[實用新型]一種基于UWB技術和LoRa技術的叉車防撞智能報警系統

有效

• 申請號: 201721532596.5
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN207468161U
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 周同;丁壘;胡亞山;馮衛東;張維;張明生;常宏;姚驥;徐小成;鮑宸民;蘇巖
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力公司泰州供電公司;南京理工大學
• 主分類號: B66F17/00
• 分類號: B66F17/00;B66F9/075
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本實用新型公開了一種基于UWB和LoRa技術的叉車防撞智能報警系統，包括叉車模塊、標簽模塊、數據中心。叉車模塊放置在叉車上，標簽佩戴在地面人員身上。數據中心在倉庫監管中心。標簽模塊發送UWB信號給叉車模塊，叉車模塊根據TOF測距算法計算出標簽模塊與叉車模塊之間的距離，把這個距離值和設定的安全距離值進行比較，當距離小于安全距離時發出警報，提示叉車駕駛員和佩戴標簽的地面人員，從而達到防撞預警。叉車模塊還將數據打包后通過LoRa無線通信發送到數據中心，方便倉庫監管中心記錄數據和實時了解倉庫內動態。

技術領域

本發明屬于無線通信、物聯網領域，具體涉及一種基于UWB技術和LoRa技術的叉車防撞智能報警系統。

背景技術

美國每年叉車事故引起的損失高達37億美元，會造成20000次重傷及100次死亡。由于財產損壞，企業運營打亂及工人賠償要求，這類事故還會給公司帶來數百萬的損失。每家公司叉車事故的平均損失為18.4萬美元，包括醫療費用，生產力損失，律師費和OSHA合規成本。

專利201510685892.8公開了《一種基于UWB的叉車防碰撞系統和方法》，其利用UWB技術設計的叉車防碰撞系統包括兩個子系統模塊一個是叉車模塊，一個是倉庫模塊。叉車模塊放置在叉車中，倉庫模塊放置在倉庫中，倉庫模塊。該系統利用倉庫模塊測量數據通過無線方式傳輸給叉車模塊，完成報警。但系統龐大，耗電量大，就叉車系統而言需要通過叉車蓄電池供電，這會對叉車的正常使用造成不便。必須加入倉庫模塊才能實現定位報警功能，增加成本，系統繁雜。在倉庫固定服務器與車載電腦之間采用802.11b的無線通信協議（又稱WI-FI標準）不適用于大型倉庫中的遠距離傳輸，該通信協議還容易與室內WIFI，藍牙等互相干擾，造成信號不穩定，甚至是信號丟失。對于不同的環境和不同的叉車司機來說，報警的安全距離應該是有所不同的，該系統的安全距離不可調是一大弊端。

隨著物聯網技術的發展，現在在短距離無線通信領域的發展日新月異，近年來大熱的物聯網短距離通信技術有Zigbee，802.11，IrDa等，這些短距離無線通信都只是屬于低功耗的無線個域網，不適合在大型倉庫和叉車這種移動設備上使用。美國Semtech公司推出的LoRa技術是一種低功耗超遠距離LPWAN技術，非常適合開發大型倉庫內的物聯網開發。LaRa技術打破了以往在功耗和傳輸距離上的矛盾，同時做到了遠距離和低功耗。

在室內定位領域尤其在復雜的室內環境，如機場大廳、展廳、倉庫、超市、圖書館、地下停車場、礦井等環境中，常常需要確定移動終端或其持有者、設施與物品在室內的位置信息。但是受定位時間、定位精度以及復雜室內環境等條件的限制。因此，專家學者提出了許多室內定位技術解決方案，如A-GPS定位技術、超聲波定位技術、藍牙技術、紅外線技術、射頻識別技術、超寬帶技術、無線局域網絡、光跟蹤定位技術，以及圖像分析、信標定位、計算機視覺定位技術等等。超寬帶定位技術憑借其抗干擾能力強，寬帶寬，低功耗，穿透力強等特點在室內定位領域得到廣泛運用。

超寬帶技術（Ultra Wideband，UWB）是近年來新興一項全新的、與傳統通信技術有極大差異的通信無線新技術。它不需要使用傳統通信體制中的載波，而是通過發送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數據，從而具有3.1-10.6GHz量級的帶寬。目前，包括美國，日本，加拿大等在內的國家都在研究這項技術，在無線室內定位領域具有良好的前景。

UWB技術是一種傳輸速率高（最高可達1000Mbps以上），發射功率較低，穿透能力較強并且是基于極窄脈沖的無線技術，無載波。正是這些優點，使它在室內定位領域得到了較為精確的結果。UWB超寬帶技術通過雙曲線交叉來定位的超寬帶系統包括產生、發射、接收、處理極窄脈沖信號的無線電系統。