多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法，包括以下步驟：在倉(cāng)庫(kù)管理中心安裝物流倉(cāng)儲(chǔ)建模管理系統(tǒng)；通過(guò)北斗/GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取倉(cāng)庫(kù)中特征點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值（包括經(jīng)緯度和海拔高度）；將絕對(duì)坐標(biāo)值中的海拔高度轉(zhuǎn)換為其在貨柜中的實(shí)際層數(shù)；將經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為其在倉(cāng)庫(kù)中與平面基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，從而進(jìn)一步獲取其所在的貨柜編號(hào)信息以及在貨柜上的水平位置信息；利用上述數(shù)據(jù)建立立體仿真堆疊托盤(pán)型框架模型并繪制出三維仿真圖像后，構(gòu)建導(dǎo)航路線；然后輸出到立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊中進(jìn)行物流倉(cāng)儲(chǔ)管理。本發(fā)明流程簡(jiǎn)單、安全可靠、使用成本低，適用于大型物流倉(cāng)儲(chǔ)的管理，能夠節(jié)約存物、取物的時(shí)間成本和人力成本。
【專利說(shuō)明】多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、室內(nèi)定位、無(wú)線組網(wǎng)、建模仿真在物流倉(cāng)儲(chǔ)管理【技術(shù)領(lǐng)域】的應(yīng)用，涉及一種物流倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法，具體涉及了一種多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]倉(cāng)儲(chǔ)是現(xiàn)代物流的一個(gè)重要組成部分，在物流系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，是廠商研究和規(guī)劃的重點(diǎn)。高效合理的立體倉(cāng)儲(chǔ)可以幫助廠商加快物資流動(dòng)的速度，降低成本，保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)資源有效控制和管理。
[0003]自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)(AS/RS)是由立體貨架、有軌巷道堆垛機(jī)、出入庫(kù)托盤(pán)輸送機(jī)系統(tǒng)、尺寸檢測(cè)條碼閱讀系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)以及其他如電線電纜橋架配電柜、托盤(pán)、調(diào)節(jié)平臺(tái)、鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)等輔助設(shè)備組成的復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)。運(yùn)用一流的集成化物流理念，采用先進(jìn)的控制、總線、通訊和信息技術(shù)，通過(guò)以上設(shè)備的協(xié)調(diào)動(dòng)作進(jìn)行出入庫(kù)作業(yè)。立體倉(cāng)庫(kù)由于具有很高的空間利用率、很強(qiáng)的入出庫(kù)能力、采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等特點(diǎn)，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)，越來(lái)越受到企業(yè)的重視。
[0004]立體倉(cāng)庫(kù)中貨物的定位、出庫(kù)路線規(guī)劃和選擇、入庫(kù)空位查詢和選擇等操作的效率決定了倉(cāng)庫(kù)的利用率，目前多采用室內(nèi)定位的技術(shù)來(lái)完成上述工作。室內(nèi)定位是指在室內(nèi)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)位置定位，主要采用無(wú)線通訊、基站定位、慣導(dǎo)定位等多種技術(shù)集成形成一套室內(nèi)位置定位體系，從而實(shí)現(xiàn)人員、物體等在室內(nèi)空間中的位置監(jiān)控。谷歌的方案主要依靠GPS (室內(nèi)一般也能搜索到2?3顆衛(wèi)星)、wifi信號(hào)、手機(jī)基站以及根據(jù)一些“盲點(diǎn)”(室內(nèi)無(wú)GPS、wifi或基站信號(hào)的地方)的具體位置完成室內(nèi)的定位，定位精度還不是很好；諾基亞使用帶有藍(lán)牙模塊的設(shè)備，結(jié)合室內(nèi)安裝的一種定位發(fā)射臺(tái)，通過(guò)這兩者之間的通信完成定位；博通公司研制了一種用于室內(nèi)定位的新芯片(BCM4752)，具備三維定位功能，可以通過(guò)wif 1、藍(lán)牙或NFC等技術(shù)來(lái)提供室內(nèi)定位系統(tǒng)支持；IndoorAtlas公司依據(jù)每一個(gè)具體位置的磁場(chǎng)信息不一樣的原理進(jìn)行導(dǎo)航，實(shí)施起來(lái)比較麻煩；QUbUlUS公司根據(jù)無(wú)線電信號(hào)來(lái)定位。每一個(gè)位置的無(wú)線電信號(hào)數(shù)量、頻度、強(qiáng)度等是不同的，Qubulus根據(jù)這些差異計(jì)算出目標(biāo)物體的具體位置。
