[發明專利]一種基于NFC技術的智能快遞自收發系統

在審

• 申請號: 201810108087.2
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108470389A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 魏巍;胡華平;郝剛;霍俊杰;楊柳
• 申請（專利權）人: 武漢城市職業學院
• 主分類號: G07C9/00
• 分類號: G07C9/00;G07F11/62;G07F17/12;H04B5/00;H04M1/725;H04L29/08
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

1.一種基于NFC技術的智能快遞自收發系統，其特征在于，所述基于NFC技術的智能快遞自收發系統包括：手機APP、手機NFC模塊、柜體NFC模塊、控制單元、驅動模塊、存儲模塊、網絡模塊和快遞中心；

手機APP，與手機NFC模塊連接，用于配合手機NFC模塊完成掃描二代身份證的信息、用戶填寫郵寄信息以及完成取件時的身份確認；

手機NFC模塊，與柜體NFC模塊連接，用于與柜體NFC模塊進行通訊以及完成掃描二代身份證的信息；

柜體NFC模塊，與控制單元和存儲模塊連接，用于與手機NFC模塊進行通訊；

控制單元，與驅動模塊連接，用于控制驅動模塊的動作；

所述控制單元的時頻重疊MASK的信號模型表示為：

其中，N為時頻重疊信號的信號分量個數，n(t)是加性高斯白噪聲，s_i(t)為時頻重疊信號的信號分量，其表示為式中A_i表示信號分量的幅度，a_i(m)表示信號分量的碼元符號，p(t)表示成型濾波函數，T_i表示信號分量的碼元周期，f_ci表示信號分量的載波頻率，表示信號分量的相位；MASK信號的循環雙譜的對角切片譜表示為：

其中，y(t)表示MASK信號，α是y(t)的循環頻率，f_c表示信號的載波頻率，T是信號的碼元周期，k為整數，C_a,3表示隨機序列a的三階累積量，δ()是沖激函數，P(f)是成型脈沖函數，表達式為：

對循環雙譜的對角切片譜取f＝0截面得到：

對于MASK信號，其循環雙譜的對角切片譜的f＝0截面，在處存在峰值，并攜有信號的載頻信息；由于循環雙譜的對角切片譜滿足線性疊加性，則時頻重疊MASK信號循環雙譜的對角切片譜的表達式為：

其中，是常數，與第i個信號分量的調制方式有關，T_i是第i個信號分量的碼元周期；

存儲模塊，與網絡模塊連接，用于存儲用戶填寫的郵寄信息；

所述存儲模塊將時頻分析圖G(t,ω)進行Radon變換得到R(ν,u)，計算R(ν,u)最大值并根據最大值所對應的角度估計調頻斜率可以表述為：

Radon變換是將原直角坐標系旋轉角度ν得到新的坐標系(u,ν)，以不同的u值平行于ν軸積分，所得結果即為Radon變換，其表達式為：

Radon變換實際上就是將平面(t,ω)上的任意一條直線映射到(u,ν)平面上的一點，而平面(u,ν)上的每一個點(u₀,ν₀)都唯一地確定平面上的一條直線tsinν₀+ωcosν₀＝u₀。

Radon變換R(u,ν)的最大值為：

LFM信號調頻斜率的估計值為：

其中，Δf和Δt分別為GELCT變換的頻域采樣間隔和時域采樣間隔；

網絡模塊，與快遞中心連接，用于將存儲模塊的信息傳輸至快遞中心；

所述網絡模塊將任務指定完成時間設為預設網絡壽命，并將設為常值的預設網絡壽命L按輪來劃分為輪，每一輪時間為l，在每一輪中通過篩選最大額外有效覆蓋時間大于零的節點進行工作，其他冗余節點關閉探測功能進入睡眠；

在每一輪挑出合適的工作節點后，通過比較工作節點與鄰居工作節點之間的最大額外有效覆蓋時間和剩余能量來選擇最優的工作時間方案，從而使得每一輪中總的有效覆蓋時間最大，工作節點s_i額外有效覆蓋時間為:其中R(i)表示節點s_i覆蓋的點位置集合，w(j)表示點位置p_j的重要性系數，即p_j的權值，表示點位置p_j被節點s_i覆蓋的額外時間，此外在每一輪中都設置了工作節點的剩余能量安全閾值，若工作節點的剩余能量低于該安全閾值時，則該節點將被強制關閉它的探測功能，只維持部分的通訊功能；

