CN107886022A - 基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统，包括：无线射频识别装置包括射频标签和RFID读写器，射频标签携带有货物的射频标签ID信息，用于对货物进行唯一标识；RFID读写器用于读取货物上射频标签发出的射频信号；UWB定位装置于对智能仓库中的运输工具进行定位，当UWB定位装置接收到射频标签ID信息，则判断对应的货物在运输工具上；接收不到射频标签ID信息后，判断对应的货物离开运输工具，货物已被放下。本发明具有定位精度高，硬件成本低，管理成本低的特点。

Description

基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统
技术领域
本发明涉及UWB室内定位和无线射频识别技术领域，特别涉及一种基于超宽带及无线射频的智能仓库物资定位管理系统。
背景技术
随着经济的不断进步，物流领域的货物吞吐量越来越多，在物理管理上耗费的人力就越来越多，为提高货物管理效率，节省人力物力，对货物定位管理的需求就与日俱增。
从技术角度讲，UWB能实现亚米级的定位精度，但因仓库内一般货物数量较大，使用UWB标签的成本太过夸张，影响推广和普及。因此使用UWB和其他成本低于UWB的混合定位方式是有降低成本的能力和需求的。
在已有的基于UWB和蓝牙的混合定位管理模式中，蓝牙有着供电需求和成本较高的缺点，同时标签的回收利用也是一笔管理上的开销。
在已有的基于UWB和图像编码识别技术混合定位中，图像编码仅仅是一张纸上印了一维码、二维码，确实具有成本低，无需供电、无需回收多个优点。但是只有当图像编码被贴到平整的表面时，才能有效识别。然而，事实上，并不能保证仓库内的所有货物都有平整的表面。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统。
为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统，包括：UWB定位装置和无线射频识别装置，其中
所述无线射频识别装置包括射频标签和RFID读写器，其中，所述射频标签在货物入库时固定于货物上，其中，所述货物放置于运输工具上，所述射频标签携带有所述货物的射频标签ID信息，用于对所述货物进行唯一标识；所述RFID读写器安装于所述智能仓库的运输工具上，用于读取所述货物上射频标签发出的射频信号，并根据所述射频信号解析出所述货物的射频标签ID信息，并将射频识别结果发送至UWB定位装置；
所述UWB定位装置用于对智能仓库中的运输工具进行定位，当所述UWB定位装置接收到射频识别结果为识别成功时，读取所示射频识别结果中携带的所述射频标签ID信息，则判断对应的货物在所述运输工具上，并根据对所述运输工具的定位推算得到所述货物的实时位置，判断所述货物正被所述运输工具运输中；所述UWB定位装置接收到射频识别结果为识别失败时，判断对应的货物离开所述运输工具，所述货物已被放下。
进一步，所述运输工具为叉车时，所述无线射频识别装置安装于所述叉车的叉子上方，向下扫描所述货物上的射频标签。
进一步，所述UWB定位装置包括：UWB定位标签、UWB定位基站和服务器，
所述UWB定位标签安装于所述运输工具上，且与所述无线射频识别装置进行通信，处于工作状态下向所述UWB定位基站发送所述运输工具的实时位置信息和来自所述无线射频识别装置的射频识别结果；
所述UWB定位基站安装在所需定位区域内，用于接收来自所述UWB定位标签上传的实时位置信息和射频识别结果，并所述实时位置信息和射频识别结果发送至所述服务器；
所述服务器用于根据上报的运输工具的实时位置信息，和射频识别结果，解算所述运输工具位置，推算货物位置，判断对应的货物是否还在所述运输工具上。
进一步，所述UWB定位基站通过TOA或TDOA方式对UWB定位标签进行定位，获取定位数据。
进一步，所述UWB定位基站通过网口、WiFi将时间信息或时间差信息汇集于某一节点，所述服务器获得该信息进行解算，获取UWB标签的位置信息；
所述UWB定位基站通过网口、WiFi将当前识别的射频标签ID信息汇集于某一节点，所述服务器获得射频标签ID信息与当前UWB标签定位位置匹配关联。