[0005]上述室內(nèi)定位的方案都沒(méi)有具體針對(duì)物流立體式倉(cāng)儲(chǔ)的應(yīng)用來(lái)設(shè)計(jì)，雖具有普遍性，卻沒(méi)有更精確的適用性，尤其不能提供出庫(kù)、入庫(kù)的路線規(guī)劃和興趣點(diǎn)查詢、空位查詢等常用功能。目前的物流倉(cāng)儲(chǔ)室內(nèi)定位采用的技術(shù)有WIF1、ZigBee、RFID等，衛(wèi)星導(dǎo)航主要采用的是GPS，結(jié)合RFID里記錄的位置信息在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行位置的管理，尚缺乏路線的自動(dòng)規(guī)劃和空位的最優(yōu)化選擇。因此，建立基于高度疊加與平面空間疊加的立體倉(cāng)儲(chǔ)導(dǎo)航模型，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃具有很好的應(yīng)用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用領(lǐng)域的空白和功能的不夠全面，提供一種管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方法流程簡(jiǎn)單、安全可靠、使用成本低，適用于大型物流倉(cāng)儲(chǔ)的管理，能夠節(jié)約存物、取物的時(shí)間成本和人力成本的多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法，包括以下步驟:
步驟一，在倉(cāng)庫(kù)管理中心安裝物流倉(cāng)儲(chǔ)建模管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括導(dǎo)航模塊、通信模塊、存儲(chǔ)模塊、垂直高度疊加定位模塊、平面空間定位模塊、立體導(dǎo)航建模模塊和立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊；所述的導(dǎo)航模塊與垂直高度疊加定位模塊、平面空間定位模塊相連接；所述的垂直高度疊加定位模塊、平面空間定位模塊分別與立體導(dǎo)航建模模塊相連接；所述的立體導(dǎo)航建模模塊與立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊相連接；所述的導(dǎo)航模塊、通信模塊、立體導(dǎo)航建模模塊和立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊分別與存儲(chǔ)模塊相連接；
步驟二，所述的導(dǎo)航模塊通過(guò)北斗/GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取倉(cāng)庫(kù)中特征點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值，并傳輸給存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)傳輸給垂直高度疊加定位模塊和平面空間定位模塊；所述的特征點(diǎn)包括倉(cāng)庫(kù)入口處的平面基準(zhǔn)點(diǎn)和各個(gè)貨柜的邊緣點(diǎn)；所述的絕對(duì)坐標(biāo)值包括經(jīng)緯度和海拔高度；
步驟三，所述的垂直高度疊加定位模塊將特征點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值中的海拔高度轉(zhuǎn)換為其在貨柜中的實(shí)際層數(shù)；
步驟四，所述的平面空間定位模塊將特征點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值中的經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為其在倉(cāng)庫(kù)中與平面基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，從而進(jìn)一步獲取特征點(diǎn)所在的貨柜編號(hào)信息以及在貨柜上的水平位置信息；
步驟五，所述的立體導(dǎo)航建模模塊將步驟三和步驟四中所獲得特征點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)在倉(cāng)庫(kù)立體仿真空間中進(jìn)行標(biāo)注，建立立體仿真堆疊托盤(pán)型框架模型并繪制出三維仿真圖像后，開(kāi)始構(gòu)建導(dǎo)航路線；然后輸出給存儲(chǔ)模塊進(jìn)行保存，同時(shí)還輸出到立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊中進(jìn)行物流倉(cāng)儲(chǔ)管理。
[0008]在本發(fā)明的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理系統(tǒng)中，所述的導(dǎo)航模塊具備北斗、GPS導(dǎo)航功能，具備GPRS, ZigBee和WIFI無(wú)線傳輸功能。所述的通信模塊具備北斗短報(bào)文、GPRS, ZigBee和WIFI無(wú)線通信功能。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，在步驟三中，將海拔高度轉(zhuǎn)換為其在貨柜中的實(shí)際層數(shù)的具體過(guò)程為:
首先確定一個(gè)最低點(diǎn)作為參照點(diǎn)，并根據(jù)貨柜的具體層高設(shè)置閥值；
然后計(jì)算出特征點(diǎn)的海拔高度與最低點(diǎn)海拔高度的差值，再與閥值相除所得的值即為特征點(diǎn)所處的具體層數(shù)；
