两个模糊子集{未到目标货位、到达目标货位}，公式为：

其中σ₀为阈值，以区分两个模糊子集；

步骤8.4：模糊逻辑规则如下：

IFEY＝未达目标货位THEN继续检测；

IFEY＝到达目标货位THEN到达目标货位。