物联网技术在立体库货物盘点定位方面的应用研究

摘要

立体库是现代物流高速发展的产物，它的使用大大提高了物流企业的运作效率和现代化水平，提升了仓库空间的利用率，使得在同样空间内可存储货物种类、数量极大提高。但是，在仓储量提高的同时对于在库货物的管理也有待加强。
　　盘点是在库货物管理中的一项重要内容，对于货物的实时、准确、高效盘点是企业确定仓储策略的基础，传统意义上的盘点一般只是对库存货物的实际数量进行清查、清点，以确保账面与实际相符合，然而在实际应用中，除了货物数量外，货物存放的位置也直接影响着盘点结果，从而影响在库货物信息和仓储运作等，因此，本文提出盘点要在数量核查的基础上，增加对于位置信息的检查，即盘点定位。对于立体库而言，总体积庞大，货架高，货格多，库存货物种类纷繁，因此对于立体库所存货物的盘点更加困难，传统人至货前盘点的方式效率低，实时性差，易错易漏，利用堆垛机移动人员位置安全性差，更重要的是即便将盘点设备放置堆垛机上扫码读数，不用人至货前，也只能保证盘点数量，而无法做到检查货物所放位置是否正确，为了解决此问题，本文拟在立体库中引用室内定位技术，建立自动盘点系统。首先通过查阅文献资料，对比分析室内定位技术，确定采用物联网技术中非视距、低成本、高精度、远距离的RFID定位技术，以电子标签和阅读器作为通信载体。定位需要知道货物与读写器之间的确切距离和位置坐标，这要通过定位算法来计算，因此本文又从测距和位置计算两部分对基于RFID的定位算法进行深入研究，测距部分采用RSSI测距算法，利用读写器读到的标签的信号强度，通过对数距离损耗模型算出确切距离d，位置计算部分，本文采用三边测量法，将其拓展到三维空间中，利用测距所得距离进一步计算出位置坐标，建立该基本定位算法的流程，完成定位。然后本文分析误差来源，环境参数的估计和已知节点的随机选取使定位算法误差加大，需要对基本算法进行优化，因此，提出“邻近节点法”和“已知节点通信法”对基本定位算法进行双重优化，并再一次建立优化后定位算法流程。最后，采用MATLAB软件对盘点定位系统进行仿真实验，编程计算定位误差，结果表明算法优化后，定位精度有明显提高，优化效果明显，但是由于室内障碍物多，且节点密度较低等，优化结果还不能完全满足立体库货物的盘点定位精度要求。分析了未完全达到目标的原因，有待加强研究。未来，可将本文建立的定位系统用于动态网络中，更加满足实际应用，同时还要在定位盲区深入研究，做到最大覆盖，真正做到将定位用于实处。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 物联网技术研究现状

1．2．1 物联网技术国内外研究现状

1．2．2 物联网(RFID技术)在物流仓储定位中的研究

1．3 论文结构

2 RFID定位技术

2．1 无线室内定位技术

2．2 RFID室内定位技术

2．2．1 RFID技术特点及系统组成

2．2．2 RFID室内定位系统基本架构

2．3 RFID室内定位技术的基本方法

2．3．1 基于测距的定位算法

2．3．2 基于距离无关的定位算法

2．3．3 几种定位算法的评价与比较

2．4 室内无线信道统计模型

2．4．1 对数距离路径损耗模型

2．4．2 自由空间传播模型

2．4．3 衰减因子传播模型

2．5 计算节点位置的基本方法

2．5．1 极大似然估计法

2．5．2 三边测量法

2．5．3 三角测量法

2．5．4 双曲线定位法

2．6 定位精度的度量方法

2．7 本章小结

3 基于RSSI定位算法的三维立体库货物盘点定位研究

3．1 RSSI测距原理

3．2 RSSI测量值

3．3 已知节点信息作为参考的RSSI测距

3．3．1 环境参数的估计

3．3．2 距离的计算

3．4 位置计算

3．5 三维基本定位算法流程

3．6 RSSI三维测距定位基本算法误差来源

3．7 本章小结

4 对RSSI定位精度的优化方法

4．1 邻近节点选择法

4．2 已知节点通信法

4．3 优化后三维定位算法流程图

4．4 本章小结

5 仿真实验与比较

5．1 实验环境搭建

5．1．1 实验所需硬件介绍

5．1．2 实验操作软件平台

5．1．3 模拟货架布局

5．2 算法优化前后定位结果比较

5．2．1 基本定位算法测量值及误差

5．2．2 “邻近节点选择法”优化仿真模拟

5．2．3 “已知节点通信法”优化仿真模拟

5．2．4 实验优化定位结果分析

5．2．5 修正路径损耗系数n

5．3 本章小结

6 结论

7 展望

参考文献

论文发表情况

致谢