物资定位系统的制作方法

本发明涉及仓库管理领域。更具体地说，本发明涉及一种物资定位系统。

背景技术：

随着物联网技术在物流系统中的广泛应用和推广，使用物联网技术能够大幅提高物流系统的工作效率，也可以进一步提高物流系统的管理质量。物资定位系统一般包括设置在物资上的定位设备以及接受定位设备发送的定位数据的网关设备，如今市面上三种主流的物资定位：

1)rfid技术带有加密的属性，天生防伪，但作用距离近(无源设备一般在10cm，有源rfid卡才可以提升到几十米)，且天线尺寸大，部署起来不方便；

2)uwb技术采用toa方式实现高精度的定位、延时短的特点，但toa光传播方式测距，需要很强的计算能力和算法才能保障精度，系统复杂度高，传感器网络部署成本过高；

3)蓝牙定位技术信号发射电流降到ma级，待机电流达到ua级，使用纽扣电池的续航能力达到几年甚至十年，而且蓝牙传播距离远，易于部署，成本低。

现有的定位设备和网关设备均采用时刻保持开启的方式监控物资的定位，这样设置会导致定位设备和网关设备消耗大量电能，续航能力很差，存在需要经常更换电池的问题，因此，如何提供现有物资定位系统的续航能力是降低物资管理耗费的急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种物资定位系统，包括：

设置在物资上的防伪定位标签，用于根据当前的运动状态调整蓝牙信号的发送状态，所述发送状态包括防伪定位标签的唤醒时长以及在单位时间内的发送次数，所述蓝牙信号中包含防伪定位标签的唯一标识、运动状态及剩余电量；

多个物联网蓝牙网关，用于接收并解析所述蓝牙信号，并将解析获得的防伪定位标签的唯一标识、运动状态、剩余电量和蓝牙信号的信号强度通过lpwan方式发送至服务器；以及

所述服务器，用于根据多个物联网蓝牙网关接收到的同一蓝牙信号的信号强度以及蓝牙网关的位置进行定位，获得发送所述蓝牙信号的防伪定位标签的位置信息。

优选地，所述防伪定位标签包括：

动静检测模块，用于当所在的防伪定位标签启用后，监测并发送所在的防伪定位标签的运动程度；

第一处理器，用于接收所述动静检测模块发送的运动程度，根据所述运动程度超过预设的运动程度阈值，发送第一指令；根据发送第一指令后运动程度低于预设的静止程度阈值，发送第二指令；

信号发送模块，与所述第一处理器连接，所述信号发送模块用于：

根据所述第一指令，以第一发送状态发送蓝牙信号；

根据所述第二指令，以第二发送状态发送蓝牙信号；

其中，所述第一发送状态的发送频率大于所述第二发送状态的发送频率。

优选地，所述物联网蓝牙网关包括蓝牙模块以及第二处理器，所述蓝牙模块用于接收蓝牙信号，所述处理器用于对所述蓝牙信号进行解析，其中，所述第二处理器和所述蓝牙模块用于通过中断唤醒进行相互控制。