最后采用每一層的層數(shù)、層高閥值與最低點(diǎn)海拔數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，得到每一層所處的海拔高度范圍，形成垂直高度疊加定位模型；新獲取的特征點(diǎn)的海拔數(shù)據(jù)代入垂直高度疊加定位模型中，直接轉(zhuǎn)換為層數(shù)數(shù)據(jù)。
[0010]上述最低點(diǎn)的選擇通過(guò)對(duì)所有貨柜的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行比較獲得。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，在步驟四中，將經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為其在倉(cāng)庫(kù)中與平面基準(zhǔn)點(diǎn)的距離的具體過(guò)程為: (1)選定平面基準(zhǔn)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)，并通過(guò)北斗/GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取平面基準(zhǔn)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的經(jīng)度之差和緯度之差，并將兩個(gè)差值的平方和進(jìn)行開(kāi)方，得到目標(biāo)點(diǎn)到基準(zhǔn)點(diǎn)的距離；所述的目標(biāo)點(diǎn)為在倉(cāng)庫(kù)中選定的點(diǎn)(此處的目標(biāo)點(diǎn)主要是為了方便描述平面空間定位模塊的工作過(guò)程);
(2)對(duì)每一個(gè)貨柜都進(jìn)行邊緣點(diǎn)定位，使用(I)中的方法計(jì)算出邊緣點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，一個(gè)貨柜的所有邊緣點(diǎn)距離組成了該貨柜的平面定位范圍；若目標(biāo)點(diǎn)落在某貨柜的范圍之內(nèi)，則可判定該目標(biāo)點(diǎn)所處的貨柜編號(hào)；根據(jù)一個(gè)水平面上托盤(pán)的大小尺寸以及平面基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，得到目標(biāo)點(diǎn)在貨柜上的水平位置信息。
[0012]上述的水平位置信息為托盤(pán)編號(hào)信息。
[0013]在本發(fā)明中，倉(cāng)庫(kù)中各個(gè)貨柜按照一定排列順序進(jìn)行編號(hào)，即我們可以預(yù)先獲知每個(gè)貨柜到倉(cāng)庫(kù)入口處的基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，因此通過(guò)計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)與平面基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，即可獲知目標(biāo)點(diǎn)所在的貨柜編號(hào)信息。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，在步驟五中，構(gòu)建導(dǎo)航路線主要有兩種方式，其一是使用系統(tǒng)軟件自行建立，根據(jù)倉(cāng)庫(kù)立體仿真空間中標(biāo)注的各個(gè)貨柜的位置，將貨柜與貨柜間的空間標(biāo)注為路線；其二是通過(guò)定位導(dǎo)航儀的記憶性建立，由工作人員手持定位導(dǎo)航儀沿著倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的每條路線走一遍，安裝在各個(gè)位置的無(wú)線節(jié)點(diǎn)將實(shí)時(shí)對(duì)定位導(dǎo)航儀進(jìn)行定位并將定位結(jié)果發(fā)送給物流倉(cāng)儲(chǔ)建模管理系統(tǒng)，物流倉(cāng)儲(chǔ)建模管理系統(tǒng)隨即在倉(cāng)庫(kù)立體仿真模型里標(biāo)出當(dāng)前位置，各點(diǎn)連線即可繪制出路線。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，所述的立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊包括查詢分析子模塊和導(dǎo)航規(guī)劃子模塊；所述的查詢分析子模塊對(duì)興趣點(diǎn)貨物和空缺位的進(jìn)行查詢分析，并針對(duì)空缺位提供最優(yōu)化位置推薦，進(jìn)而通過(guò)導(dǎo)航規(guī)劃子模塊對(duì)選定的目標(biāo)位置進(jìn)行導(dǎo)航規(guī)劃，選擇最優(yōu)的路線。查詢分析子模塊在進(jìn)行興趣點(diǎn)貨物查詢分析和空缺位查詢分析時(shí)，均是采用ZigBee無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行貨物的實(shí)時(shí)監(jiān)控。導(dǎo)航規(guī)劃子模塊采用圖的最小生成樹(shù)算法獲得各興趣點(diǎn)(或空缺位)到倉(cāng)庫(kù)基準(zhǔn)點(diǎn)的最短路徑，根據(jù)最短路徑進(jìn)行導(dǎo)航。
[0016]上述的查詢分析子模塊對(duì)空缺位的進(jìn)行查詢分析的具體過(guò)程為:
