CN110161462A - 基于超声波通信的商品识别和定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于超声波通信的商品识别和定位装置，包括：第一超声波收发装置，用于固定至商品以当商品被移动时发送超声波信号；多个第二超声波收发装置，用于固定至货架的不同位置以检测第一超声波收发装置与第二超声波收发装置之间的距离；处理器，用于连接至第二超声波收发装置并根据第二超声波收发装置检测到的第一超声波收发装置距离第二超声波收发装置的距离计算第一超声波收发装置的空间位置。本发明的有益之处在于提供的基于超声波通信的商品识别和定位装置的成本较低，安装方便，续航时间长且对商品的识别及定位精度较高。

Description

基于超声波通信的商品识别和定位装置

技术领域

本发明涉及一种基于超声波通信的商品识别和定位装置。

背景技术

线下新零售业使用智能货架来感知商品的状态，对商品进行识别和定位，以此实现分析顾客拿起了哪件商品、拿起的时长和兴趣度。现有的智能货架识别定位商品主要是基于摄像头识别和RFID。

但是，摄像头识别和定位无法分辨多个同一种商品之间的区别，且摄像头识别定位需要非常大的计算量，一般需要现场铺设本地服务器、GPU等计算设备，价格昂贵。而基于RFID的商品识别定位系统需要具有多标签读取能力，读卡器价格昂贵，且定位系统只能分辨商品位于不同的读卡器，精度很低。

发明内容

本发明提供了一种基于超声波通信的商品识别和定位装置，采用如下的技术方案：

一种基于超声波通信的商品识别和定位装置，包括：

第一超声波收发装置，用于固定至商品以当商品被移动时发送超声波信号；

多个第二超声波收发装置，用于固定至货架的不同位置以检测第一超声波收发装置与第二超声波收发装置之间的距离；

处理器，用于连接至第二超声波收发装置并根据第二超声波收发装置检测到的第一超声波收发装置距离第二超声波收发装置的距离计算第一超声波收发装置的空间位置；

第一超声波收发装置包括：

第一壳体，第一壳体上设有第一通孔；

第一超声波收发器，用于发送和接收超声波信号；

第一ID存储器，用于存储可唯一识别第一ID存储器的识别码；

振动传感器，用于感应第一超声波收发器的振动并产生振动信号；

第一控制器，用于接收振动信号并控制第一超声波收发器发送超声波信号；

电源，用于给第一超声波收发装置供应电能；

第一超声波收发器、第一ID存储器、振动传感器、第一控制器均电连接至电源；

第二超声波收发装置包括：

第二壳体，第二壳体上设有第二通孔；

第二超声波收发器，用于发送和接收超声波信号；

第二ID存储器，用于存储可唯一识别第二ID存储器的识别码；

第二控制器，用于控制第二超声波收发器发送超声波信号；

接口，设置于第二壳体用于插接连接线以将第二超声波收发装置连接至处理器；

第二超声波收发器、第二ID存储器和第二控制器均电连接至接口。

进一步地，第二超声波收发装置的数量为4；第二超声波收发装置位于不同平面。

进一步地，第一控制器接收到振动信号后控制第一超声波收发器发送第一触发信号。

进一步地，第二控制器在第二超声波收发器接收到第一触发信号后控制第二超声波收发器发送第一检测信号；

第一控制器在第一超声波收发器接收到第一检测信号后控制第一超声波收发器发送第一反馈信号；

第二控制器根据第二超声波收发器发送第一检测信号和接收第一反馈信号的时间间隔得到第一超声波收发装置与第二超声波收发装置的距离。

进一步地，当第一控制器判断接收到新的振动信号距离上一次接收到振动信号的时间间隔小于第一预设阈值时，第一超声波收发器不发送超声波信号。

进一步地，当第一控制器判断距离上一次接收到所述振动信号之后持续第一预设时间未接收到新的振动信号时控制第一超声波收发器发送第二触发信号。

进一步地，第二控制器在第二超声波收发器接收到第二触发信号后控制第二超声波收发器发送第一检测信号；

第一控制器在第一超声波收发器接收到第一检测信号后控制第一超声波收发器发送第一反馈信号；

第二控制器根据第二超声波收发器发送第一检测信号和接收第一反馈信号的时间间隔得到第一超声波收发装置与第二超声波收发装置的距离。

进一步地，第一控制器在接收到振动信号时判断第一超声波收发器最近一次发送的信号为第二触发信号时控制第一超声波收发器发送第一触发信号。

进一步地，第一壳体为圆柱形；第一壳体包含第一上盖和第一下盖；第一上盖安装至第一下盖；第一上盖设有第一通孔；第一下盖周向相对位置设有用于将第一超声波收发装置固定至商品的两个固定孔。

