非均衡無線傳感器網絡室內定位裝置，包括叉車、固定在叉車上的移動無線傳感器節點、外置于所述移動無線傳感器節點上的無線天線、拖動所述無線天線旋轉的步進電機，所述無線天線和所述移動無線傳感器節點電氣連接，所述步進電機的輸出軸與所述無線天線直接連接或通過傳動機構連接，所述移動無線傳感器節點的主通信芯片連接所述步進電機的驅動芯片，所述步進電機的驅動芯片連接所述步進電機，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電機的驅動芯片控制步進電機拖動所述無線天線做水平圓周運動，當所述無線天線被拖動指向一個有用的遠程無線傳感器節點時，所述移動無線傳感器節點和該遠程無線傳感器節點之間的通信強度得到增強。
【技術實現步驟摘要】
本技術屬于智能倉儲領域，具體涉及一種應用于智能倉儲中非均衡無線傳感器網絡環境下的室內定位增強裝置。
技術介紹
室內定位是智能倉儲的基本支撐功能，室內定位包括對貨物的定位和對搬運車輛的定位。在數字化智能倉儲系統中，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，在加強管理的基礎上，做到貨物的賬物相符，在信息化管理系統的指引下找到相應的貨物。信息化倉儲系統實現貨物位置的數字化，成本低，使用靈活，缺點在于，在日常維護過程中，由于各種原因造成貨物的移動無法在信息化管理系統內得到及時準確地更新，要實現高效的賬物相符，需要建立一整套管理體制才行。建立在無線傳感器基礎上的新型智能倉儲，為每一個貨物（或者托盤）安裝一個標示身份和貨物信息的電子標簽，這種電子標簽根據供電類型可分為無源和有源兩種：無源電子標簽自身不帶電池，其通過接收來自閱讀器的無線電能量，激發存儲數據進而實現與讀寫器的通信，成本低，但是有效距離短，信號不穩定；有源電子標簽自帶電池，其通過內嵌無線傳感器芯片實現與讀寫器的通信，雖然成本較高，但是有效距離長，信號穩定。采用具有定位功能的無線傳感器芯片的有源電子標簽，可以組成無線傳感器網絡，不僅能夠實現數據通信，而且可以通過測量和多個固定無線傳感器節點之間的距離，實現移動無線傳感器節點的室內定位。具體來說，在現實智能倉儲現場，一般情況下附著在貨物上的無線傳感器節點其位置較為固定，數量也多，稱其為固定無線傳感器節點，這些固定無線傳感器節點是作為附著在叉車等運動設備上的移動無線傳感器節點的定位基準點，在具體實現上，由于貨物堆放的位置并不確定，造成固定無線傳感器節點的分布非均衡，非均衡體現在，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點數量多、密度高，則定位精度較高，這形成固定節點稠密區域，而倉儲的另一部分空間中，堆放貨物數量少，固定無線傳感器節點數量少、密度低，造成定位精度較低，這形成固定節點稀疏區域。在技術上，無線天線的朝向對于無線通信定位的精度具有十分顯著的影響，一般情況下，無線傳感器節點的天線都是精簡尺寸，整體安裝，無線傳感器節點的天線一般不會自動地調整朝向，但對于移動無線傳感器節點來說，當處于非均衡的固定無線傳感器節點環境下，當進入固定無線傳感器節點數量少、定位精度較低的固定節點稀疏區域時，天線如果能自動調整信號朝向以指向遠程無線傳感器節點的話，其無線通信的定位精度和通信強度可以得到很大增強。
技術實現思路
本技術針對現有技術的上述不足，提供一種當處于固定節點稀疏區域內能自動調整天線朝向、無線通信的定位精度和通信強度增強的非均衡無線傳感器網絡室內定位裝置。為了解決上述技術問題，本技術采用以下的技術方案：非均衡無線傳感器網絡室內定位裝置，包括叉車、固定在所述叉車上的移動無線傳感器節點、外置于所述移動無線傳感器節點上的無線天線、拖動所述無線天線旋轉的步進電機，所述無線天線和所述移動無線傳感器節點電氣連接，所述步進電機的輸出軸與所述無線天線直接連接或通過傳動機構連接，所述移動無線傳感器節點的主通信芯片連接所述步進電機的驅動芯片，所述步進電機的驅動芯片連接所述步進電機，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電機的驅動芯片控制步進電機拖動所述無線天線做水平圓周運動，在一周范圍內探測出有用的遠程無線傳感器節點的方向，使所述無線天線被拖動指向該有用的遠程無線傳感器節點，所述移動無線傳感器節點和該遠程無線傳感器節點之間的通信強度得到增強，所述移動無線傳感器節點、步進電機、以及無線天線安裝在所述叉車的頂端。當叉車進入固定節點稀疏區域時，移動無線傳感器節點的主通信芯片發出指令使步進電機旋轉一周，以測得旋轉一周范圍內有用的固定無線傳感器節點的方向，之后拖動所述無線天線指向該有用的固定無線傳感器節點，于是移動無線傳感器節點和遠程無線傳感器節點之間的通信強度得到增強。