首先，在貨柜上的每個(gè)托盤(pán)均部署一枚RFID標(biāo)簽，且在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)每隔一定距離部署一個(gè)RFID讀寫(xiě)器ZigBee節(jié)點(diǎn)，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)組成一個(gè)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)，在每個(gè)貨物入庫(kù)時(shí)，都會(huì)貼上一枚RFID標(biāo)簽作為識(shí)別，貨物上的RFID標(biāo)簽與托盤(pán)上的RFID標(biāo)簽相互綁定；然后，當(dāng)需要進(jìn)行查詢空缺位時(shí)，RFID讀寫(xiě)器ZigBee節(jié)點(diǎn)讀取其覆蓋范圍內(nèi)的RFID標(biāo)簽并進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，若發(fā)現(xiàn)有托盤(pán)的RFID標(biāo)簽沒(méi)有綁定其他標(biāo)簽，說(shuō)明該托盤(pán)是空的，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)或WIFI信號(hào)將空位信息上傳至查詢分析子模塊，并在立體仿真堆疊托盤(pán)型框架模型中進(jìn)行標(biāo)定，從而獲取直觀的空缺位信息。
[0017]上述貼在貨物上的RFID標(biāo)簽寫(xiě)有貨物基本信息以及存放的托盤(pán)編號(hào)信息。
[0018]興趣點(diǎn)貨物查詢分析:興趣點(diǎn)貨物即準(zhǔn)備進(jìn)行查詢的貨物，通過(guò)貨物信息數(shù)據(jù)庫(kù)可以搜索到所有興趣點(diǎn)貨物的存放位置(倉(cāng)庫(kù)號(hào)、貨柜號(hào)、托盤(pán)號(hào))，將位置信息輸入立體仿真堆疊托盤(pán)型框架模型，經(jīng)過(guò)模型的仿真處理，能夠在倉(cāng)庫(kù)立體仿真三維模型中顯示出所有興趣點(diǎn)所在的位置。
[0019]本發(fā)明中導(dǎo)航規(guī)劃子模塊將所有的興趣點(diǎn)(或空缺位)和所在倉(cāng)庫(kù)的路線(從導(dǎo)航路線模型中提取)組成一幅無(wú)向圖，采用圖的最短路徑構(gòu)建算法(最小生成樹(shù))如PRIM算法推算出從倉(cāng)庫(kù)基準(zhǔn)點(diǎn)(入口處)到各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的最短路徑。對(duì)興趣點(diǎn)的選擇無(wú)特殊要求，根據(jù)查詢的具體需要選定興趣點(diǎn)貨物，針對(duì)生成的從基準(zhǔn)點(diǎn)到該貨物位置的最短路徑進(jìn)行導(dǎo)航，能夠快速找到該貨物。對(duì)空缺位的最優(yōu)化推薦則采用最短路徑的最小值算法，即在所有空缺位到基準(zhǔn)點(diǎn)的最短路徑中選擇距離最短的一條路徑，其指向的位置即為推薦的空缺位，通過(guò)無(wú)線導(dǎo)航可快速找到該位置進(jìn)行貨物存放。
[0020]在本發(fā)明中，物流倉(cāng)儲(chǔ)建模管理系統(tǒng)的各模塊之間的關(guān)系和數(shù)據(jù)走向如下:導(dǎo)航模塊通過(guò)北斗衛(wèi)星或GPS定位出倉(cāng)庫(kù)內(nèi)某一點(diǎn)的位置信息(經(jīng)度、緯度、海拔高度)，存入存儲(chǔ)模塊中；同時(shí)海拔高度數(shù)據(jù)傳入垂直高度疊加定位模塊，通過(guò)垂直高度疊加定位能夠得到該點(diǎn)在貨架上的層數(shù)；經(jīng)緯度數(shù)據(jù)傳入平面空間定位模塊，通過(guò)平面定位能夠得到該點(diǎn)在哪個(gè)貨架上，以及該點(diǎn)在貨架上的水平位置；定位出來(lái)的垂直、水平位置傳入立體導(dǎo)航建模模塊；立體導(dǎo)航建模模塊首先結(jié)合立體倉(cāng)庫(kù)中使用的托盤(pán)型號(hào)、大小尺寸等構(gòu)建托盤(pán)型框架模型，根據(jù)托盤(pán)型框架模型和大量定位點(diǎn)位置信息，逐步進(jìn)行路線構(gòu)建；立體導(dǎo)航模型建立好以后存入存儲(chǔ)模塊，同時(shí)傳入立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊，用于興趣點(diǎn)的查詢和空位查詢，并實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化目標(biāo)點(diǎn)的定位和路線規(guī)劃。存儲(chǔ)模塊中的數(shù)據(jù)可以通過(guò)通信模塊上傳到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)也可以向通信模塊發(fā)送指令。
[0021]本發(fā)明中，導(dǎo)航模塊具有兩個(gè)功能。一是采用北斗衛(wèi)星或GPS對(duì)目標(biāo)貨物進(jìn)行定位，獲取其絕對(duì)坐標(biāo)值(經(jīng)度、緯度、海拔高度)，既可作為后續(xù)建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也可作為查找貨物時(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。二是對(duì)人員或機(jī)器的導(dǎo)航功能，在倉(cāng)庫(kù)里的各個(gè)貨架上按照一定規(guī)律部署無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，采用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)包括GPRS、ZigBee和WIFI，將根據(jù)各無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的強(qiáng)弱程度自動(dòng)進(jìn)行切換，始終保持最佳的導(dǎo)航效果。