CN108832941B - 利用射频接收信号强度的拾取和放置位置确认 - Google Patents

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Abstract

库存管理系统包括多个发射器，每个发射器发射无线信号并且被设置在相对于仓库中的多个存储区域的已知位置处，所述存储区域包括用于存储特定物件的第一存储区域。所述系统还包括与物料管理者一起行进的移动设备。所述移动设备：接收来自作为所述多个发射器中的一者的第一发射器的第一无线信号;基于所述第一无线信号来计算所述物料管理者与所述第一发射器之间的第一距离;基于所述第一距离和所述第一发射器的已知位置，确定所述物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放位置处;并且发送指示所述物料管理者在所述第一存储区域的存放位置处的消息。

Description

利用射频接收信号强度的拾取和放置位置确认
技术领域
在订单履行操作期间，例如在诸如仓库的存储位置中存放和拾取期间，错误的常见来源是由于存放者或物料管理者在不正确的位置处存放（或拾取）产品而导致的。
一些系统（例如按声音拾取（pick to voice））这样解决该问题：要求物料管理者读取被打印在每个位置处的确认代码以确认他们实际上位于正确的位置、拾取或存放正确的物件。然而，这种解决方案是不可靠的，因为物料管理者通常会记住这些确认代码，并当在不正确的位置处拾取/放置时向系统回传正确的代码。
发明内容
在多个实施例中，上述问题通过这样的仓库来解决，所述仓库包括存储物件的多个存储区域以及多个发射器，每个发射器发射无线信号并且被设置在相对于多个存储区域的已知位置处，包括作为多个存储区域中的一者的第一存储区域，所述第一存储区域用于存储特定的物件。所述仓库还包括与物料管理者一起行进的移动设备。所述移动设备：接收来自作为多个发射器中的一者的第一发射器的第一无线信号；基于所述第一无线信号来计算所述物料管理者与所述第一发射器之间的第一距离；基于所述第一距离和所述第一发射器的已知位置，确定所述物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放（stock）位置;并且发送指示所述物料管理者在所述第一存储区域的存放位置处的消息。
库存管理系统包括多个发射器，每个发射器发射无线信号并且被设置在相对于仓库中的多个存储区域的已知位置处，所述存储区域包括用于存储特定物件的第一存储区域。所述系统还包括与物料管理者一起行进的移动设备。所述移动设备：接收来自作为所述多个发射器中的一者的第一发射器的第一无线信号;基于所述第一无线信号来计算所述物料管理者与所述第一发射器之间的第一距离;基于所述第一距离和所述第一发射器的已知位置，确定所述物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放位置处;并且发送指示所述物料管理者在所述第一存储区域的存放位置处的消息。
在一些实施例中，当所述第一距离低于预定阈值时，所述移动设备确定所述物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放位置处，并且在发送所述消息之前，确定所述物料管理者被定位在所述存放位置处达预定时间段。在一些实施例中，所述移动设备接收来自作为所述多个发射器中的一者的第二发射器的第二无线信号，基于所述第二无线信号计算到所述第二发射器的第二距离，并且使用所述第二距离和所述第二发射器的已知位置来确定所述物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放位置处。在一些实施例中，所述移动设备使用多点定位来确定所述物料管理者的位置。在一些实施例中，所述移动设备接收来自作为所述多个发射器中的一者的第三发射器的第三无线信号，基于所述第三无线信号计算到所述第三发射器的第三距离，并且使用所述第三距离和所述第三发射器的已知位置来确定所述物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放位置处。在一些实施例中，所述移动设备基于所述第一无线信号的接收到的强度来计算所述第一距离。在一些实施例中，所述移动设备基于以下公式（1）来计算所述第一距离：(1) RSSI = -10 * n * log(d) +A，其中：d是距离，A是校正的发射功率，n是信号传播常数，并且RSSI是所述第一无线信号的接收到的强度。在一些实施例中，所述移动设备基于所述第一无线信号的飞行时间来计算所述第一距离。在一些实施例中，所述移动设备基于所述第一无线信号来确定所述第一发射器的身份，并使用所述身份来确定所述第一发射器的已知位置。