[發(fā)明專利]一種提高堆垛機無線定位精度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110269598.0
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102435979A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 傅培華;朱安定
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: G01S5/14
• 分類號: G01S5/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種提高堆垛機無線定位精度的方法，尤其涉及一種利用堆垛機直線運動特點，在傳統(tǒng)四邊定位算法基礎上改進的四邊投影定位方法，以提高定位精度，并降低定位算法的復雜度，該方法可廣泛應用于物流倉儲中心、現代配送中心等領域，屬于倉儲設備技術領域。?

背景技術

全自動倉儲系統(tǒng)是指不用人工直接處理，將物料以單元化形式存儲在貨架內，并能自動存/取物料的系統(tǒng)。全自動倉儲技術是現代物流技術的核心。堆垛機是全自動倉儲系統(tǒng)的核心搬運設備，在巷道內來回穿梭，完成入庫、出庫、移庫、調庫等作業(yè)，堆垛機的運行速度和效率決定了整個倉儲系統(tǒng)的吞吐量和周轉率。目前高速堆垛機都采用變頻電機牽引，通過優(yōu)化變頻電機速度曲線提高運行效率。?

然而，堆垛機提速難點在于認址定位的精度。目前，認址技術主要有三種：編碼器認址、激光測距認址、BPS(Barcode?Positioning?System)條碼定位認址。編碼器認址是將堆垛機的距離通過編碼器轉化為脈沖數值，缺點在于機械誤差導致計數錯誤；激光測距認址將激光頭裝在堆垛機上，反射板裝在地面上，通過測量激光反射時間差，計算距離值，精度可達±3mm，缺點是光路不能有障礙物，對使用環(huán)境要求較高；BPS條碼定位系統(tǒng)在行進路線上安置條碼帶，通過掃描條碼并轉換為距離信息實現精確定位，缺點是條碼污染影響掃描結果，高速運動時響應速度跟不上。目前市場上，編碼器認址一般用于120m/min以下低速堆垛機，激光測距認址和BPS條碼定位認址用于240m/min以上高速堆垛機。?

基于無線傳感器網絡(Wireless?Sensor?Network，WSN)技術的室內定位具有價格低、安裝調試方便、響應速度快等優(yōu)點，主要包括基于測距算法(Range-based)和無需測距算法(Range-free)，在堆垛機應用中，由于硬件結構較簡單，因此多采用基于測距算法。?

目前該類算法主要有基于測量無線信號強度衰減指數的RSSI(Received?Signal?Strength?Index)算法，基于無線信號傳播時間差的TOA(Time?of?Arrival)算法、以及TDOA(Time?Difference?of?Arrival)算法，基于無線信號方向的AOA(Angle?of?Arrival)算法等。?

而為了實現精確定位，一般采用三邊測量術、三角測量術，以及多邊?測量術等方法。近年來，針對WSN芯片的RSSI特征，出現了一些優(yōu)化變種，主要有對RSSI進行高斯濾波預處理的算法，選擇RSSI值最大的前幾個信標節(jié)點進行的加權質心定位法等。?

ZigBee技術是目前較流行和廉價的WSN技術之一，德州儀器TI公司推出的ZigBee芯片CC2430本身就已經集成有測量RSSI和測距的模塊，使用方便，功耗低，發(fā)射功率僅為1mW，響應速度快，信道接入時延僅為15ms。缺點在于測距距離較短，在不加功率放大的情況下測距距離只能達到64米，測量精度較低，往往只能達到3～5米的精度。?

傳統(tǒng)的基于RSSI的四邊定位算法，首先需要計算RSSI值，RSSI是通過無線信號在傳播中的衰減來估計兩個節(jié)點之間的距離，目前主要有三種無線信號傳播模型：Free?Space模型，Two-Ray?Ground?Reflection模型，以及Shadowing模型。而在實際測量中，選用以下的數學模型：?

RSSI＝-(10nlgd+A)?

式中，射頻參數A定義為用dBm表示的距離發(fā)射器1m接收到的平均能量絕對值，也就是距發(fā)射節(jié)點1m處的接收信號強度，n為信號傳輸常數，與信號傳輸環(huán)境有關，d為距發(fā)射節(jié)點的距離。?

由于堆垛機在一次停機之后，其坐標位置基本上是確定的，因此對于具有固定坐標部署的信標節(jié)點的初始距離是已知的，通過測量RSSI的差值，可以得到距離的比值：?

RSSI-RSSI0=10nlg(d0d)]]>