优选地，所述第一处理器还用于将待发送的蓝牙信号中的特定字节作为解密密钥，并根据aes加密算法对所述待发送的蓝牙信号进行加密。

优选地，所述第二处理器包括：

定时器，用于当判断获得自身以及所述蓝牙模块均处于工作模式时，周期性唤醒自身以进入唤醒状态；

第一中断唤醒单元，用于在唤醒状态，中断唤醒所述蓝牙模块；

第一休眠单元，用于在中断唤醒所述蓝牙模块后，控制第二处理器进入休眠状态。

优选地，所述蓝牙模块包括：

信息采集单元，用于当被所述第二处理器中断唤醒后，根据第一预设时间采集蓝牙信号；

第二中断唤醒单元，用于采集蓝牙信号后中断唤醒所述第二处理器；

信号发送单元，用于在中断唤醒所述第二处理器后的第二预设时间，将采集的所述蓝牙信号发送至所述第二处理器；

第二休眠模块，用于在所述信号发送单元发送完所述蓝牙信号后，控制所述蓝牙模块进入休眠状态。

优选地，所述第二处理器还包括：

信号解析模块，用于在所述第二处理器中断唤醒后，接收并解析所述蓝牙信号，获得相应的数据；

其中，所述物联网蓝牙网关还包括lpwan模块，与所述信号解析模块连接，所述lpwan模块用于将所述数据通过lpwan技术向所述云服务器传输；

所述第一休眠单元还用于，当所述lpwan模块将所述数据传输完毕时，控制所述第二处理器休眠。

优选地，所述服务器具体用于根据多个物联网蓝牙网关接收到的同一蓝牙信号的信号强度以及蓝牙网关的位置，通过三边定位算法、加权质心定位算法、指纹定位算法中的一种或多种定位算法获得防伪定位标签的位置。

优选地，所述服务器还用于：

根据一定时间内防伪定位标签的位置，获得所述防伪定位标签的位置轨迹以及根据电子围栏对所述防伪定位标签的位置进行告警。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明实施例中的防伪定位标签根据运动状态调整蓝牙信号的发送状态，在不同的运动状态下，具有对应的唤醒时长，在唤醒时才发送蓝牙信号，并且不同的运动状态下具有不同的单位时间内的发送次数，克服了现有技术中防伪定位标签以固定的发送周期发送蓝牙信息，导致的功耗较大以及广播信号污染的问题。物联网蓝牙网关采用了功耗极低的lpwan技术进行数据传输，并且使用了周期性的中断唤醒功能，因此大大降低了蓝牙网关的功耗，使得蓝牙网关在使用电池供电的条件下续航时间大大延长，可以使用电池供电配合lpwan技术无线供网的方式工作，不需要有线安装部署，极大地降低了安装部署难度。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明实施例的物资定位系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的防伪定位标签的功能框图；

图3为本发明实施例的第二处理器的功能框图；

图4为本发明实施例的蓝牙模块的功能框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供一种物资定位系统，包括：

设置在物资上的防伪定位标签，用于根据当前的运动状态调整蓝牙信号的发送状态，所述发送状态包括防伪定位标签的唤醒时长以及在单位时间内的发送次数，所述蓝牙信号中包含防伪定位标签的唯一标识、运动状态及剩余电量；

多个物联网蓝牙网关，用于接收并解析所述蓝牙信号，并将解析获得的防伪定位标签的唯一标识、运动状态、剩余电量和蓝牙信号的信号强度通过lpwan方式发送至服务器；以及

服务器，用于根据多个物联网蓝牙网关接收到的同一蓝牙信号的信号强度以及蓝牙网关的位置进行定位，获得发送所述蓝牙信号的防伪定位标签的位置信息。

需要说明的是，防伪定位标签以基准功率发射蓝牙信号，功率在传输过程中会衰减，所以发射的距离越远，功率值越小，因此可以根据功率值计算出标签与蓝牙基站的距离，一般可检测到100米的范围。

本发明实施例中的防伪定位标签根据运动状态调整蓝牙信号的发送状态，在不同的运动状态下，具有对应的唤醒时长，在唤醒时才发送蓝牙信号，并且不同的运动状态下具有不同的单位时间内的发送次数，克服了现有技术中防伪定位标签以固定的发送周期发送蓝牙信息，导致的功耗较大以及广播信号污染的问题。

对应地，本发明实施例中的物联网蓝牙网关采用了功耗极低的lpwan技术进行数据传输，并且使用了周期性的中断唤醒功能，因此大大降低了蓝牙网关的功耗，使得蓝牙网关在使用电池供电的条件下续航时间大大延长，可以使用电池供电配合lpwan技术无线供网的方式工作，不需要有线安装部署，极大地降低了安装部署难度。

