CN211319283U - 一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统,包括两台四旋翼无人机、机载电脑、平板设备、后台服务器、个人电脑；所述其中一台四旋翼无人机上设置有RFID读卡器、FPV摄像头、机载电脑，所述RFID读卡器、FPV摄像头与机载电脑电连接；所述四旋翼无人机通过无线网络与平板设备进行信号连接；所述后台服务器通过无线通信网络与后台服务器信号相连，所述个人电脑通过有线或无线网络与后平板设备信号相连。通过使用本系统，能快速检测出车辆清洁状况，便于公司制定清洁计划；能减少使用贴膜所产生的成本，通过检测结果快速清理污染物，并能杜绝虫斑的产生，保证汽车外观干净无瑕疵。

Description

一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统

技术领域

本实用新型涉及监测领域，特别是涉及一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统。

背景技术

随着人们生活水平的逐步提高，汽车已成为人们生活中不可缺少的一部分，这些车辆或是私人购买，满足家庭或简单工作需求，或是投入运营，作为载人载货的工具。车辆生产作为现代工业社会的一大支柱产业，各大城市都将其作为招商引资的重要对象。同时，普通车辆作为一种标准化产品，为降低生产成本，其生产与销售必然存在脱节，需要提前生产、提前存储，这意味着整车产品在生产完成后必然需要在整车库房中存放，等待销售。

现代仓库运行过程中，需要定时进行库存盘点，以确保库内物品在库数量与存放位置的准确性。车辆作为高价值物品，定时的库存盘点必不可少，为提高盘点效率，车辆在入库时通常会被贴上RFID标签，这样不论是车辆进出库区，或是人工入库清点时，目标车辆将会被准确识别出来。

无线射频识别即射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写，从而达到数据交换的目的，然后连接数据库系统，加以实现非接触式的双向通信，从而达到了识别的目的。RFID技术的基本工作原理是在标签进入阅读器有效射频辐射范围后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者由标签主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)，阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

随着多旋翼无人机在地理测绘、电力巡检、应急救灾等方向的使用日趋频繁，多旋翼无人机的技术愈发成熟，飞行稳定性大幅提高，事故率逐步降低，挂载的传感器愈发小型化，600mm轴距的四旋翼无人机不仅可以具备RTK级定位精度，还可以挂载1kg的外部负载，满足大量场景的使用需求。

计算机视觉技术中，目标检测是一件比较实际的且具有挑战性的计算机视觉任务，其可以看成图像分类与定位的结合，给定一张图片，目标检测系统要能够识别出图片的目标并给出其位置，由于图片中目标数是不定的，且要给出目标的精确位置，因此目标检测工作较为复杂。近几年来，目标检测算法取得了很大的突破。比较流行的算法可以分为两类，一类是基于Region Proposal的R-CNN系算法(R-CNN，Fast R-CNN,Faster R-CNN)，它们是two-stage的，需要先使用启发式方法(selective search)或者CNN网络(RPN)产生Region Proposal，然后再在Region Proposal上做分类与回归。而另一类是Yolo，SSD这类one-stage算法，其仅仅使用一个CNN网络直接预测不同目标的类别与位置。第一类方法是准确度高一些，但是速度慢，但是第二类算法是速度快，但是准确性要低一些。

网络RTK也称基准站RTK，是近年来在常规RTK的基础上建立起来的一种新技术，通常把在一个区域内建立多个(一般为三个或三个以上)的GNSS参考站，对该区域构成网状覆盖，并以这些基准站中的一个或多个为基准计算和发播GNSS改正信息，从而对该地区内的用户进行实时改正的定位方式称为网络RTK，又称为多基准站RTK。

通常情况下，盘库人员需携带RFID手持机到现场，对库区内每一辆车进行扫描，同时手抄记录每台车的停放位置，完成后将数据进行整理录入后台。整车库房通常占地面积较大，停放车辆数量在几千台左右，人工盘库速度慢，获取目标车辆所在位置较为繁琐，盘点结果的准确性较难复盘，整体效率较低，不适合高频次进行整体盘点。

现有使用无人机的方案需要对每个库位进行清点，飞行效率低，航线编制难度高，适合于单个库位找车，较难实现全库盘点工作。这样，存在录入效率低下，统计过程复杂，时间周期长的问题。

实用新型内容

本实用新型的实用新型目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统，解决了车辆库存清点和管理的问题，解决了车辆清点成本高的问题，解决了车辆清点库存时间周期长的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统，包括两台四旋翼无人机、机载电脑、平板设备、后台服务器、个人电脑；所述其中一台四旋翼无人机上设置有RFID读卡器、FPV摄像头、机载电脑，所述RFID读卡器、FPV摄像头与机载电脑电连接；所述四旋翼无人机通过无线网络与平板设备进行信号连接；所述后台服务器通过无线通信网络与后台服务器信号相连，所述个人电脑通过有线或无线网络与后平板设备信号相连。