进一步，当所述服务器接收到所述射频标签ID信息后，判断对应的货物在所述运输工具上，并根据对所述运输工具的定位推算得到所述货物的实时位置，判断所述货物正被所述运输工具运输中；当所述服务器接收不到所述射频标签ID信息后，判断对应的货物离开所述运输工具，所述货物已被放下，记录当前实时位置为货物最终放置位置。
进一步，所述服务器还用于在新货物入库和已储存货物位置变更的情况下，更新货物位置并与规划中的存储位置比对，将比对结果上报给用户；
所述服务器还用于在货物出库的情况下，将货物的最终位置与规划中的交货位置，若一切正常，则存为历史记录，并根据用户需求决定是否回收射频标签并再次利用；若存在差异，则上报给用户。
根据本发明实施例的基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统，通过使用UWB对运输工具定位、使用无线射频识别对车上的货物识别绑定的方式，间接获得车辆位置就是货物位置的结论，具有定位精度高，硬件成本低，管理成本低的特点。本发明采用无线射频识别方式，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，从而提高了识别效率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统的结构图；
图2为根据本发明实施例的基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统的工作流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明实施例的基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统，包括：UWB定位装置1和无线射频识别装置2。
具体的，无线射频识别装置2包括射频标签21和RFID读写器22。其中，射频标签21在货物入库时固定于货物上。其中，货物放置于运输工具上，射频标签21携带有货物的射频标签ID信息，用于对货物进行唯一标识，固定后射频标签21ID和货物具有一定匹配关系。
在本发明的一个实施例中，射频标签21固定于货物上RFID读写器22利于识别的位置，货物信息和射频标签21ID之间有匹配关系。
RFID读写器22安装于智能仓库的运输工具上，以便于读取射频标签21信号为宜。RFID读写器22用于读取货物上射频标签21发出的射频信号，并根据射频信号解析出货物的射频标签ID信息，并将射频识别结果发送至UWB定位装置1。其中，射频识别结果包括：识别成功，判定运输工具上有货物，上传射频标签21ID；识别失败，判定货物被放下，上传放下信息。
在本发明的一个实施例中，运输工具为叉车时，RFID读写器22安装于叉车的叉子上方，向下扫描货物上的射频标签21。
UWB定位装置1用于对智能仓库中的运输工具进行定位，当UWB定位装置1接收到射频识别结果为识别成功时，读取所示射频识别结果中携带的射频标签ID信息，则判断对应的货物在运输工具上，并根据对运输工具的定位推算得到货物的实时位置，判断货物正被运输工具运输中。
UWB定位装置1接收到射频识别结果为识别失败时，判断对应的货物离开运输工具，货物已被放下，将上次判定识别成功时的车辆最终位置为货物位置。
具体的，UWB定位装置1包括：UWB定位标签11、UWB定位基站12和服务器13。
UWB定位标签11安装于叉车等运输工具上，且与无线射频识别装置2进行通信，处于工作状态下向UWB定位基站12发送运输工具的实时位置信息和来自无线射频识别装置2的射频识别结果。
在本发明的一个实施例中，UWB定位标签11具有在基站同步的前期下，发送定位信号的功能。其中，UWB定位标签11发送的定位信号数据包内还包括当前识别的射频标签ID信息。
UWB定位基站12安装在所需定位区域内，用于接收来自UWB定位标签11上传的实时位置信息和射频识别结果，并实时位置信息和射频识别结果发送至服务器13。
在本发明的一个实施例中，UWB定位基站12通过TOA或TDOA方式对UWB定位标签11进行定位，获取定位数据，提交至服务器13。
UWB定位基站12是对UWB定位标签11定位的参考源，具有接收定位信号、通过TOA(TOF)或TDOA方式对UWB定位标签11进行定位的功能。