进一步地，第二壳体为圆柱形；第二壳体包含第二上盖和第二下盖；第二上盖安装至第二下盖；第二上盖设有第二通孔；接口设置于第二上盖。

本发明的有益之处在于提供的基于超声波通信的商品识别和定位装置的成本较低，安装方便，续航时间长且对商品的识别及定位精度较高。

附图说明

图1是本发明的基于超声波通信的商品识别和定位装置的第一超声波收发装置的示意图；

图2是本发明的基于超声波通信的商品识别和定位装置的第一超声波收发装置的侧视图；

图3是本发明的基于超声波通信的商品识别和定位装置的第二超声波收发装置的示意图。

第一超声波收发装置10，第一壳体11，第一上盖12，第一下盖13，第一通孔14，固定孔15，第二超声波收发装置20，第二壳体21，第二上盖22，第二下盖23，第二通孔24，接口25。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

如图1至图3所示为一种基于超声波通信的商品识别和定位装置，该装置包括：第一超声波收发装置10、多个第二超声波收发装置20和处理器。第一超声波收发装置10固定至商品上，当商品被移动时第一超声波收发装置10发送超声波信号。多个第二超声波收发装置20固定至货架的不同位置，通过与第一超声波收发装置10之间的超声波信号交互以检测第一超声波收发装置10与第二超声波收发装置20之间的距离。处理器用于连接至第二超声波收发装置20并根据第二超声波收发装置20检测到的第一超声波收发装置10距离第二超声波收发装置20的距离计算第一超声波收发装置10的空间位置。多个第二超声波收发装置20通过连接线连接至处理器以与处理器进行信号传输，第二超声波收发装置20将检测到的距离信息传输至处理器，处理器通过三角定位算法可以根据接受到的距离信息直接处理得到第一超声波收发装置10的空间位置。

具体而言，第一超声波收发装置10包括：第一壳体11、第一超声波收发器、第一ID存储器、振动传感器、第一控制器和电源。第一超声波收发器、第一ID存储器、振动传感器、第一控制器和电源设置于第一壳体11内。

第一超声波收发器用于发送和接收超声波信号。

第一ID存储器用于存储可唯一识别第一ID存储器的识别码，具体地，第一超声波收发装置10具有一个可唯一识别的识别码，该识别码存储于第一ID存储器内，而每个商品都有商品编码，商家可以通过后台将商品的商品编码和基于超声波通信的商品识别和定位装置的识别码关联起来，当商品被顾客拿起时，该识别码通过第一超声波收发器发送的超声波信号被多个第二超声波收发装置20接收到，从而告知商家被拿起的商品具体是哪件商品。

振动传感器用于感应第一超声波收发装置10的振动并产生振动信号以发送至第一控制器。具体地，当顾客拿起商品时，振动传感器检测到振动并将产生的振动信号发送给第一控制器，从而控制第一超声波收发装置10发送超声波信号。

第一控制器用于接收振动信号并控制第一超声波收发器发送超声波信号。电源用于给第一超声波收发装置10供应电能。本实施例中，电源为干电池。第一超声波收发器、第一ID存储器、振动传感器、第一控制器均电连接至电源。第一壳体11上设有第一通孔14，便于超声波信号通过。

第二超声波收发装置20包括：第二壳体21、第二超声波收发器、第二ID存储器、第二控制器和接口25。第二超声波收发器、第二ID存储器和第二控制器安装于第二壳体21内，接口25设置于第二壳体21上。

第二超声波收发器用于发送和接收超声波信号。

第二ID存储器用于存储可唯一识别第二ID存储器的识别码。具体地，每个第二超声波收发装置20具有一个可唯一识别的识别码，该识别码存储于第二ID存储器内，当第二超声波收发装置20向所述第一超声波收发装置10发送检测信号时，检测信号中包含该识别码以告知第一超声波收发装置10所接收到的检测信号具体来自哪一个第二超声波收发装置20。

第二控制器用于控制第二超声波收发器发送超声波信号。接口25设置于第二壳体21用于插接连接线以将第二超声波收发装置20连接至处理器。第二超声波收发器、第二ID存储器和第二控制器均电连接至接口25。第二壳体21上设有第二通孔24，便于超声波信号通过。

作为一种优选的实施方式，第二超声波收发装置20的数量为4，第二超声波收发装置20位于不同平面。通过四个不同面的第二超声波收发装置20，可以唯一确定第一超声波收发装置10的空间位置。

进一步地，第一控制器接收到振动信号后控制第一超声波收发器发送第一触发信号。该第一触发信号包含了第一ID存储器中存储的识别码以及用户行为信息，即告知第二超声波收发装置20当前编号的商品被客户拿起。

