一种基于NFC技术的智能快递自收发系统的制作方法

本发明属于智能快递技术领域，尤其涉及一种基于nfc技术的智能快递自收发系统。

背景技术：

nfc即近距离无线通讯技术。该技术由飞利浦公司和索尼公司共同开发，可以在移动设备、消费类电子产品、pc和智能控件工具间进行近距离无线通信。nfc提供了一种简单、触控式的解决方案，可以让消费者简单直观地交换信息、访问内容与服务。现有快递的收发多依赖于人工，效率较低，人力成本较高。即使使用快递柜，往往也只能取件，难以实现寄件操作。

综上，现有技术存在的问题是：现有快递的收发多依赖于人工，效率较低，人力成本较高。即使使用快递柜，往往也只能取件，难以实现寄件操作。。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于nfc技术的智能快递自收发系统。

本发明是这样实现的，一种基于nfc技术的智能快递自收发系统包括：

手机app、手机nfc模块、柜体nfc模块、控制单元、驱动模块、存储模块、网络模块和快递中心；

手机app，与手机nfc模块连接，用于配合手机nfc模块完成扫描二代身份证的信息、用户填写邮寄信息以及完成取件时的身份确认；

手机nfc模块，与柜体nfc模块连接，用于与柜体nfc模块进行通讯以及完成扫描二代身份证的信息；

柜体nfc模块，与控制单元和存储模块连接，用于与手机nfc模块进行通讯；

控制单元，与驱动模块连接，用于控制驱动模块的动作；

所述控制单元的时频重叠mask的信号模型表示为：

其中，n为时频重叠信号的信号分量个数，n(t)是加性高斯白噪声，si(t)为时频重叠信号的信号分量，其表示为式中ai表示信号分量的幅度，ai(m)表示信号分量的码元符号，p(t)表示成型滤波函数，ti表示信号分量的码元周期，fci表示信号分量的载波频率，表示信号分量的相位；mask信号的循环双谱的对角切片谱表示为：

其中，y(t)表示mask信号，α是y(t)的循环频率，fc表示信号的载波频率，t是信号的码元周期，k为整数，ca,3表示随机序列a的三阶累积量，δ()是冲激函数，p(f)是成型脉冲函数，表达式为：

对循环双谱的对角切片谱取f＝0截面得到：

对于mask信号，其循环双谱的对角切片谱的f＝0截面，在处存在峰值，并携有信号的载频信息；由于循环双谱的对角切片谱满足线性叠加性，则时频重叠mask信号循环双谱的对角切片谱的表达式为：

其中，是常数，与第i个信号分量的调制方式有关，ti是第i个信号分量的码元周期；

存储模块，与网络模块连接，用于存储用户填写的邮寄信息；

所述存储模块将时频分析图g(t,ω)进行radon变换得到r(ν,u)，计算r(ν,u)最大值并根据最大值所对应的角度估计调频斜率可以表述为：

radon变换是将原直角坐标系旋转角度ν得到新的坐标系(u,ν)，以不同的u值平行于ν轴积分，所得结果即为radon变换，其表达式为：

radon变换实际上就是将平面(t,ω)上的任意一条直线映射到(u,ν)平面上的一点，而平面(u,ν)上的每一个点(u0,ν0)都唯一地确定平面上的一条直线tsinν0+ωcosν0＝u0。

radon变换r(u,ν)的最大值为：

lfm信号调频斜率的估计值为：

其中，δf和δt分别为gelct变换的频域采样间隔和时域采样间隔；

网络模块，与快递中心连接，用于将存储模块的信息传输至快递中心；

所述网络模块将任务指定完成时间设为预设网络寿命，并将设为常值的预设网络寿命l按轮来划分为轮，每一轮时间为l，在每一轮中通过筛选最大额外有效覆盖时间大于零的节点进行工作，其他冗余节点关闭探测功能进入睡眠；

在每一轮挑出合适的工作节点后，通过比较工作节点与邻居工作节点之间的最大额外有效覆盖时间和剩余能量来选择最优的工作时间方案，从而使得每一轮中总的有效覆盖时间最大，工作节点si额外有效覆盖时间为:其中r(i)表示节点si覆盖的点位置集合，w(j)表示点位置pj的重要性系数，即pj的权值，表示点位置pj被节点si覆盖的额外时间，此外在每一轮中都设置了工作节点的剩余能量安全阈值，若工作节点的剩余能量低于该安全阈值时，则该节点将被强制关闭它的探测功能，只维持部分的通讯功能；