當(dāng)貨物存放位置或最優(yōu)空位的規(guī)劃路線生成后，一般會(huì)由專門(mén)的倉(cāng)庫(kù)工作人員或自動(dòng)存取車(chē)(設(shè)備等)按照規(guī)劃路線去到相應(yīng)的目標(biāo)位置執(zhí)行相應(yīng)的操作(取貨、放貨、查貨等)。部署在各處的無(wú)線節(jié)點(diǎn)將實(shí)時(shí)監(jiān)控人(或設(shè)備)到達(dá)的位置，若偏離了規(guī)劃線路，則通過(guò)無(wú)線消息及時(shí)進(jìn)行提示，促使人(或設(shè)備)調(diào)整行進(jìn)路線，避免了在倉(cāng)庫(kù)中迷路或繞遠(yuǎn)路的情況發(fā)生，使路線規(guī)劃的效果達(dá)到最優(yōu)。
[0022]本發(fā)明中存儲(chǔ)模塊所存的內(nèi)容包括基礎(chǔ)定位數(shù)據(jù)、貨物信息、立體導(dǎo)航模型、貨柜空缺位置信息等。其中立體導(dǎo)航模型數(shù)據(jù)分為托盤(pán)型框架模型數(shù)據(jù)和倉(cāng)儲(chǔ)路線模型數(shù)據(jù)。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
1.采用北斗與GPS進(jìn)行導(dǎo)航和定位，實(shí)現(xiàn)全天候監(jiān)控定位。
[0024]2.使用GPRS、ZigBee和WIFI等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航，引導(dǎo)人員或自動(dòng)化設(shè)備按照規(guī)劃路線到達(dá)目標(biāo)位置，節(jié)省實(shí)際操作時(shí)的路線查找時(shí)間。
[0025]3.垂直高度疊加定位和平面空間定位的結(jié)合，能快速準(zhǔn)確定位目標(biāo)貨物在倉(cāng)庫(kù)中所處的位置，直觀高效。
[0026]4.對(duì)興趣點(diǎn)和空缺位的查詢和最優(yōu)化選擇，以及最優(yōu)路線規(guī)劃，能夠快速查到指定貨物(或空缺位)并能最快到達(dá)所選位置，節(jié)約大量時(shí)間。
[0027]5.流程簡(jiǎn)單、使用方便、安全可靠，適用于多種物流倉(cāng)儲(chǔ)管理，提高倉(cāng)庫(kù)吞吐貨物的效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明中物流倉(cāng)儲(chǔ)建模管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。[0029]圖2是本發(fā)明中立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊的結(jié)構(gòu)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0031]實(shí)施例1:
一種多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法，包括以下步驟:
步驟一，如圖1所示，在倉(cāng)庫(kù)管理中心安裝物流倉(cāng)儲(chǔ)建模管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括導(dǎo)航模塊、通信模塊、存儲(chǔ)模塊、垂直高度疊加定位模塊、平面空間定位模塊、立體導(dǎo)航建模模塊和立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊；所述的導(dǎo)航模塊與垂直高度疊加定位模塊、平面空間定位模塊相連接；所述的垂直高度疊加定位模塊、平面空間定位模塊分別與立體導(dǎo)航建模模塊相連接；所述的立體導(dǎo)航建模模塊與立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊相連接；所述的導(dǎo)航模塊、通信模塊、立體導(dǎo)航建模模塊和立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊分別與存儲(chǔ)模塊相連接；
步驟二，所述的導(dǎo)航模塊通過(guò)北斗/GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取倉(cāng)庫(kù)中特征點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值，并傳輸給存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)傳輸給垂直高度疊加定位模塊和平面空間定位模塊；所述的特征點(diǎn)包括倉(cāng)庫(kù)入口處的平面基準(zhǔn)點(diǎn)和各個(gè)貨柜的邊緣點(diǎn)；所述的絕對(duì)坐標(biāo)值包括經(jīng)緯度和海拔高度；
步驟三，所述的垂直高度疊加定位模塊將特征點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值中的海拔高度轉(zhuǎn)換為其在貨柜中的實(shí)際層數(shù)；具體轉(zhuǎn)換過(guò)程為:
首先確定一個(gè)最低點(diǎn)作為參照點(diǎn)，所述最低點(diǎn)的選擇通過(guò)對(duì)所有貨柜的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行比較獲得，并根據(jù)貨柜的具體層高設(shè)置閥值；