进一步地，第二控制器在第二超声波收发器接收到第一触发信号后控制第二超声波收发器发送第一检测信号。第一控制器在第一超声波收发器接收到第一检测信号后控制第一超声波收发器发送第一反馈信号。第二控制器根据第二超声波收发器发送第一检测信号和接收第一反馈信号的时间间隔得到第一超声波收发装置10与第二超声波收发装置20的距离。

具体而言，当第二超声波收发器接收到第一触发信号时，第二控制器控制第二超声波收发器发送第一检测信号，该第一检测信号中包含了第二ID存储器中存储的识别码，当第一超声波收发器接收到第一检测信号后，第一控制器响应该第一检测信号并控制第一超声波收发器发送一个第一反馈信号给对应识别码的第二超声波收发器，第二控制器根据第二超声波收发器发送第一检测信号和接收第一反馈信号的时间间隔计算出第一超声波收发装置10和第二超声波收发装置20之间的距离，每一个第二超声波收发装置20均将其与第一超声波收发装置10之间的距离信息发送至处理器，处理器通过三角定位算法可以计算得到第一超声波收发装置10的空间位置，即得到了商品的位置。

进一步地，当第一控制器判断接收到新的振动信号距离上一次接收到振动信号的时间间隔小于第一预设阈值时，第一超声波收发器不发送超声波信号。当第一控制器判断距离上一次接收到振动信号之后持续第一预设时间未接收到新的振动信号时控制第一超声波收发器发送第二触发信号。第二控制器在第二超声波收发器接收到第二触发信号后控制第二超声波收发器发送第一检测信号。第一控制器在第一超声波收发器接收到第一检测信号后控制第一超声波收发器发送第一反馈信号。第二控制器根据第二超声波收发器发送第一检测信号和接收第一反馈信号的时间间隔得到第一超声波收发装置10与第二超声波收发装置20的距离。

具体而言，当商品被用户拿在手中观察时，由于用户不停的移动商品，此时振动传感器连续检测到振动信号，如果第一处理器对每一个振动信号均作出回应，则第一超声波收发装置10的功耗过大，使用寿命较短，因此，当检测到新的振动信号时，判断其与上次检测到的振动信号之间的时间间隔，当时间间隔小于第一预设时间时，第一超声波收发器不发送信号，而当振动传感器持续第一预设时间没有再检测到新的振动信号时，则认为此时客户已经将商品放回货架上，此时第一控制器控制第一超声波收发器发送第二触发信号，该第二触发信号包含了第一ID存储器中存储的识别码以及用户行为信息，即告知第二超声波收发装置20当前编号的商品被客户放下。第二超声波收发器接收到第二触发信息后，第二控制器重复检测步骤，得到第一超声波收发装置10的位置信息。在本实施例中，第一预设时间为3秒，一般可选为小于等于5秒。

可以理解的是，在某些情况下，用户在拿起并观察商品时可能保持静止并超过第一预设时间，此时，由于长时间没有检测到振动信号，第一超声波收发装置10会发送第二触发信号告知第二超声波收发装置20商品已被放回货架，但实际上该信息为错误信息，此时商品依然在用户的手中。为了解决该情况，在第一超声波收发装置10发送第二触发信息情况下，处理器计算出第一超声波收发装置10的位置信息时进一步判断该位置是否在货架上，因为货架的位置是固定的，货架上的商品的位置虽然可变，但总体处于一定范围，该范围是已知的，当处理器计算得到的第一超声波收发装置10的位置不属于该范围时，可以判定第一超声波收发装置10虽然由于长时间未检测到振动信号而发送了第二触发信号，但其仍位于用户的手中。因此，只有当第一超声波收发装置10发送第二触发信息且经过处理器的计算后得到的第一超声波收发装置10的空间位置在货架的商品摆放区域时，此时认为商品已被放回货架。

进一步地，第一控制器在接收到振动信号时判断第一超声波收发器最近一次发送的信号为第二触发信号时控制第一超声波收发器发送第一触发信号。

作为一种具体的实施方式，第一壳体11为圆柱形。第一壳体11包含第一上盖12和第一下盖13。第一上盖12安装至第一下盖13。第一上盖12设有第一通孔14。第一下盖13周向相对位置设有用于将第一超声波收发装置10固定至商品的两个固定孔15。具体地，将用于固定商品的绳子穿过两个固定孔15，该绳子的两端闭合。再用胶带穿过绳子将绳子粘贴于商品上，从而实现将第一超声波收发装置10固定至商品。这种固定方式便于对第一超声波收发装置10进行拆卸且不会损坏商品。