所述分布式方法包括以下步骤：

对于每一轮中的节点，首先分别计算si最大额外有效覆盖时间和工作优先度，即：

在自己所有的工作时间安排方案中选择最优的方案，并向si的邻居广播mes(i,null,upd,δpi)。然后判断是否大于零，若否，则当所有节点执行完上述操作结束；若是，则一直执行如下操作：如果si在它的邻居中有最大的工作优先度δpi，则si标记自己为lab，并向邻居广播mes(i,lab,sch,δpi)，di＝di-bi，当所有结点完成该操作后结束；否则，如果si接收到邻居si的信息包mes(k,lab,sch,δpk)，则si更新邻居sk的信息，重新计算δpi并且向邻居广播mes(i,upd,null,δpi)，并重新判断是否大于零；否则，判断si是否收到邻居sk的信息包mes(k,upd,null,δpk)，若是，则更新邻居sk的工作优先度，并重新判断是否大于零；否则，如果di≤λi，当所有结点完成该操作后结束。

其中di为节点si的剩余能量，在每一轮的开始，节点的工作时间都是未安排的，也就是sch都为空，在每一轮中都要重新选择新的合适的工作节点，确定工作节点最优的工作时间安排方案，而在每一次判断中，节点都要在自己的邻居内比较δp的大小，并更新自己和邻居的sch，当所有的节点的δc^max都等于0时，则这一轮中的所有合适的工作节点都已经被选完，输入:节点si的邻居n(si)，自己和邻居的sch，自己覆盖的重要位置点pi，位置的权值wi,i∈pi，预设网络寿命l，电池寿命bi，si的标记类型为upd；输出:si标记类型(lab或upd)，被标记为lab的节点的最优工作时间安排；

在算法的每一轮中，都会有一些局部最优的工作节点被选择，同时它们的工作时间安排方案也被确定，其中，局部最优的工作节点即为在它们的邻居中拥有最高的工作优先度的节点，为了便于邻居节点间相互通讯，它们之间相互传递的信息包应该包括本身的id，自己的工作时间安排方案(sch)，工作优先度δp和它们的标记类型，标记类型为lab或者是upd，其中，lab表示已被标记为最合适的工作节点，upd表示已更新自己的信息包，把这种信息包定义为mes(id,sch,type,δp)，此外，每个节点都建立一个数据库存放自己和邻居的信息包；

和δci的计算细节：

当节点si的工作时间安排方案被确定时，定义节点si额外有效覆盖时间为:和δc1的演算过程为：其中时间长度0.2为点位置p2被节点s1覆盖和已被节点s2覆盖的重叠时间，所以点位置p2被节点s1覆盖的额外时间为0.4；此外，最大额外有效覆盖时间为：

δpi的计算细节：

结合每个节点的剩余能量重新定义每个节点si的工作优先度，

节点si的最大额外有效覆盖时间可通过上述方法来计算，可得δc1^max＝2.4，此外，第n轮之后，三个节点的剩余能量分别为5,4和1，这里不妨设α＝0.6，β＝0.4，则δp1＝3.44，δp2＝4.12，δp3＝2.56，显然，不管是通过最大额外有效覆盖时间还是工作优先度δpi来比较，节点s2都是最大的，则这一轮中，节点s2被选择为工作节点，但是，在第n+1轮中，虽然δc3^max＞δc1^max，但是节点s3的剩余能量过低，导致δp3＜δp1，所以这一轮中，节点s1被选择为合适的工作节点，此外，为了保护长期进行工作的节点，设置了节点的电池剩余能量安全阈值λi来检查工作节点在每一轮中的剩余能量是否过低，若工作节点si的剩余能量低于λi，则该节点将被强制关闭它的探测功能，只是维持部分的通讯功能，假设λi都为1.5，则在第n+2轮中，s3将不再被选为工作节点；

驱动模块，与控制单元连接，用于驱动打开快递柜门；

快递中心，与网络模块连接，用于接收网络模块传递的信息，以及使快递工人读取快件的邮寄信息。

进一步，手机nfc模块在扫描二代身份证的信息时，为主动工作模式，发出射频场去识别和读写卡片信息；

进一步，手机nfc模块在用户填写邮寄信息时，为双向工作模式，在此模式下手机nfc模块与柜体nfc模块双方都主动发出射频场来建立点对点的通信，可以选择106kbps、212kbps或424kbps其中一种传输速度。

