非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置的制造方法
【專利摘要】非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置，包括叉車、固定在叉車上的移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)、外置于所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)上的無線天線、拖動所述無線天線旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)，所述無線天線和所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)電氣連接，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與所述無線天線直接連接或通過傳動機(jī)構(gòu)連接，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)的主通信芯片連接所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片，所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片連接所述步進(jìn)電機(jī)，所述無線天線為指向性天線，所述主通信芯片通過所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片控制步進(jìn)電機(jī)拖動所述無線天線做水平圓周運(yùn)動，當(dāng)所述無線天線被拖動指向一個有用的遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)時，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)和該遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信強(qiáng)度得到增強(qiáng)。
【專利說明】
非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于智能倉儲領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于智能倉儲中非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的室內(nèi)定位增強(qiáng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]室內(nèi)定位是智能倉儲的基本支撐功能，室內(nèi)定位包括對貨物的定位和對搬運(yùn)車輛的定位。在數(shù)字化智能倉儲系統(tǒng)中，為了提供貨物在倉儲中的空間位置，目前廣泛采用的一種方法是劃分倉儲貨位，利用信息化倉儲管理系統(tǒng)，在加強(qiáng)管理的基礎(chǔ)上，做到貨物的賬物相符，在信息化管理系統(tǒng)的指引下找到相應(yīng)的貨物。
[0003]信息化倉儲系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)貨物位置的數(shù)字化，成本低，使用靈活，缺點(diǎn)在于，在日常維護(hù)過程中，由于各種原因造成貨物的移動無法在信息化管理系統(tǒng)內(nèi)得到及時準(zhǔn)確地更新，要實(shí)現(xiàn)高效的賬物相符，需要建立一整套管理體制才行。
[0004]建立在無線傳感器基礎(chǔ)上的新型智能倉儲，為每一個貨物(或者托盤)安裝一個標(biāo)示身份和貨物信息的電子標(biāo)簽，這種電子標(biāo)簽根據(jù)供電類型可分為無源和有源兩種:無源電子標(biāo)簽自身不帶電池，其通過接收來自閱讀器的無線電能量，激發(fā)存儲數(shù)據(jù)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與讀寫器的通信，成本低，但是有效距離短，信號不穩(wěn)定;有源電子標(biāo)簽自帶電池，其通過內(nèi)嵌無線傳感器芯片實(shí)現(xiàn)與讀寫器的通信，雖然成本較高，但是有效距離長，信號穩(wěn)定。
[0005]采用具有定位功能的無線傳感器芯片的有源電子標(biāo)簽，可以組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)通信，而且可以通過測量和多個固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間的距離，實(shí)現(xiàn)移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)的室內(nèi)定位。
[0006]具體來說，在現(xiàn)實(shí)智能倉儲現(xiàn)場，一般情況下附著在貨物上的無線傳感器節(jié)點(diǎn)其位置較為固定，數(shù)量也多，稱其為固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)，這些固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)是作為附著在叉車等運(yùn)動設(shè)備上的移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，在具體實(shí)現(xiàn)上，由于貨物堆放的位置并不確定，造成固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)的分布非均衡，非均衡體現(xiàn)在，倉儲的部分空間中，堆放有大量的貨物，相對來說固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量多、密度高，則定位精度較高，這形成固定節(jié)點(diǎn)稠密區(qū)域，而倉儲的另一部分空間中，堆放貨物數(shù)量少，固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量少、密度低，造成定位精度較低，這形成固定節(jié)點(diǎn)稀疏區(qū)域。
[0007]在技術(shù)上，無線天線的朝向?qū)τ跓o線通信定位的精度具有十分顯著的影響，一般情況下，無線傳感器節(jié)點(diǎn)的天線都是精簡尺寸，整體安裝，無線傳感器節(jié)點(diǎn)的天線一般不會自動地調(diào)整朝向，但對于移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)來說，當(dāng)處于非均衡的固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)環(huán)境下，當(dāng)進(jìn)入固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量少、定位精度較低的固定節(jié)點(diǎn)稀疏區(qū)域時，天線如果能自動調(diào)整信號朝向以指向遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)的話，其無線通信的定位精度和通信強(qiáng)度可以得到很大增強(qiáng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種當(dāng)處于固定節(jié)點(diǎn)稀疏區(qū)域內(nèi)能自動調(diào)整天線朝向、無線通信的定位精度和通信強(qiáng)度增強(qiáng)的非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位
目.0
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下的技術(shù)方案:
[0010]非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置，包括叉車、固定在所述叉車上的移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)、外置于所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)上的無線天線、拖動所述無線天線旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)，所述無線天線和所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)電氣連接，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與所述無線天線直接連接或通過傳動機(jī)構(gòu)連接，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)的主通信芯片連接所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片，所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片連接所述步進(jìn)電機(jī)，所述無線天線為指向性天線，所述主通信芯片通過所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片控制步進(jìn)電機(jī)拖動所述無線天線做水平圓周運(yùn)動，在一周范圍內(nèi)探測出有用的遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)的方向，使所述無線天線被拖動指向該有用的遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)和該遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信強(qiáng)度得到增強(qiáng)，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)、步進(jìn)電機(jī)、以及無線天線安裝在所述叉車的頂端。