需要说明的是，本发明中的防伪定位标签的广播发送周期的时长超过物联网蓝牙网关的工作周期的时长。

在一个可选实施例中，所述服务器还用于：

当所述距离小于预设距离时，展示第一物资存在状态信息，所述第一物资存在状态信息用于表示物资已进入场景；

当所述距离超过预设距离时，展示第二物资存在状态信息，所述第二物资存在状态信息用于表示物资处于离开场景的状态。

在上述各实施例的基础上，参见图2，防伪定位标签包括：

动静检测模块，用于当所在的防伪定位标签启用后，监测并发送所在的防伪定位标签的运动程度；

第一处理器，用于接收动静检测模块发送的运动程度，根据运动程度超过预设的运动程度阈值，发送第一指令；根据发送第一指令后运动程度低于预设的静止程度阈值，发送第二指令；

信号发送模块，与第一处理器连接，信号发送模块用于：

根据第一指令，以第一发送状态发送蓝牙信号；

根据第二指令，以第二发送状态发送蓝牙信号；

其中，第一发送状态的发送频率大于第二发送状态的发送频率。

对于第一处理器来说，第一处理器承担着根据运动程度的变化，调整防伪定位标签的发送状态的功能，当防伪定位标签的运动程度超过预设的运动程度阈值时，说明防伪定位标签可能出现了明显的移动，此时第一处理器发送第一指令，信号发送模块根据第一指令，以第一发送状态发送蓝牙信号。

防伪定位标签出现明显的移动属于需要注意的情况，因此，第一发送状态的在单位时间内的发送次数较大，通过频繁的发送蓝牙信号，能够促进物联网蓝牙网关对该防伪定位标签产生关注。当第一处理器发送第一指令后运动程度低于预设的静止程度阈值，则判断获知待防伪定位标签重新处于静止状态，在本发明实施例中，也可以认为静止状态是一种常态或安全状态，因此，当防伪定位标签处于静止状态时，第一处理器会发送第二指令，信函发送模块根据第二指令，以第二发送状态发送蓝牙信号，第二发送状态的单位时间的发送次数要小于第一发送状态的单位时间的发送次数，这样设置能够节省第一处理器的耗电量。

对于运动程度阈值来说，可以设计为250mg(mg是加速度单位)。对于静止程度阈值来说，可以设计为150mg。

在上述各实施例的基础上，物联网蓝牙网关包括蓝牙模块以及第二处理器，蓝牙模块用于接收蓝牙信号，处理器用于对蓝牙信号进行解析，其中，第二处理器和蓝牙模块用于通过中断唤醒进行相互控制。

对于中断唤醒来说，是指设备预先处于睡眠状态，通过执行中断程序，使设备的睡眠状态中断，进而进入唤醒状态，在执行完特定任务后，继续进入睡眠状态。在本发明实施例中，第二处理器和蓝牙模块通过中断唤醒仅需相互控制，从而实现蓝牙模块和第二处理器交替唤醒，大大节省电量，进而延长了网关设备的耗电周期。

在上述各实施例的基础上，第一处理器还用于将待发送的蓝牙信号中的特定字节作为解密密钥，并根据aes加密算法对待发送的蓝牙信号进行加密。

上述实施例适用于对防伪定位标签的运动程度要求很高的情况，例如博物馆、展览馆等场景，即只要防伪定位标签出现运动程度低于预设的静止程度阈值或运动程度高于预设的运动程度阈值，就改变发送状态。但是在某些场景中，防伪定位标签改变发送状态并不需要这么敏感，因此，在另一个实施例中，当防伪定位标签的运动程度超过运动程度阈值m个时间长度(例如10秒)时，第一处理器才发送第一指令，同理，当运动程度低于预设的静止程度阈值n个时间长度(例如20秒)，第一处理器才发送第二指令。