服务器13用于根据上报的运输工具的实时位置信息和射频识别结果，解算运输工具位置，推算货物位置，判断对应的货物是否还在运输工具上。
具体的，UWB定位基站12通过网口、WiFi将时间信息或时间差信息汇集于某一节点，服务器13获得该信息进行解算，获取UWB标签的位置信息；
UWB定位基站12通过网口、WiFi将当前识别的射频标签ID信息汇集于某一节点，服务器13获得射频标签ID信息与当前UWB标签定位位置匹配关联。
需要说明的是，当运输工具上的RFID读写器22识别到货物存在时，上报服务器13。服务器13判定车辆位置就是货物位置，该位置不断更新，直至货物被放下。当确定货物最终位置，进行数据处理。
具体的，当服务器13接收到射频标签21ID信息后，判断对应的货物在运输工具上，并根据对运输工具的定位推算得到货物的实时位置，判断货物正被运输工具运输中；当服务器13接收不到射频标签ID信息后，判断对应的货物离开运输工具，货物已被放下，记录当前实时位置为货物最终放置位置。
服务器13还用于在新货物入库和已储存货物位置变更的情况下，更新货物位置并与规划中的存储位置比对，将比对结果上报给用户。
服务器13还用于在货物出库的情况下，将货物的最终位置与规划中的交货位置，若一切正常，则存为历史记录，并根据用户需求决定是否回收射频标签21并再次利用；若存在差异，则上报给用户。
图2为根据本发明实施例的基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统的工作流程图。
在仓库的工作流程中，一般存在新货物入库、已储存货物位置变更、货物出库三种基本流程。
步骤S1，射频标签21固定准备
货物类型判断，包括新货物入库、已储存货物位置变更、货物出库三种情况：
(1)新货物入库时，需要货物固定射频标签21，同时服务器13要匹配射频标签21的射频标签ID信息和货物信息；
(2)已储存货物位置变更时，因货物入库时已固定射频标签21，无需理会此步骤；
(3)货物出库时，因货物入库时已固定射频标签21，无需理会此步骤。
在本步骤中，将射频标签21固定于货物外侧，以便于RFID读写器22读取，固定方式包含粘贴、悬挂等。
步骤S2，叉车开始运输货物
叉车运输等运输工具叉起货物，并运输货物。此时，以叉车为例，货物应存在于叉车叉子之上。
步骤S3，RFID读写器22识别货物
RFID读写器22一般按照于叉车叉子的上方，向下扫描。当完成步骤S2时，扫描到货物上的射频标签ID信息，表明叉车上已有货物，将该射频标签21的ID信息通过UWB定位标签11上报给服务器13，同时UWB定位模块进入高刷新率的定位模式中。
步骤S4，服务器13判定货物正在被运输
由步骤S3判定此时货物在叉车上，由于UWB定位标签11也安装在叉车上，故服务器13可以判定，UWB定位标签11位置就是货物的实时位置。
步骤S5，叉车放下货物并离开
叉车运输等运输工具运输至目的地时，当放下货物进行其他工作内容。此时，以叉车为例，叉车应已离开，货物将不再存在于叉车叉子之上。
步骤S6，RFID读写器22识别失败
当叉车上不再有货物时，RFID读写器22将不能读取到射频标签ID信息，表明货物已经放下，该信息将通过UWB定位标签11的定位信息上报给服务器13；
步骤S7，服务器13判定货物已经被放下
服务器13判定，搜索历史记录，判定本次流程中，存在射频标签ID信息的最后时刻为货物放置时刻，该时刻下的UWB定位标签11位置，为货物最终放置位置。
步骤S8，最终数据处理
在新货物入库和已储存货物位置变更的情况下，更新货物位置并与规划中的存储位置比对，上报给用户比对结果。
在货物出库的情况下，将货物的最终位置与规划中的交货位置进行对比，若一切正常，存为历史记录，并根据用户需求决定是否回收射频标签21并再次利用。若存在差异，上报给用户。
根据本发明实施例的基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统，通过使用UWB对运输工具定位、使用无线射频识别对车上的货物识别绑定的方式，间接获得车辆位置就是货物位置的结论，具有定位精度高，硬件成本低，管理成本低的特点。本发明采用无线射频识别方式，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，从而提高了识别效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (7)