在一些实施例中，所述移动设备基于从所述第一无线信号获得的所述第一发射器的MAC（media access control，媒体访问控制）地址来确定所述身份。在一些实施例中，所述移动设备基于从所述第一无线信号获得的所述第一发射器的信标（beacon）ID来确定所述身份。在一些实施例中，所述多个发射器是蓝牙低能量（BLE）信标。在一些实施例中，所述消息包括对于所述物料管理者的指令，以从所述第一存储区域移除一定量的特定物件、或者向所述第一存储区域添加一定量的所述特定物件。在一些实施例中，在接收所述第一无线信号之前，所述移动设备指示所述物料管理者前往所述第一存储区域的存放位置。
本文中的实施例通过将无线（有时是射频）信标的接收到的信号强度用作正确拾取位置的确认来提供对于上述存放问题的解决方案。多个实施例利用可被安装在每个拾取位置处的小型、便宜的蓝牙低能量（BLE）信标。除了简单的BLE无线收发设备之外，这些信标不需要配备任何其他特征，这使得它们非常便宜并且在其他方面有用，例如用于其他目的（例如物料管理者的追踪和生产力度量分析）的室内定位。一些实施例还使用智能设备，所述智能设备由物料管理者携带或被安装在包含BLE无线收发设备的铲车上。当物料管理者被引导到他们的下一存放位置（经由声音、灯或其他机制）时，他们将他们的铲车驾驶至存放位置。他们的智能设备软件知道属于被定位在下一存放位置的信标的蓝牙MAC地址。
当仓库配备有这些信标时，这种映射是提前完成的。智能设备监听所有BLE设备，直到它找到其正在寻找的设备。一旦找到，它将监测信标的通告数据包（advertisingpacket）的所接收到的信号强度。该数据包包含信标的发射功率，所述发射功率与接收到的信号强度一起可以被用于估计到信标的距离，因为随着发射器和接收器之间的间隔增大，RF信号强度以可预测/可测量的方式减小。这种特性是一些类型的室内定位技术（例如多点定位和RF指纹识别）的基础。
随着物料管理者接近存放位置，信标的接收到的信号强度增加。信号强度和发射功率用于计算到信标的距离。一旦物料管理者已经将到信标的距离维持在预定的阈值（例如1.5米）以下达预定的时间量（例如5秒），在物料管理者的智能电话（或其他移动设备）上运行的商业逻辑应用程序（或其他软件）就将考虑待确认的位置。一旦位置已经被确认，物料管理者可以被告知拾取计数（经由软件图形用户界面（GUI）、口头或其他方式），并且可以继续其存放操作。
本发明包括如下方面：
方面1：一种系统，所述系统包括：
多个发射器，每个发射器发射无线信号并被设置在相对于多个存储区域的已知位置处，物件被存储在所述存储区域中；
移动设备，所述移动设备包括天线并且被构造成：
接收来自所述多个发射器中的第一发射器的第一无线信号；
基于所述第一无线信号来计算所述移动设备与所述第一发射器之间的第一距离;
基于（1）所述移动设备与所述第一发射器之间的所述第一距离以及（2）所述第一发射器的所述已知位置，确定所述移动设备被定位在所述多个存储区域中的第一存储区域的存放位置处；并且
响应于所述确定所述移动设备被定位在所述存放位置处，发送指示所述移动设备在所述第一存储区域的存放位置处的消息。
方面2：根据方面1所述的系统，其中，当所述第一距离低于预定阈值时，所述移动设备确定所述物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放位置处，并且在发送所述消息之前，确定所述物料管理者被定位在所述存放位置处达预定时间段 。
方面3：根据方面1所述的系统，其中，所述移动设备基于所述第一无线信号的接收到的强度来计算所述第一距离。
方面4：根据方面3所述的系统，其中，所述移动设备基于以下公式（1）来计算所述第一距离：
(1) RSSI = -10 * n * log(d) + A
其中：d是距离，A是校正的发射功率，n是信号传播常数，并且RSSI是所述第一无线信号的接收到的强度。
方面5：根据方面1所述的系统，其中，所述移动设备基于所述第一无线信号来确定所述第一发射器的身份，并且使用所述身份来确定所述第一发射器的所述已知位置。
方面6：根据方面1所述的系统，其中，在接收所述第一无线信号之前，所述移动设备指示所述物料管理者前往所述第一存储区域的存放位置。
方面7：一种库存管理系统，所述库存管理系统包括：
多个发射器，每个发射器发射无线信号并且被设置在相对于仓库中的多个存储区域的已知位置处，所述存储区域包括用于存储特定物件的第一存储区域；
与物料管理者一起行进的移动设备，所述移动设备：
接收来自第一发射器的第一无线信号，所述第一发射器是所述多个发射器中的一者;
基于所述第一无线信号来计算所述物料管理者与所述第一发射器之间的第一距离;