本发明通过使用nfc与手机app的结合，能够在手机上进行第二代身份证的扫描工作，满足当今实名寄件的规定。用户在app中填写邮寄信息后，会通过网络模块发送至快递中心，快递中心收取快件后可集中填写邮寄单。用户于手机app上经过身份认证后，快递柜可打开柜门，方便用户取件。。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于nfc技术的智能快递自收发系统结构示意图；

图中：1、手机app；2、手机nfc模块；3、柜体nfc模块；4、控制单元；5、驱动模块；6、存储模块；7、网络模块；8、快递中心。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于nfc技术的智能快递自收发系统包括：1、手机app；2、手机nfc模块；3、柜体nfc模块；4、控制单元；5、驱动模块；6、存储模块；7、网络模块；8、快递中心。

手机app1，与手机nfc模块2连接，用于配合手机nfc模块2完成扫描二代身份证的信息、用户填写邮寄信息以及完成取件时的身份确认等。

手机nfc模块2，与柜体nfc模块3连接，用于与柜体nfc模块3进行通讯以及完成扫描二代身份证的信息。

柜体nfc模块3，与控制单元4和存储模块5连接，用于与手机nfc模块2进行通讯。

控制单元4，与驱动模块5连接，用于控制驱动模块5的动作。

存储模块6，与网络模块7连接，用于存储用户填写的邮寄信息。

网络模块7，与快递中心8连接，用于将存储模块6的信息传输至快递中心8；

驱动模块5，与控制单元4连接，用于驱动打开快递柜门；

快递中心8，与网络模块7连接，用于接收网络模块7传递的信息，以及使快递工人读取快件的邮寄信息等。

所述控制单元的时频重叠mask的信号模型表示为：

其中，n为时频重叠信号的信号分量个数，n(t)是加性高斯白噪声，si(t)为时频重叠信号的信号分量，其表示为式中ai表示信号分量的幅度，ai(m)表示信号分量的码元符号，p(t)表示成型滤波函数，ti表示信号分量的码元周期，fci表示信号分量的载波频率，表示信号分量的相位；mask信号的循环双谱的对角切片谱表示为：

其中，y(t)表示mask信号，α是y(t)的循环频率，fc表示信号的载波频率，t是信号的码元周期，k为整数，ca,3表示随机序列a的三阶累积量，δ()是冲激函数，p(f)是成型脉冲函数，表达式为：

对循环双谱的对角切片谱取f＝0截面得到：

对于mask信号，其循环双谱的对角切片谱的f＝0截面，在处存在峰值，并携有信号的载频信息；由于循环双谱的对角切片谱满足线性叠加性，则时频重叠mask信号循环双谱的对角切片谱的表达式为：

其中，是常数，与第i个信号分量的调制方式有关，ti是第i个信号分量的码元周期；

所述存储模块将时频分析图g(t,ω)进行radon变换得到r(ν,u)，计算r(ν,u)最大值并根据最大值所对应的角度估计调频斜率可以表述为：

radon变换是将原直角坐标系旋转角度ν得到新的坐标系(u,ν)，以不同的u值平行于ν轴积分，所得结果即为radon变换，其表达式为：

radon变换实际上就是将平面(t,ω)上的任意一条直线映射到(u,ν)平面上的一点，而平面(u,ν)上的每一个点(u0,ν0)都唯一地确定平面上的一条直线tsinν0+ωcosν0＝u0。

radon变换r(u,ν)的最大值为：

lfm信号调频斜率的估计值为：

其中，δf和δt分别为gelct变换的频域采样间隔和时域采样间隔；

所述网络模块将任务指定完成时间设为预设网络寿命，并将设为常值的预设网络寿命l按轮来划分为轮，每一轮时间为l，在每一轮中通过筛选最大额外有效覆盖时间大于零的节点进行工作，其他冗余节点关闭探测功能进入睡眠；

在每一轮挑出合适的工作节点后，通过比较工作节点与邻居工作节点之间的最大额外有效覆盖时间和剩余能量来选择最优的工作时间方案，从而使得每一轮中总的有效覆盖时间最大，工作节点si额外有效覆盖时间为:其中r(i)表示节点si覆盖的点位置集合，w(j)表示点位置pj的重要性系数，即pj的权值，表示点位置pj被节点si覆盖的额外时间，此外在每一轮中都设置了工作节点的剩余能量安全阈值，若工作节点的剩余能量低于该安全阈值时，则该节点将被强制关闭它的探测功能，只维持部分的通讯功能；

