专利名称：区域物流移动监测定位方法
技术领域：
本发明涉及一种在特定区域内的物流定位方法，特别是一种利用双频RFID卡和移动监测机器人进行物流及人员在厂区内精准定位的方法。
背景技术：
物流定位是指具体物品在地理空间中的位置，对此位置监测并映射到计算机程序中是物流定位的重要技术之一。目前，在宏观地理空间的物流定位均采用全球卫星定位GPS 技术、电子数据交换EDI技术等方式，其位置精确度一般在10米的范围之内，显然并不适合企业内部厂区物流定位；而在厂区利用RFID定位方法通常采用门岗式定位、全域覆盖定位等。门岗式定位是将小区域空间划分为更小的库区，在每个库区的进出口设置监测设备，监测带有RFID电子标签的货物进出状态，达到物流跟踪的目的，是目前采用最广泛的物流定位方法，但其不能对物品进行精确定位只能知道物品进出库区。全域覆盖定位的方法，即在所管辖区域无死角分布监测设备，实时监测带有电子标签的物流或人员，有代表性的运用是康复中心或监狱的人员管理系统，其特点是无死角、实时动态，但成本高、监测范围只能说明在或者不在某个读写器的范围之内，也不适合企业内部厂区物流定位。为此，业界也有研究其它定位方法或定位系统，如2008年6月18日授权公告专利号为200410094181. 5的中国专利所述的“利用射频识别技术的参考定位系统和集装箱堆场的堆放管理系统”，这种定位系统其计算具体位置的方法是以时间戳和时间围计算，也就是以读写器到RFID卡之间的光速返回时间来判定二者之间的距离，这个原理与卫星GPS定位原理相同，但在距离较小的情况下，光速返回时间很难区别，因此也不容易准确的定位。
发明内容
本发明的目为解决车间、仓储小区域的物流精确定位问题，提供一种能准确监测到车间或仓储小区域内被监测移动物体的具体位置的区域物流移动监测定位方法。为达到上述发明目的本发明采用的技术方案是一种区域物流移动监测定位方法，该定位方法包括以下步骤(1)设置一种具有低频和高频两种频率的双频RFID标签， 该双频RFID标签具有低频高频两种应答器和电路，可同时应答低频高频两种读写器的信号；(2)在以物流区域内的地表面或平行于地表面的空间平面某点为原点建立空间直角坐标系，并在物流区域空间内的固定物体和移动货物上分别布置双频RFID标签，将物流空间内设置在固定物体上的双频RFID标签定义为基准标签，将物流空间内设置在被监测的移动物体上的双频RFID标签定义为移动标签；(3)设置一种移动式物流定位监测机器人，该监测机器人包括移动载物车、固定在移动载物车上具有共同中心轴线的两个全向读写器、 读写处理系统及发射系统，其中一个全向读写器为高频读写器，另一个全向读写器为低频读写器，调整两个全向读写器的读取半径相差1米，高频读写器的读取半径大于低频读写器的读写半径，高频读写器的读取半径为R，低频读写器的读写半径为r，在以监测机器人为中心点的区域内，在高频读写器的读写范围内去除低频读写器的读写范围就形成了一个
3同心圆环区域，将该同心圆环区域设置为监测机器人的有效读写范围；(4)在物流区域的固定建筑物或机器上放置基准标签，在移动的物流托盘或被监测物品上放置移动标签，然后用单台上述监测机器人在两个不同坐标点上进行两次监测或两台上述监测机器人同时在不同坐标点上分别监测的方式，对物流区域内的基准标签的坐标方位进行监测，当监测机器人在一个同心圆环区域范围内读出至少有三个基准标签时，同心圆环的圆心位置可确定，同时监测机器人可读出落入该同心圆环区域内的所有移动标签，当某个移动标签在圆心距离小于等于2R的两个同心圆环区域内被监测机器人读出时，该两个同心圆环区域的重叠区域，即为移动标签所在区域，该重叠区域中心的坐标值即为移动标签的坐标值; (5)将步骤(4)中监测出的所有移动标签的坐标值经过远程发射器发射到远程接收器并传入计算机服务器，在计算机服务器上以图形化的方式显示和共享，实现实时动态监测。其中所述步骤(1)中的双频RFID标签为双频单卡RFID标签或者双频双卡RFID叠合标签。其中所述步骤(2 )中的基准标签用于基准定位、并赋予精确的所在位置坐标值，移动标签附带着被标识移动物体的详细信息。其中所述监测机器人还包括与两个全向读写器具有共同中心轴线的定向读写器。采用本发明区域物流移动监测定位方法由于采用上述方法具有以下有益效果可以监测到可控小区域范围内的携带双频RFID标签的物体或人员的具体坐标值，精度范围可控制在1米范围内，达到物流精确定位的目的。下面结合附图和实施例对本发明区域物流移动监测定位方法作进一步的说明。