进一步地，本实用新型公开了一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统的优选结构，所述两台四旋翼无人机包括搭载有测绘设备的第一无人机，搭载有RFID读卡器的第二无人机；所述第一无人机用于采集环境图像数据，建立数据地图；所述第二无人机用于检测设置于汽车上的RFID标签。

进一步地，所述后台服务器中预设有地图测绘模块，所述地图测绘模块将第一无人机的测绘设备的图像数据进行处理，生成电子地图；所述后台服务器中预设有车辆库存数据库模块，车辆库存数据库模块根据第二无人机检测到到数据进行更新和匹配。

进一步地，所述机载电脑中预设有图像识别模块，图像识别模块用于识别车辆信息；所述平板设备预有用于控制四旋翼无人机飞行的飞行控制模块。

进一步地，所述四旋翼无人机、平板设备可通过有线设备与个人电脑传输飞行数据和采集的图像数据。

进一步地，所述地图测绘模块基于Pix4D Engine进行地图拼接，生成1:500的电子地图。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.通过使用本系统，能快速检测出车辆清洁状况，便于公司制定清洁计划；

2.通过使用本系统，能减少使用贴膜所产生的成本，通过检测结果快速清理污染物，并能杜绝虫斑的产生，保证汽车外观干净无瑕疵。

附图说明

图1是本实用新型的盘点用无人机构架图；

图2是本实用新型的盘点用无人机示意图；

图3是本实用新型的盘点航线绘制流程；

图4是本实用新型的盘点作业流程；

图5是本实用新型的盘点航线绘制示例；

其中：1是M210RTK无人机；2是机载电脑；3是FPV摄像头；4是RFID读卡器；5是盘点航线；6是无人机机头朝向；7是车位(黑点表示车头朝向)。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：

如图1-图5所示，本实用新型包括两台四旋翼无人机、RFID读卡器4、机载电脑2、平板设备、后台服务器、个人电脑六部分设备，其中Android平板设备运行独立APP，控制无人机飞行与数据交互，个人电脑则使用Web页面进行功能操作，用于编辑航线、查看盘点结果，后台服务器基于Pix4D Engine进行地图拼接，同时存放数据库记录盘点航线、数据结果，并对盘点数据进行匹配。

两台无人机分别采用大疆创新Phantom 4RTK无人机(下文简称P4RTK)与Matrice210RTK v2(下文简称M210RTK)，其中P4RTK负责完成高精度地图数据采集，其拍摄结果可完成1:500地图，为后续航线规划、数据比对提供依据；M210RTK负责携带RFID读卡机、FPV摄像头、机载电脑，其中机载电脑采用Radxa的ROCK PI4内核，记录库区内每辆车的RFID、RFID标签读取时的经纬度，同时基于FPV摄像头识别出航线飞行经过的车辆，计算出其停放位置的经纬度并记录。

飞行航线在Web端基于高精度地图绘制，绘制完成后航线数据保存在后台服务器中，通过平板设备内的APP下载航线，再由其将航线上传M210RTK完成盘点飞行，飞行完成后，用户通过APP将机载电脑中记录的盘点数据上传至后台服务器，由服务器完成RFID标签、视觉识别到的车辆位置、理论车位、理论库存的匹配，终止在Web呈现最终的盘点结果，用户可以直观查看真实库存情况。

实施例2：

在实施例1的基础上公开了一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统优选实的施方式，如图1-图5所示，基于无人机的库房盘点作业整体分为两大部分，第一部分是建立库区高精度地图，并基于该地图绘制盘点航线；第二部分是使用无人机携带RFID读卡器与FPV摄像头盘点库区车辆情况，与日常停放数据库进行比对，获得盘库结果。

第一部分作业步骤如图3所示，用户使用P4RTK内置的航测软件对整个库区进行正投照片拍摄，拍摄重叠度在80％，飞行高度在100-120米左右。拍摄结果上传服务器，使用Pix4D Engine对照片进行拼接，生成高精度地图，并将其切割为13-22级的地图瓦片，以Html文件进行索引，便于后续web前端调用展示。

如图5所示，地图制作完成后，用户可在web端查看，并基于web端的绘图工具绘制盘库时的飞行航线，航线按车头停车线位置绘制，航线设置机头朝向被盘点车辆车头，飞行高度根据车辆尺寸在3-8米之间，并将经过车头的航线作为有效航线。航线规划结果与地图一同归属于指定库区下；服务器根据手工绘制的有效盘点航线与车位宽度计算理论车位。