在上述实施例的基础上，第一处理器还用于：

根据发送第二指令后运动程度低于预设的静止程度阈值的持续时间超过预设的第一时间阈值，发送第三指令；

信号发送模块还用于：

根据第三指令进入休眠状态并根据预设的频率发送心跳包。

需要说明的是，如果防伪定位标签的静止时间超过了预设的第一时间阈值，则认为防伪定位标签再次处于静止状态，这个时候为了节省电量，防伪定位标签将发送心跳包，发送心跳包的目的是为了让物联网蓝牙网关知道防伪定位标签仍然是正常工作状态，因此，心跳包中的数据内容可以仅包含防伪定位标签的唯一标识，这样就可以最大限度的节省能量。需要注意的是，动静检测模块并不进入休眠状态，仍然会时刻检测防伪定位标签是否运动，并在运动时将消息发送至第一处理器。

在上述实施例的基础上，本实施例的防伪定位标签还包括单簧管开关；当干簧管处于磁场范围内时，干簧管开关闭合对标签进行唤醒(可类比于手机睡眠唤醒按键，手机的是物理按键，此处可认为是磁力按键)；

在上述实施例的基础上，第一处理器还用于将待发送的蓝牙信号中的特定字节作为解密密钥，并根据aes加密算法对待发送的蓝牙信号进行加密。

在上述各实施例的基础上，参见图3，第二处理器包括：

定时器，用于当判断获得自身以及蓝牙模块均处于工作模式时，周期性唤醒自身以进入唤醒状态；

第一中断唤醒单元，用于在唤醒状态，中断唤醒蓝牙模块；

第一休眠单元，用于在中断唤醒蓝牙模块后，控制第二处理器进入休眠状态。

需要说明的是，在本发明实施例中，第二处理器和蓝牙模块的工作模式包括休眠状态和唤醒状态，休眠状态下，第二处理器仅维持定时器的运行，而蓝牙模块则不进行数据传输，使第二处理器和蓝牙模块的功耗均处于极低的水平，在唤醒状态下，第二处理器和蓝牙模块进行数据传输。由上述实施例可以看出，第二处理器首先处于休眠状态，在定时器周期性唤醒自身时，中断唤醒蓝牙模块，在中断唤醒蓝牙模块后，则进行进入休眠状态。

在上述各实施例的基础上，参见图4，蓝牙模块包括：

信息采集单元，用于当被第二处理器中断唤醒后，根据第一预设时间采集蓝牙信号；

第二中断唤醒单元，用于采集蓝牙信号后中断唤醒第二处理器；

信号发送单元，用于在中断唤醒第二处理器后的第二预设时间，将采集的蓝牙信号发送至第二处理器；

第二休眠模块，用于在信号发送单元发送完蓝牙信号后，控制蓝牙模块进入休眠状态。

需要说明的是，第一预设时间是用来限定蓝牙模块在唤醒时采集蓝牙信号的时间，例如，第一预设时间为10min，则信息采集单元采集蓝牙信号的时间为10min，信息采集单元将采集到的蓝牙信号存储至存储单元中，当采集的蓝牙信号都存入至存储单元后，蓝牙模块同样采用中断唤醒的方式唤醒第二处理器，由于第二处理器的唤醒需要一定启动时间，因此，为了防止第二处理器在启动时间内漏掉蓝牙信号，信号发送单元会在中断唤醒第二处理器后的第二预设时间将采集的蓝牙信号发送至第二处理器，第二预设时间可以根据实际情况进行设置，在本实施例中为1毫秒，即在中断唤醒第二处理器后1毫秒再将蓝牙信号发送至第二处理器，当信号发送单元发送完所述蓝牙信号后，控制所述蓝牙模块进入休眠状态。