然后計(jì)算出特征點(diǎn)的海拔高度與最低點(diǎn)海拔高度的差值，再與閥值相除所得的值即為特征點(diǎn)所處的具體層數(shù)；
最后采用每一層的層數(shù)、層高閥值與最低點(diǎn)海拔數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，得到每一層所處的海拔高度范圍，形成垂直高度疊加定位模型；新獲取的特征點(diǎn)的海拔數(shù)據(jù)代入垂直高度疊加定位模型中，直接轉(zhuǎn)換為層數(shù)數(shù)據(jù)；
步驟四，所述的平面空間定位模塊將特征點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值中的經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為其在倉(cāng)庫(kù)中與平面基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，從而進(jìn)一步獲取其所在的貨柜編號(hào)信息以及在貨柜上的托盤(pán)編號(hào)信息；具體轉(zhuǎn)換過(guò)程為:
(1)選定平面基準(zhǔn)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)，并通過(guò)北斗/GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取平面基準(zhǔn)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的經(jīng)度之差和緯度之差，并將兩個(gè)差值的平方和進(jìn)行開(kāi)方，得到目標(biāo)點(diǎn)到基準(zhǔn)點(diǎn)的距離；所述的目標(biāo)點(diǎn)為在倉(cāng)庫(kù)中選定的點(diǎn)；
(2)對(duì)每一個(gè)貨柜都進(jìn)行邊緣點(diǎn)定位，使用(I)中的方法計(jì)算出邊緣點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，一個(gè)貨柜的所有邊緣點(diǎn)距離組成了該貨柜的平面定位范圍；若目標(biāo)點(diǎn)落在某貨柜的范圍之內(nèi)，則可判定該目標(biāo)點(diǎn)所處的貨柜編號(hào)；根據(jù)一個(gè)水平面上托盤(pán)的大小尺寸以及平面基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，得到目標(biāo)點(diǎn)在貨柜上的托盤(pán)編號(hào)信息；
步驟五，所述的立體導(dǎo)航建模模塊將步驟三和步驟四中所獲得特征點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)在倉(cāng)庫(kù)立體仿真空間中進(jìn)行標(biāo)注，建立立體仿真堆疊托盤(pán)型框架模型并繪制出三維仿真圖像后，開(kāi)始構(gòu)建導(dǎo)航路線；然后輸出給存儲(chǔ)模塊進(jìn)行保存，同時(shí)還輸出到立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊中進(jìn)行物流倉(cāng)儲(chǔ)管理。[0032]在步驟五中，構(gòu)建導(dǎo)航路線主要有兩種方式，其一是使用系統(tǒng)軟件自行建立，根據(jù)倉(cāng)庫(kù)立體仿真空間中標(biāo)注的各個(gè)貨柜的位置，將貨柜與貨柜間的空間標(biāo)注為路線；其二是通過(guò)定位導(dǎo)航儀的記憶性建立，由工作人員手持定位導(dǎo)航儀沿著倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的每條路線走一遍，安裝在各個(gè)位置的無(wú)線節(jié)點(diǎn)將實(shí)時(shí)對(duì)定位導(dǎo)航儀進(jìn)行定位并將定位結(jié)果發(fā)送給物流倉(cāng)儲(chǔ)建模管理系統(tǒng)，物流倉(cāng)儲(chǔ)建模管理系統(tǒng)隨即在倉(cāng)庫(kù)立體仿真模型里標(biāo)出當(dāng)前位置，各點(diǎn)連線即可繪制出路線。
[0033]所述的立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊包括查詢分析子模塊和導(dǎo)航規(guī)劃子模塊；所述的查詢分析子模塊對(duì)興趣點(diǎn)貨物和空缺位的進(jìn)行查詢分析，并針對(duì)空缺位提供最優(yōu)化位置推薦，進(jìn)而通過(guò)導(dǎo)航規(guī)劃子模塊對(duì)選定的目標(biāo)位置進(jìn)行導(dǎo)航規(guī)劃，選擇最優(yōu)的路線。
[0034]所述的查詢分析子模塊對(duì)空缺位的進(jìn)行查詢分析的具體過(guò)程為:
首先，在貨柜上的每個(gè)托盤(pán)均部署一枚RFID標(biāo)簽，且在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)每隔一定距離部署一個(gè)RFID讀寫(xiě)器ZigBee節(jié)點(diǎn)，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)組成一個(gè)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)，在每個(gè)貨物入庫(kù)時(shí)，都會(huì)貼上一枚RFID標(biāo)簽作為識(shí)別，貨物上的RFID標(biāo)簽與托盤(pán)上的RFID標(biāo)簽相互綁定；然后，當(dāng)需要進(jìn)行查詢空缺位時(shí)，RFID讀寫(xiě)器ZigBee節(jié)點(diǎn)讀取其覆蓋范圍內(nèi)的RFID標(biāo)簽并進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，若發(fā)現(xiàn)有托盤(pán)的RFID標(biāo)簽沒(méi)有綁定其他標(biāo)簽，說(shuō)明該托盤(pán)是空的，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)或WIFI信號(hào)將空位信息上傳至查詢分析子模塊，并在立體仿真堆疊托盤(pán)型框架模型中進(jìn)行標(biāo)定，從而獲取直觀的空缺位信息。