基于所述第一距离和所述第一发射器的已知位置，确定所述物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放位置处; 并且
发送指示所述物料管理者在所述第一存储区域的存放位置处的消息。
方面8：根据方面7所述的系统，其中，当所述第一距离低于预定阈值时，所述移动设备确定所述物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放位置处，并且在发送所述消息之前，确定所述物料管理者被定位在所述存放位置处达预定时间段 。
方面9：根据方面8所述的系统，其中，所述移动设备接收来自作为所述多个发射器中的一者的第二发射器的第二无线信号，基于所述第二无线信号计算到所述第二发射器的第二距离，并且使用所述第二距离和所述第二发射器的已知位置来确定所述物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放位置处。
方面10：根据方面9所述的系统，其中，所述移动设备使用多点定位来确定所述物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放位置处。
方面11：根据方面10所述的系统，其中，所述移动设备接收来自作为所述多个发射器中的一者的第三发射器的第三无线信号，基于所述第三无线信号来计算到所述第三发射器的第三距离，并且使用所述第三距离和所述第三发射器的已知位置来确定所述物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放位置处。
方面12：根据方面9所述的系统，其中，所述移动设备基于所述第一无线信号的接收到的强度来计算所述第一距离。
方面13：根据方面13所述的系统，其中，所述移动设备基于以下公式（1）来计算所述第一距离：
(1) RSSI = -10 * n * log(d) + A
其中：d是距离，A是校正的发射功率，n是信号传播常数，并且RSSI是所述第一无线信号的接收到的强度。
方面14：根据方面9所述的系统，其中，所述移动设备基于所述第一无线信号的飞行时间来计算所述第一距离。
方面15：根据方面7所述的系统，其中，所述移动设备基于所述第一无线信号来确定所述第一发射器的身份，并使用所述身份来确定所述第一发射器的已知位置。
方面16：根据方面15所述的系统，其中，所述移动设备基于从所述第一无线信号获得的所述第一发射器的MAC（媒体访问控制）地址来确定所述身份。
方面17：根据方面15所述的系统，其中，所述移动设备基于从所述第一无线信号获得的所述第一发射器的信标ID来确定所述身份。
方面18：根据方面7所述的系统，其中，所述多个发射器是蓝牙低能量（BLE）信标。
方面19：根据方面7所述的系统，其中，所述消息包括对于所述物料管理者的指令，以从所述第一存储区域移除一定量的特定物件、或者向所述第一存储区域添加一定量的所述特定物件，所述第一存储区域用于存储所述特定物件。
方面20：一种移动设备，所述移动设备包括：
天线; 以及
处理器，所述处理器被构造成：
从所述天线接收来自多个发射器中的第一发射器的第一无线信号，所述多个发射器中的每个发射无线信号并且被设置在相对于多个存储区域的已知位置处，物件被存储在所述存储区域中；
基于所述第一无线信号来计算所述移动设备与所述第一发射器之间的第一距离;
基于（1）所述移动设备与所述第一发射器之间的所述第一距离以及（2）所述第一发射器的已知位置，确定所述移动设备被定位在所述多个存储区域中的第一存储区域的存放位置处; 并且
响应于所述确定所述移动设备被定位在所述存放位置处，发送指示所述移动设备在所述第一存储区域的存放位置处的消息。
附图说明
图1是根据一个实施例的仓库的等距图。
图2是根据一个实施例的存储区域的二维图。
图3是根据一个实施例的移动设备的功能的流程图。
图4是根据一个实施例的仓库的图示。
具体实施方式
图1示出根据一个实施例的仓库100。其实现了本文描述的库存管理系统160的实施例。仓库100包含货架150，例如零件或商品的物件被存储在所述货架上。货架150包括多个存储区域140，在一些实施例中，所述存储区域是货架150的搁板上的特定位置。如图2所示，每个存储区域140包括存储在其中的特定物件200。仓库100包含多个发射器130，所述发射器相对于所述存储区域140的位置是已知的。发射器130发射无线信号132。在此实施例中，发射器130被安装在货架150上。