在上述各实施例的基础上，第二处理器还包括：

信号解析模块，用于在第二处理器中断唤醒后，接收并解析蓝牙信号，获得相应的数据；数据包括：防伪定位标签的唯一标识、运动状态及剩余电量。

其中，物联网蓝牙网关还包括lpwan模块，与信号解析模块连接，lpwan模块用于将数据通过lpwan技术向云服务器传输；

第一休眠单元还用于，当lpwan模块将数据传输完毕时，控制第二处理器休眠。

需要说明的是，低功耗广域物联网(lpwan)是为物联网应用中的m2m通信场景优化的，由电池供电的，低速率、超低功耗、低占空比的，以星型网络覆盖的，支持单标签最大覆盖可达100公里的蜂窝汇聚网关的远程无线网络通讯技术。由于lpwan推荐的通信速率只有几百个bit每秒，远远小于蓝牙模块的传输量，因此，本发明实施例的物联网蓝牙网关将蓝牙和lpwan相结合，蓝牙设备采集的信号量，需要lpwan模块采用较长的时间发送，通过周期性唤醒蓝牙设备，一方面通过设置蓝牙模块在lpwan模块发送数据时睡眠，节省了蓝牙设备等待lpwan模块发送数据的时间中消耗的电量，另一方面通过降低蓝牙模块的开启时间，延长lpwan模块的开启时间(lpwan模块本身的耗电远远低于蓝牙模块的耗电)，使数据的传输处于平衡状态，避免lpwan模块需要极长时间才能将蓝牙模块的数据发送完毕。

在上述各实施例的基础上，所述第二处理器通过第一gpio接口、第二gpio接口和uart接口与所述蓝牙模块连接；所述第二处理器通过spi接口与所述lpwan模块连接。

其中，所述第一中断唤醒单元通过所述第一gpio接口中断唤醒所述蓝牙模块；

所述第二中断唤醒单元通过所述第二gpio接口产生上升沿中断唤醒所述第二处理器；

所述信号发送单元通过所述uart接口将采集的所述蓝牙信号发送至所述第二处理器。

在一个可选实施例中，第二处理器在工作模式下的工作流程包括：第二处理器通过定时器中断唤醒自身，之后通过gpio1(即第一gpio接口)中断唤醒蓝牙模块，再进入睡眠状态，蓝牙模块采集蓝牙信号后，通过gpio2(即第二gpio接口)产生上升沿唤醒第二处理器，第二处理器在唤醒后接收蓝牙信号并对信号进行解析，获得相应的数据，当蓝牙模块发送完毕后，通过gpio2产生下降沿通知第二处理器信号传输完毕，当第二处理器被gpio2的上升沿中断唤醒后，第二处理器打开uart接口接收并存储蓝牙模块发送的数据，当第二处理器接收到下降沿中断后，第二处理器关闭uart接口，然后通过spi接口将数据传输给lpwan模块并进行传输；传输完毕后第二处理器进入休眠状态，等待定时器再次唤醒开始下一周期的数据采集工作。

在一个可选实施例中，蓝牙模块在工作模式下的工作流程包括：蓝牙模块根据gpio1中断唤醒，唤醒后采集蓝牙信号，采集完毕后，通过gpio2上升沿中断唤醒第二处理器，在唤醒第二处理器后一定时间，向第二处理器发送采集的蓝牙信号，当发送完毕后，通过gpio2下降沿告知第二处理器发送完毕，之后进入休眠状态，等待再次唤醒开始下一周期的数据采集工作。

在上述各实施例的基础上，所述第二处理器还包括：

自检单元，用于当所述物联网蓝牙网关上电或复位时，检测所述第一gpio接口、第二gpio接口和uart接口正常，并发送所述第一gpio接口、第二gpio接口和uart接口正常的消息；

第一通知模块，用于接收述第一gpio接口、第二gpio接口和uart接口正常的消息，以向蓝牙模块发送第一提示信息，所述第一提示消息用于展示所述第二处理器处于工作状态；

需要说明的是，在实际应用中，自检单元可以分别通过第一gpio接口、第二gpio接口和uart接口发生探针，根据是否接收到回复探针判断相应的接口是否正常，若三个接口都正常，则自检模块向第一通知模块发送第一gpio接口、第二gpio接口和uart接口均正常的消息。