所述分布式方法包括以下步骤：

对于每一轮中的节点，首先分别计算si最大额外有效覆盖时间和工作优先度，即：

在自己所有的工作时间安排方案中选择最优的方案，并向si的邻居广播mes(i,null,upd,δpi)。然后判断是否大于零，若否，则当所有节点执行完上述操作结束；若是，则一直执行如下操作：如果si在它的邻居中有最大的工作优先度δpi，则si标记自己为lab，并向邻居广播mes(i,lab,sch,δpi)，di＝di-bi，当所有结点完成该操作后结束；否则，如果si接收到邻居si的信息包mes(k,lab,sch,δpk)，则si更新邻居sk的信息，重新计算δpi并且向邻居广播mes(i,upd,null,δpi)，并重新判断是否大于零；否则，判断si是否收到邻居sk的信息包mes(k,upd,null,δpk)，若是，则更新邻居sk的工作优先度，并重新判断是否大于零；否则，如果di≤λi，当所有结点完成该操作后结束。

其中di为节点si的剩余能量，在每一轮的开始，节点的工作时间都是未安排的，也就是sch都为空，在每一轮中都要重新选择新的合适的工作节点，确定工作节点最优的工作时间安排方案，而在每一次判断中，节点都要在自己的邻居内比较δp的大小，并更新自己和邻居的sch，当所有的节点的δc^max都等于0时，则这一轮中的所有合适的工作节点都已经被选完，输入:节点si的邻居n(si)，自己和邻居的sch，自己覆盖的重要位置点pi，位置的权值wi,i∈pi，预设网络寿命l，电池寿命bi，si的标记类型为upd；输出:si标记类型(lab或upd)，被标记为lab的节点的最优工作时间安排；

在算法的每一轮中，都会有一些局部最优的工作节点被选择，同时它们的工作时间安排方案也被确定，其中，局部最优的工作节点即为在它们的邻居中拥有最高的工作优先度的节点，为了便于邻居节点间相互通讯，它们之间相互传递的信息包应该包括本身的id，自己的工作时间安排方案(sch)，工作优先度δp和它们的标记类型，标记类型为lab或者是upd，其中，lab表示已被标记为最合适的工作节点，upd表示已更新自己的信息包，把这种信息包定义为mes(id,sch,type,δp)，此外，每个节点都建立一个数据库存放自己和邻居的信息包；

和δci的计算细节：

当节点si的工作时间安排方案被确定时，定义节点si额外有效覆盖时间为:和δc1的演算过程为：其中时间长度0.2为点位置p2被节点s1覆盖和已被节点s2覆盖的重叠时间，所以点位置p2被节点s1覆盖的额外时间为0.4；此外，最大额外有效覆盖时间为：

δpi的计算细节：

结合每个节点的剩余能量重新定义每个节点si的工作优先度，

节点si的最大额外有效覆盖时间可通过上述方法来计算，可得δc1^max＝2.4，此外，第n轮之后，三个节点的剩余能量分别为5,4和1，这里不妨设α＝0.6，β＝0.4，则δp1＝3.44，δp2＝4.12，δp3＝2.56，显然，不管是通过最大额外有效覆盖时间还是工作优先度δpi来比较，节点s2都是最大的，则这一轮中，节点s2被选择为工作节点，但是，在第n+1轮中，虽然δc3^max＞δc1^max，但是节点s3的剩余能量过低，导致δp3＜δp1，所以这一轮中，节点s1被选择为合适的工作节点，此外，为了保护长期进行工作的节点，设置了节点的电池剩余能量安全阈值λi来检查工作节点在每一轮中的剩余能量是否过低，若工作节点si的剩余能量低于λi，则该节点将被强制关闭它的探测功能，只是维持部分的通讯功能，假设λi都为1.5，则在第n+2轮中，s3将不再被选为工作节点。

本发明提供的手机nfc模块2处理方法如下：

在扫描二代身份证的信息时，为主动工作模式，发出射频场去识别和读写卡片信息；在用户填写邮寄信息时，为双向工作模式，在此模式下手机nfc模块与柜体nfc模块双方都主动发出射频场来建立点对点的通信，可以选择106kbps、212kbps或424kbps其中一种传输速度。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。