图1是本发明区域物流移动监测定位方法的监测机器人的示意图； 图2是监测场景俯视坐标图3是数据处理流程图。主要元件说明
1-移动载物车，2-电瓶，3-读写处理系统，4-远程发射器，5-高频读写器，6-低频读写器，7-天线，8-显示器，9-操作键盘，10-驾驶系统，11-远程接收器，12-计算机服务器， 13-固定建筑物，14-基准标签，15-被监测物品，16-移动标签，17-定向读写器。
具体实施例方式如图1至图3所示，本发明区域物流移动监测定位方法，该定位方法包括以下步骤
(1)设置一种具有低频和高频两种频率的双频RFID标签，该双频RFID标签具有低频高频两种应答器和电路，可同时应答低频高频两种读写器的信号，双频RFID标签为双频单卡 RFID标签或者双频双卡RFID叠合标签；
(2)在以物流区域内的地表面(图中0-0线为地表面)或平行于地表面的空间平面某点为原点建立空间直角坐标系，并在物流区域空间内的固定物体和移动货物上分别布置双频RFID标签，将物流空间内设置在固定物体上的双频RFID标签定义为基准标签(Standard Tag,简称S-Tag)，基准标签用于基准定位、并赋予精确的所在位置坐标值，将物流空间内设置在被监测的移动物体上的双频RFID标签定义为移动标签(Location Tag,简称L_Tag)， 移动标签附带着被标识移动物体的详细信息；
(3)设置一种移动式物流定位监测机器人，该监测机器人包括移动载物车1、固定在移动载物车上具有共同中心轴线的两个全向读写器5、6、读写处理系统3及发射系统，监测机器人还包括与两个全向读写器具有共同中心轴线的定向读写器17，其中一个全向读写器为高频读写器5，另一个全向读写器为低频读写器6，调整两个全向读写器的读取半径相差1米，高频读写器的读取半径大于低频读写器的读写半径，高频读写器的读取半径为R， 低频读写器的读写半径为r，由于两个读写器置于同一中心轴线且全向读写器的读取范围是半圆球形，因此两个读写器的读写范围为具有共同中心点的半球形(如图1中的P、Q两个半球)，在以监测机器人为中心点的区域内，高频读写器范围为半径为R的大圆、低频读写器范围为半径为r的小圆，高频读写器读写所有落入高频读写器的大圆内的双频RFID 标签的高频端，低频读写器读取处于高频读写器大圆且同时又处于低频读写器小圆内的所有双频RFID标签的低频段。由于大圆和小圆同心，所以在平行于地平面0-0以上的高度 h ^ 600-800mm平面坐标内从高频读写器的读写范围内去除低频读写器的读写范围就形成了一个同心圆环区域，将该同心圆环区域设置为监测机器人的有效读写范围(同理空间坐标的有效读写范围是圆形壳体)。发射系统远程发射器4和天线7，监测机器人还设有电瓶 2、显示器8、操作键盘9及驾驶系统10，移动载物车通过电瓶驱动其运动；
(4)在物流区域的固定建筑物13或机器上放置基准标签14，在移动的物流托盘或被监测物品15上放置移动标签16，然后用单台上述监测机器人在两个不同坐标点上进行两次监测或两台上述监测机器人同时在不同坐标点上分别监测的方式，对物流区域内的基准标签的坐标方位进行监测，当监测机器人在一个同心圆环区域范围内读出至少有三个基准标签时，同心圆环的圆心位置可确定，同时监测机器人也读出落入该同心圆环区域内的所有移动标签，当某个移动标签在圆心距离小于等于2R的两个同心圆环区域内被监测机器人读出时，该两个同心圆环区域的重叠区域，即为移动标签所在区域，该重叠区域中心的坐标值即为移动标签的坐标值。下面以监测一个被监测物体为例说明该步骤，监测机器人在tl 时刻监测到三个基准标签S1、S2、S3的坐标值，由S1、S2、S3三个点的坐标值可以确定第一个同心圆环Pl的圆心Pl (a, b)，并记录第一个同心圆环上所有的移动标签；在t2时刻监测到另外三个基准标签S4、S5、S6的坐标值，由S4、S5、S6三个点的坐标值可以确定第二个同心圆环P2的圆心P2 (c, d)，判断P1、P2两点之间的距离D，当D彡2R时，判断在交叉区域是否有共同监测到的移动标签(图3中简称“判断共同的RFID”)，有共同监测到的移动标签即可计算交叉区域的中心。计算移动标签坐标值的数学原理如下