[0035]所述貼在貨物上的RFID標(biāo)簽寫(xiě)有貨物基本信息以及存放的托盤(pán)編號(hào)信息。
【權(quán)利要求】
1.一種多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，在倉(cāng)庫(kù)管理中心安裝物流倉(cāng)儲(chǔ)建模管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括導(dǎo)航模塊、通信模塊、存儲(chǔ)模塊、垂直高度疊加定位模塊、平面空間定位模塊、立體導(dǎo)航建模模塊和立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊；所述的導(dǎo)航模塊與垂直高度疊加定位模塊、平面空間定位模塊相連接；所述的垂直高度疊加定位模塊、平面空間定位模塊分別與立體導(dǎo)航建模模塊相連接；所述的立體導(dǎo)航建模模塊與立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊相連接；所述的導(dǎo)航模塊、通信模塊、立體導(dǎo)航建模模塊和立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊分別與存儲(chǔ)模塊相連接； 步驟二，所述的導(dǎo)航模塊通過(guò)北斗/GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取倉(cāng)庫(kù)中特征點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值，并傳輸給存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)傳輸給垂直高度疊加定位模塊和平面空間定位模塊；所述的特征點(diǎn)包括倉(cāng)庫(kù)入口處的平面基準(zhǔn)點(diǎn)和各個(gè)貨柜的邊緣點(diǎn)；所述的絕對(duì)坐標(biāo)值包括經(jīng)緯度和海拔高度； 步驟三，所述的垂直高度疊加定位模塊將特征點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值中的海拔高度轉(zhuǎn)換為其在貨柜中的實(shí)際層數(shù)； 步驟四，所述的平面空間定位模塊將特征點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值中的經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為其在倉(cāng)庫(kù)中與平面基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，從而進(jìn)一步獲取特征點(diǎn)所在的貨柜編號(hào)信息以及在貨柜上的水平位置信息； 步驟五，所述的立體導(dǎo)航建模模塊將步驟三和步驟四中所獲得特征點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)在倉(cāng)庫(kù)立體仿真空間中進(jìn)行標(biāo)注，建立立體仿真堆疊托盤(pán)型框架模型并繪制出三維仿真圖像后，開(kāi)始構(gòu)建導(dǎo)航路線； 然后輸出給存儲(chǔ)模塊進(jìn)行保存，同時(shí)還輸出到立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊中進(jìn)行物流倉(cāng)儲(chǔ)管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法，其特征在于，在步驟三中，將海拔高度轉(zhuǎn)換為其在貨柜中的實(shí)際層數(shù)的具體過(guò)程為: 首先確定一個(gè)最低點(diǎn)作為參照點(diǎn)，并根據(jù)貨柜的具體層高設(shè)置閥值； 然后計(jì)算出特征點(diǎn)的海拔高度與最低點(diǎn)海拔高度的差值，再與閥值相除所得的值即為特征點(diǎn)所處的具體層數(shù)； 最后采用每一層的層數(shù)、層高閥值與最低點(diǎn)海拔數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，得到每一層所處的海拔高度范圍，形成垂直高度疊加定位模型；新獲取的特征點(diǎn)的海拔數(shù)據(jù)代入垂直高度疊加定位模型中，直接轉(zhuǎn)換為層數(shù)數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法，其特征在于，所述最低點(diǎn)的選擇通過(guò)對(duì)所有貨柜的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行比較獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法，其特征在于，在步驟四中，將經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為其在倉(cāng)庫(kù)中與平面基準(zhǔn)點(diǎn)的距離的具體過(guò)程為: (1)選定平面基準(zhǔn)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)，并通過(guò)北斗/GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取平面基準(zhǔn)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的經(jīng)度之差和緯度之差，并將兩個(gè)差值的平方和進(jìn)行開(kāi)方，得到目標(biāo)點(diǎn)到基準(zhǔn)點(diǎn)的距離；所述的目標(biāo)點(diǎn)為在倉(cāng)庫(kù)中選定的點(diǎn)； (2)對(duì)每一個(gè)貨柜都進(jìn)行邊緣點(diǎn)定位，使用(I)中的方法計(jì)算出邊緣點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，一個(gè)貨柜的所有邊緣點(diǎn)距離組成了該貨柜的平面定位范圍；若目標(biāo)點(diǎn)落在某貨柜的范圍之內(nèi)，則可判定該目標(biāo)點(diǎn)所處的貨柜編號(hào)；根據(jù)一個(gè)水平面上托盤(pán)的大小尺寸以及平面基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，得到目標(biāo)點(diǎn)在貨柜上的水平位置信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法，其特征在于，所述的水平位置信息為托盤(pán)編號(hào)信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法，其特征在于，在步驟五中，構(gòu)建導(dǎo)航路線主要有兩種方式，其一是使用系統(tǒng)軟件自行建立，根據(jù)倉(cāng)庫(kù)立體仿真空間中標(biāo)注的各個(gè)貨柜的位置，將貨柜與貨柜間的空間標(biāo)注為路線；其二是通過(guò)定位導(dǎo)航儀的記憶性建立，由工作人員手持定位導(dǎo)航儀沿著倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的每條路線走一遍，安裝在各個(gè)位置的無(wú)線節(jié)點(diǎn)將實(shí)時(shí)對(duì)定位導(dǎo)航儀進(jìn)行定位并將定位結(jié)果發(fā)送給物流倉(cāng)儲(chǔ)建模管理系統(tǒng)，物流倉(cāng)儲(chǔ)建模管理系統(tǒng)隨即在倉(cāng)庫(kù)立體仿真模型里標(biāo)出當(dāng)前位置，各點(diǎn)連線即可繪制出路線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法，其特征在于，所述的立體倉(cāng)儲(chǔ)仿真規(guī)劃模塊包括查詢分析子模塊和導(dǎo)航規(guī)劃子模塊；所述的查詢分析子模塊對(duì)興趣點(diǎn)貨物和空缺位的進(jìn)行查詢分析，并針對(duì)空缺位提供最優(yōu)化位置推薦，進(jìn)而通過(guò)導(dǎo)航規(guī)劃子模塊對(duì)選定的目標(biāo)位置進(jìn)行導(dǎo)航規(guī)劃，選擇最優(yōu)的路線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法，其特征在于，所述的查詢分析子模塊對(duì)空缺位的進(jìn)行查詢分析的具體過(guò)程為: 首先，在貨柜上的每個(gè)托盤(pán)均部署一枚RFID標(biāo)簽，且在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)每隔一定距離部署一個(gè)RFID讀寫(xiě)器ZigBee節(jié)點(diǎn)，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)組成一個(gè)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)，在每個(gè)貨物入庫(kù)時(shí)，都會(huì)貼上一枚RFID標(biāo)簽作為識(shí)別，貨物上的RFID標(biāo)簽與托盤(pán)上的RFID標(biāo)簽相互綁定； 然后，當(dāng)需要進(jìn)行 查詢空缺位時(shí)，RFID讀寫(xiě)器ZigBee節(jié)點(diǎn)讀取其覆蓋范圍內(nèi)的RFID標(biāo)簽并進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，若發(fā)現(xiàn)有托盤(pán)的RFID標(biāo)簽沒(méi)有綁定其他標(biāo)簽，說(shuō)明該托盤(pán)是空的，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)或WIFI信號(hào)將空位信息上傳至查詢分析子模塊，并在立體仿真堆疊托盤(pán)型框架模型中進(jìn)行標(biāo)定，從而獲取直觀的空缺位信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多重空間位置信息疊加定位與導(dǎo)航的倉(cāng)儲(chǔ)建模管理方法，其特征在于，所述貼在貨物上的RFID標(biāo)簽寫(xiě)有貨物基本信息以及存放的托盤(pán)編號(hào)信息。
【文檔編號(hào)】G06Q10/08GK103761637SQ201410039539
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】林興志, 潘翔 申請(qǐng)人:林興志, 廣西感知物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)力促進(jìn)中心