在一些实施例中，发射器130是具有电源的小型BLE信标设备。在一些实施例中使用现成的BLE信标，在一些实施例中使用现成的BLE信标，并且可以使用几乎任何类型的无线信标。在一些实施例中，发射器130被安装在每个存放位置160处，用于每个存储区域140，并且其BLE MAC（媒体访问控制）地址被存储在数据库中并且与该特定存放位置160相关联。在多个实施例中，甚至在发射器130不被定位在每个存放位置160处的实施例中，发射器130相对于存放位置160或存储区域140的相对位置是已知的。
由物料管理者120将物件200从存储区域140移除以及存放在存储区域140中。在此实施例中，物料管理者120是铲车操作员。然而，在其他实施例中，物料管理者120是没有车辆的工人、机器、机器人或无人机。物料管理者120可以是能够将物件200存放在存储区域140中或从存储区域140取回物件200的任何事物。为了从特定存储区域140取回（拾取）或存放物件200，物料管理者120应该被定位在与该特定存储区域140相关联的存储位置160处。物料管理者120配备有移动设备110，移动设备110与物料管理者120一起行进并且确定物料管理者120相对于存储区域140和存储位置160的位置。
在此实施例中，移动设备110具有执行在计算机可读存储介质上的软件或指令的处理器。如图3所示，当移动设备110接收到订单时，移动设备110指示物料管理者120前往存放位置160，所述存放位置与包含作为订单的主题的特定物件200的存储区域140相关联。该软件指示移动设备110使用与其连接的接收器来听取来自所有发射器130的信号132。物料管理者120随后朝向由移动设备110指示的存放位置160行进。同时，移动设备110在其附近继续听取信号132，同时寻找与意图的发射器130（其对应于期望的存放位置160、存储区域140和物件200）相对应的特定蓝牙MAC地址（或从信号132获得的其他识别信息）。当找到时，移动设备110读取包含在发射器130的通告数据包（advertisement packet）内的发射功率，并记录从发射器130发射的信号132的接收到的信号强度。在一些实施例中，移动设备随后使用以下公式来计算到发射器130的近似距离：
(1) RSSI = -10 * n * log(d) + A
其中，d=距离，A=校正的发射功率，n=信号传播常数，并且[RSSI] = dBm。
在自由空间中信号传播常数n近似为2，但n可以被调整以用于穿过墙的测量，因为墙可以将接收到的信号强度降低近似3dBm。在多个实施例中，校正的tx（发射）功率是在一米处所测量到的信号强度，并且是发射器130在其通告数据包（例如信号132）内发射的信号强度。
在其他实施例中，例如对于发射器130使用超宽带信标的那些实施例，移动设备110计算信号132的飞行时间以确定到发射器130的距离。
在一些实施例中，移动设备110上的软件在其每次读取信号132中的通告数据包时连续地计算该距离。一旦计算出的距离在一定时间量内（例如5秒钟）处于某个阈值（例如1.5米）处或者低于该阈值，则软件发出信号表示已经确认存放位置。随后，软件（在一些实施例中为商业逻辑应用程序）将拾取量或存放量传送至物料管理者，存放操作继续。在将量以消息通知物料管理者之后，物料管理者执行存放（stock）操作（即，将一定量的特定物件200装载到存储区域140中，或从存储区域140移除一定量的特定物件200）。可针对特定使用情形来配置用于此拾取确认的阈值。包含更分离的箱的存储区域140可以允许确认物料管理者120处于所期望的存放位置160中的距发射器的距离更大，其中更密集的存储区域140可能需要更严格的容差。在一些实施例中，该系统用于提高许多不同类型的拾取和存放系统（按声音拾取，按灯拾取等）的准确性。
在另一实施例中，发射器130不是被设置在每个存放位置160处，而是遍及仓库150分布在相对于存放位置160已知的位置。在此实施例中，移动设备110使用计算出的到两个或更多个发射器130的距离和两个或更多个发射器130的身份来确定物料管理者120在仓库100内（以及相对于存放位置160）的位置。这是通过接收来自两个或多个发射器130的信号132和多点定位来实现的。可以通过接收来自三个或更多个发射器130的信号132和多点定位（即，使用三个或更多个发射器的计算出的距离和身份）来获得更准确的位置信息。图4中示出了这样的实施例，其中三个发射器130被设置在仓库100中，并且移动设备110计算到所述三个发射器中的每个的距离430。然后，移动设备110基于发射器130的已知位置来计算物料管理者120的位置。随后使用该确定的位置来确认物料管理者120处于期望的存放位置160处，以使得存放操作可以继续进行。
本文所描述的仓库、系统和移动设备功能代表数字库存管理领域的技术改进。如前所述，已经设计出多种计算机化解决方案以防止物料管理者在存放和取回存储中的货物时发生错误。但是，这些解决方案很容易被绕开。本系统利用无线通信领域所独有的特性来解决该问题；即，可以基于接收到的信号强度来确定到发射器的距离。因此，这是一项必然根植于技术中的解决方案。