1.一种基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统，其特征在于，包括：UWB定位装置和无线射频识别装置，其中
所述无线射频识别装置包括射频标签和RFID读写器，其中，所述射频标签在货物入库时固定于货物上，其中，所述货物放置于运输工具上，所述射频标签携带有所述货物的射频标签ID信息，用于对所述货物进行唯一标识；所述RFID读写器安装于所述智能仓库的运输工具上，用于读取所述货物上射频标签发出的射频信号，并根据所述射频信号解析出所述货物的射频标签ID信息，并将射频识别结果发送至UWB定位装置；
所述UWB定位装置用于对智能仓库中的运输工具进行定位，当所述UWB定位装置接收到射频识别结果为识别成功时，读取所示射频识别结果中携带的所述射频标签ID信息，则判断对应的货物在所述运输工具上，并根据对所述运输工具的定位推算得到所述货物的实时位置，判断所述货物正被所述运输工具运输中；所述UWB定位装置接收到射频识别结果为识别失败时判断对应的货物离开所述运输工具，所述货物已被放下。
2.如权利要求1所述的基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统，其特征在于，所述运输工具为叉车时，所述无线射频识别装置安装于所述叉车的叉子上方，向下扫描所述货物上的射频标签。
3.如权利要求1所述的基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统，其特征在于，所述UWB定位装置包括：UWB定位标签、UWB定位基站和服务器，
所述UWB定位标签安装于所述运输工具上，且与所述无线射频识别装置进行通信，处于工作状态下向所述UWB定位基站发送所述运输工具的实时位置信息和来自所述无线射频识别装置的射频识别结果；
所述UWB定位基站安装在所需定位区域内，用于接收来自所述UWB定位标签上传的实时位置信息和射频识别结果，并所述实时位置信息和射频识别结果发送至所述服务器；
所述服务器用于根据上报的运输工具的实时位置信息和射频识别结果，解算所述运输工具位置，推算货物位置，判断对应的货物是否还在所述运输工具上。
4.如权利要求3所述的基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统，其特征在于，所述UWB定位基站通过TOA或TDOA方式对UWB定位标签进行定位，获取定位数据。
5.如权利要求3所述的基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统，其特征在于，所述UWB定位基站通过网口、WiFi将时间信息或时间差信息汇集于某一节点，所述服务器获得该信息进行解算，获取UWB标签的位置信息；
所述UWB定位基站通过网口、WiFi将当前识别的射频标签ID信息汇集于某一节点，所述服务器获得射频标签ID信息与当前UWB标签定位位置匹配关联。
6.如权利要求3所述的基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统，其特征在于，当所述服务器接收到所述射频标签ID信息后，判断对应的货物在所述运输工具上，并根据对所述运输工具的定位推算得到所述货物的实时位置，判断所述货物正被所述运输工具运输中；当所述服务器接收不到所述射频标签ID信息后，判断对应的货物离开所述运输工具，所述货物已被放下，记录当前实时位置为货物最终放置位置。
7.如权利要求3所述的基于超宽带及无线射频识别的智能仓库物资定位管理系统，其特征在于，所述服务器还用于在新货物入库和已储存货物位置变更的情况下，更新货物位置并与规划中的存储位置比对，将比对结果上报给用户；
所述服务器还用于在货物出库的情况下，将货物的最终位置与规划中的交货位置，若一切正常，则存为历史记录，并根据用户需求决定是否回收射频标签并再次利用；若存在差异，则上报给用户。
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