[0011]當(dāng)叉車進(jìn)入固定節(jié)點(diǎn)稀疏區(qū)域時，移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)的主通信芯片發(fā)出指令使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，以測得旋轉(zhuǎn)一周范圍內(nèi)有用的固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)的方向，之后拖動所述無線天線指向該有用的固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)，于是移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信強(qiáng)度得到增強(qiáng)。
[0012]進(jìn)一步，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)連接所述無線天線，所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)和帶動無線天線轉(zhuǎn)動的輸出軸的傳動比，所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括與所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固接的主動齒輪、與所述無線天線的底端固接的從動齒輪，所述主動齒輪與所述從動齒輪嚙合傳動。
[0013]進(jìn)一步，所述無線天線為弧片型的指向性天線，該無線天線與從動齒輪的輸出軸豎向固定連接。
[0014]作為優(yōu)選，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)采用CC2530作為無線傳感器的主通信芯片。
[0015]作為優(yōu)選，所述步進(jìn)電機(jī)選用12V、42步、33M的42BYGH33-1334A型的小型步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)由TMC429驅(qū)動芯片控制。
[0016]作為優(yōu)選，所述無線天線采用2.4G高增益指向性無線天線。
[0017]優(yōu)選地，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)、步進(jìn)電機(jī)、以及無線天線安裝在所述叉車的背部頂端，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)與叉車的背部頂端固定連接。
[0018]優(yōu)選地，所述步進(jìn)電機(jī)和齒輪傳動機(jī)構(gòu)可以為一體連接結(jié)構(gòu)，二者封裝在同一殼體內(nèi)。一體結(jié)構(gòu)和封裝使得二者連接結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固和緊湊。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果在于:進(jìn)入智能倉儲的固定節(jié)點(diǎn)稀疏區(qū)域后，移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)外置的無線天線能自動調(diào)整天線朝向，以指向有用的遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)，保留原有智能倉儲布局和電氣條件不變動的情況下提高了無線通信的定位精度和通信強(qiáng)度，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣泛的行業(yè)應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置實(shí)施例的系統(tǒng)環(huán)境圖。
[0021]圖2為本實(shí)用新型非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖3為本實(shí)用新型非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置實(shí)施例的電路控制圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0024]圖1為本實(shí)用新型非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置實(shí)施例的系統(tǒng)環(huán)境圖。固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)附著在貨物上，智能倉儲內(nèi)由于貨垛102分布不均衡，形成固定節(jié)點(diǎn)稀疏區(qū)域100和固定節(jié)點(diǎn)稠密區(qū)域101這兩種不同的定位區(qū)域，固定節(jié)點(diǎn)稀疏區(qū)域100內(nèi)的固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)較少，固定節(jié)點(diǎn)稠密區(qū)域101內(nèi)的固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)較多。多個固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)可用于附著在叉車上的移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)的定位，通常地，一個移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)的定位起碼要相對其周圍的四個固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)的距離來測量得到。
[0025]圖1中，固定節(jié)點(diǎn)稠密區(qū)域101內(nèi)叉車103離第一固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)201、第二固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)202、第三固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)203、第四固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)204、第五固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)205、第六固定節(jié)點(diǎn)無線傳感器節(jié)點(diǎn)206都較近，因此無線通信的定位精度較高;而固定節(jié)點(diǎn)稀疏區(qū)域100內(nèi)叉車103離第三無線傳感器節(jié)點(diǎn)203、第五無線傳感器節(jié)點(diǎn)205、第六無線傳感器節(jié)點(diǎn)206較遠(yuǎn)，因此無線通信的定位精度較低。(固定節(jié)點(diǎn)稀疏區(qū)域100內(nèi)選擇202，205，206的原因是，203直通沒有阻擋，205、206較近，而204在206、205的側(cè)邊，可能因反射而減弱了信號，201、202被稠密區(qū)域內(nèi)的叉車103阻擋，所以不采用。)
[0026]本實(shí)施例通過以下技術(shù)方案解決智能倉儲內(nèi)的固定節(jié)點(diǎn)稀疏區(qū)域無線通信定位精度較低，導(dǎo)致通信強(qiáng)度弱的問題。
[0027]圖2為本實(shí)用新型非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置，包括叉車103、固定在叉車103上的移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)301、外置于移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)301上的無線天線303、拖動無線天線303旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)302，所述無線天線303和所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)301電氣連接，所述步進(jìn)電機(jī)302的輸出軸與所述無線天線303直接連接或通過傳動機(jī)構(gòu)連接，本實(shí)施例中，所述步進(jìn)電機(jī)302的輸出軸通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)連接所述無線天線303，所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括與所述步進(jìn)電機(jī)302的輸出軸固接的主動齒輪、與所述無線天線303的底端固接的從動齒輪，所述主動齒輪與所述從動齒輪嚙合傳動。所述步進(jìn)電機(jī)302和無線天線303之間也可以采用其他傳動機(jī)構(gòu)傳動連接。所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)301、步進(jìn)電機(jī)302、以及無線天線303安裝在所述叉車103的頂端。