整体构架如图1所示，第二部分作业需要将RFID读卡器4、FPV摄像头3、机载电脑2挂载至M210RTK无人机1上。实际硬件示意图如图2所示，M210RTK作为飞行平台，通过OcuSync链路从PAD端获取航线数据后自动飞行，飞行定位基于千寻知寸RTK服务。

由遥控器上的网卡获取地面参考的观测数据实现差分解算，机载电脑2通过串口与1M210RTK实现数据交互。飞行过程中，通过该接口获得无人机状态、RTK板卡解算出的位置等信息，飞行结束后，通过该接口将RFID数据、读取到标签时的位置、视觉识别到车辆时的位置发送至PAD；机载电脑2通过USB接收FPV摄像头3的图像数据，基于预先训练的Yolo3模型识别图像中的车辆，当车辆到达画面中间区域时，机载电脑2记录无人机当前位置，同时，机载电脑2通过UART接口实时获取RFID读卡器读取到的标签信息，每读取到一个标签数据，将该时刻无人机的位置信息与其一同进行存储，标签读取结果不做去重复处理，最终这些数据将在后台服务器中进行融合解算，实现车辆实际位置、理论位置、标签信息的整体显示。

第二部分作业流程如图4所示，PAD端内置定制的飞行控制APP，根据库区下载对应航线，将航线通过无人机遥控的OcuSync链路上传M210RTK，M210RTK接到起飞命令后开始自动按航线执行任务。同时机载电脑2通过UART接口获取M210RTK的飞行状态，当机载电脑2获得航线任务开始的回调后，机载电脑2开始进行车辆识别与标签读取作业。数据将存储在机载电脑2内的存储介质中，当机载电脑2获得航线任务结束的回调后，识别、读取工作停止。

机载电脑2将记录的结果发送至PAD，飞行任务结束后，PAD将数据上传后台服务器，服务器端首先基于视觉识别结果与理论车位情况进行配准，得到每个库位的停放情况，然后将RFID数据根据实际停放情况进行配准，得到每一辆停放车辆的对应RFID数据。

最终，这些数据与理论停放记录进行对比，得到最终的盘库结果，形成统计报表，同时将视觉识别的配准结果、RFID标签的配准结果理论库房数据显示在高精度地图上，让盘点人员可以直观查看盘点结果，确认库区差异情况，若出现视觉识别结果与RFID不匹配或与库存存在差异，可提交工单，安排现场人员携带RFID手持机对现场进行复验，得出人工校验结论，完成一个库区的全部盘点工作，数据全部存档，便于审计清算使用。

这样，通过使用本系统，能快速检测出车辆清洁状况，便于公司制定清洁计划；能减少使用贴膜所产生的成本，通过检测结果快速清理污染物，并能杜绝虫斑的产生，保证汽车外观干净无瑕疵。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统，其特征在于：包括两台四旋翼无人机、机载电脑(2)、平板设备、后台服务器、个人电脑；所述其中一台四旋翼无人机上设置有RFID读卡器(4)、FPV摄像头、机载电脑(2)，所述RFID读卡器(4)、FPV摄像头与机载电脑(2)电连接；所述四旋翼无人机通过无线网络与平板设备进行信号连接；所述后台服务器通过无线通信网络与后台服务器信号相连，所述个人电脑通过有线或无线网络与后平板设备信号相连。

2.如权利要求1所述的一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统，其特征在于：所述两台四旋翼无人机包括搭载有测绘设备的第一无人机，搭载有RFID读卡器(4)的第二无人机；所述第一无人机用于采集环境图像数据，建立数据地图；所述第二无人机用于检测设置于汽车上的RFID标签。

3.如权利要求2所述的一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统，其特征在于：所述后台服务器中预设有地图测绘模块，所述地图测绘模块将第一无人机的测绘设备的图像数据进行处理，生成电子地图；所述后台服务器中预设有车辆库存数据库模块，车辆库存数据库模块根据第二无人机检测到到数据进行更新和匹配。

4.如权利要求3所述的一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统，其特征在于：所述机载电脑(2)中预设有图像识别模块，图像识别模块用于识别车辆信息；所述平板设备预有用于控制四旋翼无人机飞行的飞行控制模块。

5.如权利要求4所述的一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统，其特征在于：所述四旋翼无人机、平板设备可通过有线设备与个人电脑传输飞行数据和采集的图像数据。

6.如权利要求5所述的一种基于多旋翼无人机的室外整车仓库盘点系统，其特征在于：所述地图测绘模块基于Pix4D Engine进行地图拼接，生成1:500的电子地图。

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