所述分布式方法包括以下步驟：

對于每一輪中的節點，首先分別計算s_i最大額外有效覆蓋時間和工作優先度，即：在自己所有的工作時間安排方案中選擇最優的方案，并向s_i的鄰居廣播mes(i,Null,UPD,ΔP_i)。然后判斷是否大于零，若否，則當所有節點執行完上述操作結束；若是，則一直執行如下操作：如果s_i在它的鄰居中有最大的工作優先度ΔP_i，則s_i標記自己為LAB，并向鄰居廣播mes(i,LAB,sch,ΔP_i)，d_i＝d_i-b_i，當所有結點完成該操作后結束；否則，如果s_i接收到鄰居s_i的信息包mes(k,LAB,sch,ΔP_k)，則s_i更新鄰居s_k的信息，重新計算ΔP_i并且向鄰居廣播mes(i,UPD,Null,ΔP_i)，并重新判斷是否大于零；否則，判斷s_i是否收到鄰居s_k的信息包mes(k,UPD,Null,ΔP_k)，若是，則更新鄰居s_k的工作優先度，并重新判斷是否大于零；否則，如果d_i≤λ_i，當所有結點完成該操作后結束。

其中d_i為節點s_i的剩余能量，在每一輪的開始，節點的工作時間都是未安排的，也就是sch都為空，在每一輪中都要重新選擇新的合適的工作節點，確定工作節點最優的工作時間安排方案，而在每一次判斷中，節點都要在自己的鄰居內比較ΔP的大小，并更新自己和鄰居的sch，當所有的節點的ΔC^max都等于0時，則這一輪中的所有合適的工作節點都已經被選完，輸入:節點s_i的鄰居N(s_i)，自己和鄰居的sch，自己覆蓋的重要位置點P_i，位置的權值w_i,i∈P_i，預設網絡壽命L，電池壽命B_i，s_i的標記類型為UPD；輸出:s_i標記類型(LAB或UPD)，被標記為LAB的節點的最優工作時間安排；

在算法的每一輪中，都會有一些局部最優的工作節點被選擇，同時它們的工作時間安排方案也被確定，其中，局部最優的工作節點即為在它們的鄰居中擁有最高的工作優先度的節點，為了便于鄰居節點間相互通訊，它們之間相互傳遞的信息包應該包括本身的ID，自己的工作時間安排方案(sch)，工作優先度ΔP和它們的標記類型，標記類型為LAB或者是UPD，其中，LAB表示已被標記為最合適的工作節點，UPD表示已更新自己的信息包，把這種信息包定義為mes(ID,sch,type,ΔP)，此外，每個節點都建立一個數據庫存放自己和鄰居的信息包；

和ΔC_i的計算細節：

當節點s_i的工作時間安排方案被確定時，定義節點s_i額外有效覆蓋時間為:和ΔC₁的演算過程為：其中時間長度0.2為點位置p₂被節點s₁覆蓋和已被節點s₂覆蓋的重疊時間，所以點位置p₂被節點s₁覆蓋的額外時間為0.4；此外，最大額外有效覆蓋時間為：

ΔP_i的計算細節：

結合每個節點的剩余能量重新定義每個節點s_i的工作優先度，

節點s_i的最大額外有效覆蓋時間可通過上述方法來計算，可得ΔC₁^max＝2.4，此外，第n輪之后，三個節點的剩余能量分別為5,4和1，這里不妨設α＝0.6，β＝0.4，則ΔP₁＝3.44，ΔP₂＝4.12，ΔP₃＝2.56，顯然，不管是通過最大額外有效覆蓋時間還是工作優先度ΔP_i來比較，節點s₂都是最大的，則這一輪中，節點s₂被選擇為工作節點，但是，在第n+1輪中，雖然ΔC₃^max＞ΔC₁^max，但是節點s₃的剩余能量過低，導致ΔP₃＜ΔP₁，所以這一輪中，節點s₁被選擇為合適的工作節點，此外，為了保護長期進行工作的節點，設置了節點的電池剩余能量安全閾值λ_i來檢查工作節點在每一輪中的剩余能量是否過低，若工作節點s_i的剩余能量低于λ_i，則該節點將被強制關閉它的探測功能，只是維持部分的通訊功能，假設λ_i都為1.5，則在第n+2輪中，s₃將不再被選為工作節點；

驅動模塊，與控制單元連接，用于驅動打開快遞柜門；

快遞中心，與網絡模塊連接，用于接收網絡模塊傳遞的信息，以及使快遞工人讀取快件的郵寄信息。