所述蓝牙模块还包括：

配对单元，用于在接收所述第一提示信息后，与配置工具交互进行参数配置，并在配置完成后发送配置完成的消息；

第二通知模块，用于在接收配置完成的消息后，向所述第二处理器发送第二提示消息，所述第二提示消息用于展示所述蓝牙模块处于工作状态。

需要说明的是，蓝牙模块通过和配置工具交互进行参数配置，例如修改波特率、设置主(master)、从(slave)或回环(loopback)工作角色等等。在检测蓝牙模块是否正常时，通常需要以下几个步骤：1、给蓝牙模块供电；2、蓝牙配对；3、打开串口助手，设置波特率、数据位、结束位、校验位；4、将蓝牙的txd和rxd短接；5、任意发送一个暑假，串口助手回显同样的数据，即认为蓝牙模块正常。

在上述各实施例的基础上，所述自检单元还用于，检测所述第一gpio接口、第二gpio接口和/或uart接口不正常，并发送所述第一gpio接口、第二gpio接口和/或uart接口不正常的消息；

其中，所述第二处理器还包括：

报警模块，用于接收所述第一gpio接口、第二gpio接口和/或uart接口不正常的消息，并发出报警信息。

在实际应用时，报警模块包括三个红色led灯，每一个led灯对应一个接口，当第二处理器检测到有某个接口不正常时，则对应的一个红色led灯闪烁。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例的物联网蓝牙网关，还包括电池，与所述第二处理器、蓝牙模块以及lpwan模块连接；

其中，所述第二处理器还包括电量监测单元，用于周期性地采集所述电池的剩余电量。

在上述各实施例的基础上，物联网蓝牙网关通过对周围可接收定位设备广播距离(0m<d<30m)的覆盖，建立起以自己为圆心的虚拟电子维护区域：靠近(near:d<50cm),适中(medium:50cm<d<3m),远离(far:3m<d<30m)，根据计算出来的定位设备与自己的距离信息，判断定位标签进入电子维护区域的位置信息，实时的监测并上报进入警戒区域内的定位标签信息。

在上述各实施例的基础上，所述云服务器还用于：显示物资的数量以及对应物资的防伪定位标签的唯一标识以及物资进入或离开的流水信息。

在一个可选实施例中，服务器具体用于根据多个物联网蓝牙网关接收到的同一蓝牙信号的信号强度以及蓝牙网关的位置，通过三边定位算法、加权质心定位算法、指纹定位算法中的一种或多种定位算法获得防伪定位标签的位置。

在上述弍实施例的基础上，服务器还用于：

根据一定时间内防伪定位标签的位置，获得防伪定位标签的位置轨迹以及根据电子围栏对防伪定位标签的位置进行告警。

实施例1

一种仓库中物资的定位实例

本实施例的物资定位系统包括：

防伪定位标签设置在物资上，在被检测区域选择合适的位置部署物联网蓝牙网关，推荐每隔8-10米部署一个，并在服务器平台上注册物联网蓝牙网关信息，如物联网蓝牙网关唯一标识，在被监测区域内的位置坐标等信息，物联网蓝牙网关的信号状况等；将防伪定位标签配备在被定位物资上，并在服务器平台上注册标签对应物资的信息，如物资类别，物资注册信息，物资身份信息，物资允许/不允许进入的区域，物资权限，物资对应的定位标签剩余电量等。

当配备有防伪定位标签的物资进入物联网蓝牙网关覆盖的区域时，由于物资在运动，因此防伪定位标签将以较高频率发送广播信息，物联网蓝牙定位网关采集到标签的广播信息后使用lpwan方式上传至服务器，服务器根据多个物联网蓝牙网关接收标签信号的信号强度，使用三边定位算法、加权质心定位算法、指纹算法等定位算法，结合物联网蓝牙定位网关的位置计算出定位标签的具体位置，再结合服务器上的软件算法，实现物资位置实时显示、轨迹回放、电子围栏等功能。

当物资静止下来一段时间后，防伪定位标签周期性的发送心跳信息，如包含标签工作状态、标签剩余电量等信息，物联网蓝牙网关采集到心跳信息后，使用lpwan方式上传至服务器，服务器记录防伪定位标签的工作状态，如状态异常或剩余电量不足时，向管理人员进行告警提示。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。