虽然已经参照本文的实施例描述了本发明，但是这些实施例不限制本发明的范围。对这些实施例或不同实施例的修改可落入本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种追踪系统，所述追踪系统包括：
多个发射器，每个发射器发射无线信号并被设置在相对于多个存储区域的已知位置处，物件被存储在所述存储区域中；
移动设备，所述移动设备包括天线并且被构造成：
接收来自所述多个发射器中的第一发射器的第一无线信号；
基于所述第一无线信号来计算所述移动设备与所述第一发射器之间的第一距离;
基于（1）所述移动设备与所述第一发射器之间的所述第一距离、（2）所述第一发射器的所述已知位置以及（3）所计算的第一距离与阈值距离的比较，确定所述移动设备被定位在所述多个存储区域中的第一存储区域的存放位置处，其中，所述阈值距离基于在所述第一存储区域中的箱的密集程度来确定；并且
响应于所述确定所述移动设备被定位在所述存放位置处，发送指示所述移动设备在所述第一存储区域的存放位置处的消息。
2.根据权利要求1所述的追踪系统，其中，当所述第一距离低于所述阈值距离时，所述移动设备确定物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放位置处，并且在发送所述消息之前，确定所述物料管理者被定位在所述存放位置处达预定时间段。
3.根据权利要求1所述的追踪系统，其中，所述移动设备基于所述第一无线信号的接收到的强度或者基于所述第一无线信号的飞行时间来计算所述第一距离。
4.根据权利要求3所述的追踪系统，其中，所述移动设备基于所述第一无线信号的所述接收到的强度使用以下公式（1）来计算所述第一距离：
(1) RSSI = -10 * n * log(d) + A
其中：d是距离，A是校正的发射功率，n是信号传播常数，并且RSSI是所述第一无线信号的接收到的强度。
5.根据权利要求1所述的追踪系统，其中，所述移动设备基于所述第一无线信号来确定所述第一发射器的身份，并且使用所述身份来确定所述第一发射器的所述已知位置。
6.根据权利要求1所述的追踪系统，其中，在接收所述第一无线信号之前，所述移动设备指示物料管理者前往所述第一存储区域的存放位置；或者所述消息包括对于所述物料管理者的指令，以从所述第一存储区域移除一定量的特定物件、或者向所述第一存储区域添加一定量的所述特定物件，所述第一存储区域用于存储所述特定物件。
7.根据权利要求1所述的追踪系统，其中，
所述移动设备接收来自作为所述多个发射器中的一者的第二发射器的第二无线信号，
所述移动设备与物料管理者一起行进，并且
所述移动设备基于所述第二无线信号计算到所述第二发射器的第二距离，并且使用所述第二距离和所述第二发射器的已知位置来确定所述物料管理者被定位在所述第一存储区域的存放位置处。
8.根据权利要求5所述的追踪系统，其中，所述移动设备基于如下中的一者来确定所述身份：（1）从所述第一无线信号获得的所述第一发射器的MAC（媒体访问控制）地址；或者
从所述第一无线信号获得的所述第一发射器的信标ID。
9.一种追踪方法，所述追踪方法包括：
从天线接收来自多个发射器中的第一发射器的第一无线信号，所述多个发射器中的每个发射无线信号并且被设置在相对于多个存储区域的已知位置处，物件被存储在所述存储区域中;
基于所述第一无线信号来计算包括所述天线的移动设备与所述第一发射器之间的第一距离;
基于（1）所述移动设备与所述第一发射器之间的所述第一距离、（2）所述第一发射器的已知位置以及（3）所计算的第一距离与阈值距离的比较，确定所述移动设备被定位在所述多个存储区域中的第一存储区域的存放位置处，其中，所述阈值距离基于在所述第一存储区域中的箱的密集程度来确定; 并且
响应于所述确定所述移动设备被定位在所述存放位置处，发送指示所述移动设备在所述第一存储区域的存放位置处的消息。
10.一种移动设备，所述移动设备包括：
天线；以及
处理器，所述处理器被构造成：
经由所述天线从多个发射器中的第一发射器接收第一无线信号；
基于所述第一无线信号，计算所述移动设备与所述第一发射器之间的第一距离；
基于所述移动设备与所述第一发射器之间的所述第一距离、所述第一发射器的已知位置以及所述第一距离与阈值距离的比较，确定所述移动设备位于与第一存储区域相关联的存放位置处，其中，所述阈值距离基于所述第一存储区域中的存储箱的密集程度来确定；以及
响应于确定所述移动设备位于所述存放位置处，发送指示所述移动设备位于所述第一存储区域的存放位置处的通知。
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