当(a，b), (c，d)两点的距离D彡2R时，设(x，y)为交叉区域内的坐标点(即为移动标签所在区域中心坐标点)，则
(x-a) +(y-b) =L(R+r)/2] 公式 1 (x-c) +(y-d) =L(R+r)/2] 公式 2
的方程解(xp，yp)即为被监测标签的坐标值，在本实施例中可确定被监测的移动标签 Ll的准确坐标值(x7，y7)，即Ll (x7, y7)被定位；
其中(a，b)，(c，d)分别为第一次和第二次监测的圆环圆心，R为圆环外半径，r为圆环内半径，R- r 1米为圆环宽度，也是监测的精度要求。在这个步骤中若用全向读写器
5读出交叉区域移动标签具有双重解时，可以结合定向读写器读取移动标签来协助确定移动物体的准确坐标值；
(5)将步骤(4)中监测出的所有移动标签的坐标值经过远程发射器4发射到远程接收器11并传入计算机服务器12，在计算机服务器12上以图形化的方式显示和共享，实现实时动态监测。
权利要求
1.一种区域物流移动监测定位方法，其特征在于，该定位方法包括以下步骤(1)设置一种具有低频和高频两种频率的双频RFID标签，该双频RFID标签具有低频高频两种应答器和电路，可同时应答低频高频两种读写器的信号；(2)在以物流区域内的地表面或平行于地表面的空间平面某点为原点建立空间直角坐标系，并在物流区域空间内的固定物体和移动货物上分别布置双频RFID标签，将物流空间内设置在固定物体上的双频RFID标签定义为基准标签，将物流空间内设置在被监测的移动物体上的双频RFID标签定义为移动标签；(3)设置一种移动式物流定位监测机器人，该监测机器人包括移动载物车、固定在移动载物车上具有共同中心轴线的两个全向读写器、读写处理系统及发射系统，其中一个全向读写器为高频读写器，另一个全向读写器为低频读写器，调整两个全向读写器的读取半径相差1米，高频读写器的读取半径大于低频读写器的读写半径，高频读写器的读取半径为 R，低频读写器的读写半径为r，在以监测机器人为中心点的区域内，在高频读写器的读写范围内去除低频读写器的读写范围就形成了一个同心圆环区域，将该同心圆环区域设置为监测机器人的有效读写范围；(4)在物流区域的固定建筑物或机器上放置基准标签，在移动的物流托盘或被监测物品上放置移动标签，然后用单台上述监测机器人在两个不同坐标点上进行两次监测或两台上述监测机器人同时在不同坐标点上分别监测的方式，对物流区域内的基准标签的坐标方位进行监测，当监测机器人在一个同心圆环区域范围内读出至少有三个基准标签时，同心圆环的圆心位置可确定，同时监测机器人可读出落入该同心圆环区域内的所有移动标签， 当某个移动标签在圆心距离小于等于2R的两个同心圆环区域内被监测机器人读出时，该两个同心圆环区域的重叠区域，即为移动标签所在区域，该重叠区域中心的坐标值即为移动标签的坐标值；(5)将步骤(4)中监测出的所有移动标签的坐标值经过远程发射器发射到远程接收器并传入计算机服务器，在计算机服务器上以图形化的方式显示和共享，实现实时动态监测。
2.如权利要求1所述的区域物流移动监测定位方法，其特征在于，所述步骤(1)中的双频RFID标签为双频单卡RFID标签或者双频双卡RFID叠合标签。
3.如权利要求1所述的区域物流移动监测定位方法，其特征在于，所述步骤(2)中的基准标签用于基准定位、并赋予精确的所在位置坐标值，移动标签附带着被标识移动物体的详细信息。
4.如权利要求1所述的区域物流移动监测定位方法，其特征在于，所述监测机器人还包括与两个全向读写器具有共同中心轴线的定向读写器。
全文摘要
本发明区域物流移动监测定位方法，涉及一种在特定区域内的物流定位方法，该定位方法包括以下步骤设置一种具有低频和高频两种频率的双频RFID标签，在以物流区域内建立空间直角坐标系，设置基准标签和移动标签，设置一种包括移动载物车、固定在移动载物车上具有共同中心轴线的两个全向读写器、读写处理系统及发射系统的监测机器人，在物流区域的固定建筑物或机器上放置基准标签，在移动的物流托盘或被监测物品上放置移动标签，通过监测机器人进行监测和分析，通过定置基准标签监测到移动标签的具体坐标值，达到移动标签的被监测定位。
文档编号G06K17/00GK102226910SQ20111012891
公开日2011年10月26日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者黄庚保 申请人:广西工学院