[0028]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述無線天線303為弧片型的指向性天線，該無線天線303與齒輪傳動機(jī)構(gòu)的從動齒輪的輸出軸豎向固定連接。本實(shí)施例中，所述無線天線303采用2.4G高增益指向性無線天線。
[0029]圖3為本實(shí)用新型非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置實(shí)施例的電路控制圖。所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)301的主通信芯片連接所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片，所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片連接所述步進(jìn)電機(jī)302，本實(shí)施例中，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)301采用CC2530作為無線傳感器的主通信芯片，所述步進(jìn)電機(jī)302選用12V、42步、33M的42BYGH33-1334A型的小型步進(jìn)電機(jī)，該小型步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片采用TMC429驅(qū)動芯片。所述主通信芯片CC2530通過所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片TMC429控制步進(jìn)電機(jī)302拖動所述無線天線303做水平圓周運(yùn)動，當(dāng)所述無線天線303被拖動指向遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)時，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)301和遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信強(qiáng)度得到增強(qiáng)。
[0030]具體來說，當(dāng)叉車103進(jìn)入固定節(jié)點(diǎn)稀疏區(qū)域100時，由于周圍的固定無線傳感器節(jié)點(diǎn)較少，附著在叉車103上的所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)301感知到的無線測距信號大幅減弱，于是主通信芯片CC2530通過驅(qū)動芯片TMC429控制步進(jìn)電機(jī)302開始旋轉(zhuǎn)一周，以測得旋轉(zhuǎn)一周的360度范圍內(nèi)各個位置探測到的能量指數(shù)，從而確定有用的遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)的方向，之后主通信芯片CC2530再發(fā)出指令，通過驅(qū)動芯片TMC429控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角，使無線天線303指向該有用的遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)，如此，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)301和該遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)的通信能力得到增強(qiáng)，固定節(jié)點(diǎn)稀疏區(qū)域內(nèi)無線通信的定位精度和通信強(qiáng)度得到很大增強(qiáng)。
[0031]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)301、步進(jìn)電機(jī)302、以及無線天線303安裝在所述叉車103的背部頂端，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)301與叉車103的背部頂端固定連接。
[0032]本實(shí)施例中，所述步進(jìn)電機(jī)302和齒輪傳動機(jī)構(gòu)可以為一體連接結(jié)構(gòu)，二者封裝在同一殼體內(nèi)。一體結(jié)構(gòu)和封裝使得二者連接結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固和緊湊。
[0033]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置，其特征在于:包括叉車、固定在所述叉車上的移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)、外置于所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)上的無線天線、拖動所述無線天線旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)，所述無線天線和所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)電氣連接，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與所述無線天線直接連接或通過傳動機(jī)構(gòu)連接，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)的主通信芯片連接所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片，所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片連接所述步進(jìn)電機(jī)，所述無線天線為指向性天線，所述主通信芯片通過所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片控制步進(jìn)電機(jī)拖動所述無線天線做水平圓周運(yùn)動，在一周范圍內(nèi)探測出有用的遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)的方向，使所述無線天線被拖動指向該有用的遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)和該遠(yuǎn)程無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信強(qiáng)度得到增強(qiáng)，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)、步進(jìn)電機(jī)、以及無線天線安裝在所述叉車的頂端。2.如權(quán)利要求1所述的非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置，其特征在于:所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)連接所述無線天線，所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)和帶動無線天線轉(zhuǎn)動的輸出軸的傳動比，所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括與所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固接的主動齒輪、與所述無線天線的底端固接的從動齒輪，所述主動齒輪與所述從動齒輪嚙合傳動。3.如權(quán)利要求1所述的非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置，其特征在于:所述無線天線為弧片型的指向性天線，該無線天線與步進(jìn)電機(jī)的輸出軸或者傳動機(jī)構(gòu)的輸出軸豎向固定連接。4.如權(quán)利要求1-3之一所述的非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置，其特征在于:所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)采用CC2530作為無線傳感器的主通信芯片。5.如權(quán)利要求1-3之一所述的非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置，其特征在于:所述步進(jìn)電機(jī)選用12V、42步、33M的42BYGH33-1334A型的小型步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)由TMC429驅(qū)動芯片控制。6.如權(quán)利要求1-3之一所述的非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置，其特征在于:所述無線天線采用2.4G高增益指向性無線天線。7.如權(quán)利要求1-3之一所述的非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置，其特征在于:所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)、步進(jìn)電機(jī)、以及無線天線安裝在所述叉車的背部頂端，所述移動無線傳感器節(jié)點(diǎn)與叉車的背部頂端固定連接。8.如權(quán)利要求2所述的非均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位裝置，其特征在于:所述步進(jìn)電機(jī)和齒輪傳動機(jī)構(gòu)可以為一體連接結(jié)構(gòu)，二者封裝在同一殼體內(nèi)。
【文檔編號】H04W84/18GK205666957SQ201620537957
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】傅培華, 朱善安
【申請人】浙江大學(xué)