作为一种具体的实施方式，第二壳体21为圆柱形。第二壳体21包含第二上盖22和第二下盖23。第二上盖22安装至第二下盖23。第二上盖22设有第二通孔24。接口25设置于第二上盖22。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于超声波通信的商品识别和定位装置，其特征在于，所述基于超声波通信的商品识别和定位装置包括：

第一超声波收发装置，用于固定至商品以当商品被移动时发送超声波信号；

多个第二超声波收发装置，用于固定至货架的不同位置以检测所述第一超声波收发装置与所述第二超声波收发装置之间的距离；

处理器，用于连接至所述第二超声波收发装置并根据所述第二超声波收发装置检测到的所述第一超声波收发装置距离所述第二超声波收发装置的距离计算所述第一超声波收发装置的空间位置；

所述第一超声波收发装置包括：

第一壳体，所述第一壳体上设有第一通孔；

第一超声波收发器，用于发送和接收超声波信号；

第一ID存储器，用于存储可唯一识别所述第一ID存储器的识别码；

振动传感器，用于感应所述第一超声波收发器的振动并产生振动信号；

第一控制器，用于接收所述振动信号并控制所述第一超声波收发器发送超声波信号；

电源，用于给所述第一超声波收发装置供应电能；

所述第一超声波收发器、第一ID存储器、振动传感器、第一控制器均电连接至所述电源；

所述第二超声波收发装置包括：

第二壳体，所述第二壳体上设有第二通孔；

第二超声波收发器，用于发送和接收超声波信号；

第二ID存储器，用于存储可唯一识别所述第二ID存储器的识别码；

第二控制器，用于控制所述第二超声波收发器发送超声波信号；

接口，设置于所述第二壳体用于插接连接线以将所述第二超声波收发装置连接至所述处理器；

所述第二超声波收发器、所述第二ID存储器和所述第二控制器均电连接至所述接口。

2.根据权利要求1所述的基于超声波通信的商品识别和定位装置，其特征在于，

所述第二超声波收发装置的数量为4；

所述第二超声波收发装置位于不同平面。

3.根据权利要求2所述的基于超声波通信的商品识别和定位装置，其特征在于，

所述第一控制器接收到所述振动信号后控制所述第一超声波收发器发送第一触发信号。

4.根据权利要求3所述的基于超声波通信的商品识别和定位装置，其特征在于，

所述第二控制器在所述第二超声波收发器接收到所述第一触发信号后控制所述第二超声波收发器发送第一检测信号；

所述第一控制器在所述第一超声波收发器接收到所述第一检测信号后控制所述第一超声波收发器发送第一反馈信号；

所述第二控制器根据所述第二超声波收发器发送所述第一检测信号和接收所述第一反馈信号的时间间隔得到所述第一超声波收发装置与所述第二超声波收发装置的距离。

5.根据权利要求4所述的基于超声波通信的商品识别和定位装置，其特征在于，

当所述第一控制器判断接收到新的所述振动信号距离上一次接收到所述振动信号的时间间隔小于第一预设阈值时，所述第一超声波收发器不发送超声波信号。

6.根据权利要求5所述的基于超声波通信的商品识别和定位装置，其特征在于，

当所述第一控制器判断距离上一次接收到所述振动信号之后持续第一预设时间未接收到新的振动信号时控制所述第一超声波收发器发送第二触发信号。

7.根据权利要求6所述的基于超声波通信的商品识别和定位装置，其特征在于，

所述第二控制器在所述第二超声波收发器接收到所述第二触发信号后控制所述第二超声波收发器发送第一检测信号；

所述第一控制器在所述第一超声波收发器接收到所述第一检测信号后控制所述第一超声波收发器发送第一反馈信号；

所述第二控制器根据所述第二超声波收发器发送所述第一检测信号和接收所述第一反馈信号的时间间隔得到所述第一超声波收发装置与所述第二超声波收发装置的距离。

8.根据权利要求7所述的基于超声波通信的商品识别和定位装置，其特征在于，

所述第一控制器在接收到所述振动信号时判断所述第一超声波收发器最近一次发送的信号为所述第二触发信号时控制所述第一超声波收发器发送所述第一触发信号。

9.根据权利要求1所述的基于超声波通信的商品识别和定位装置，其特征在于，

所述第一壳体为圆柱形；所述第一壳体包含第一上盖和第一下盖；所述第一上盖安装至所述第一下盖；所述第一上盖设有所述第一通孔；所述第一下盖周向相对位置设有用于将所述第一超声波收发装置固定至商品的两个固定孔。

10.根据权利要求1所述的基于超声波通信的商品识别和定位装置，其特征在于，

所述第二壳体为圆柱形；所述第二壳体包含第二上盖和第二下盖；所述第二上盖安装至所述第二下盖；所述第二上盖设有所述第二通孔；所述接口设置于所述第二上盖。