進一步，所述步進電機的輸出軸通過齒輪傳動機構連接所述無線天線，所述齒輪傳動機構用于調節步進電機和帶動無線天線轉動的輸出軸的傳動比，所述齒輪傳動機構包括與所述步進電機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。進一步，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。作為優選，所述移動無線傳感器節點采用CC2530作為無線傳感器的主通信芯片。作為優選，所述步進電機選用12V、42步、33M的42BYGH33-1334A型的小型步進電機，該步進電機由TMC429驅動芯片控制。作為優選，所述無線天線采用2.4G高增益指向性無線天線。優選地，所述移動無線傳感器節點、步進電機、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點與叉車的背部頂端固定連接。優選地，所述步進電機和齒輪傳動機構可以為一體連接結構，二者封裝在同一殼體內。一體結構和封裝使得二者連接結構更加穩固和緊湊。本技術的有益效果在于：進入智能倉儲的固定節點稀疏區域后，移動無線傳感器節點外置的無線天線能自動調整天線朝向，以指向有用的遠程無線傳感器節點，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度，具有顯著的經濟價值和廣泛的行業應用前景。附圖說明圖1為本技術非均衡無線傳感器網絡室內定位裝置實施例的系統環境圖。圖2為本技術非均衡無線傳感器網絡室內定位裝置實施例的結構圖。圖3為本技術非均衡無線傳感器網絡室內定位裝置實施例的電路控制圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術的具體實施方式作進一步詳細描述。圖1為本技術非均衡無線傳感器網絡室內定位裝置實施例的系統環境圖。固定無線傳感器節點附著在貨物上，智能倉儲內由于貨垛102分布不均衡，形成固定節點稀疏區域100和固定節點稠密區域101這兩種不同的定位區域，固定節點稀疏區域100內的固定無線傳感器節點較少，固定節點稠密區域101內的固定無線傳感器節點較多。多個固定無線傳感器節點可用于附著在叉車上的移動無線傳感器節點的定位，通常地，一個移動無線傳感器節點的定位起碼要相對其周圍的四個固定無線傳感器節點的距離來測量得到。圖1中，固定節點稠密區域101內叉車103離第一固定無線傳感器節點201、第二固定無線傳感器節點202、第三固定無線傳感器節點203、第四固定無線傳感器節點204、第五固定無線傳感器節點205、第六固定節點無線傳感器節點206都較近，因此無線通信的定位精度較高；而固定節點稀疏區域100內叉車103離第三無線傳感器節點203、第五無線傳感器節點205、第六無線傳感器節點206較遠，因此無線通信的定位精度較低。（固定節點稀疏區域100內選擇202,205,206的原因是，203直通沒有阻擋，205、206較近，而204在206、205的側邊，可能因反射而減弱了信號，201、202被稠密區域內的叉車103阻擋，所以不采用。）本實施例通過以下技術方案解決智能倉儲內的固定節點稀疏區域無線通信定位精度較低，導致通信強度弱的問題。圖2為本技術非均衡無線傳感器網絡室內定位裝置實施例的結構圖，非均衡無線傳感器網絡室內定位裝置，包括叉車103、固定本文檔來自技高網...
【技術保護點】
非均衡無線傳感器網絡室內定位裝置，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點、外置于所述移動無線傳感器節點上的無線天線、拖動所述無線天線旋轉的步進電機，所述無線天線和所述移動無線傳感器節點電氣連接，所述步進電機的輸出軸與所述無線天線直接連接或通過傳動機構連接，所述移動無線傳感器節點的主通信芯片連接所述步進電機的驅動芯片，所述步進電機的驅動芯片連接所述步進電機，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電機的驅動芯片控制步進電機拖動所述無線天線做水平圓周運動，在一周范圍內探測出有用的遠程無線傳感器節點的方向，使所述無線天線被拖動指向該有用的遠程無線傳感器節點，所述移動無線傳感器節點和該遠程無線傳感器節點之間的通信強度得到增強，所述移動無線傳感器節點、步進電機、以及無線天線安裝在所述叉車的頂端。
【技術特征摘要】
1.非均衡無線傳感器網絡室內定位裝置，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點、外置于所述移動無線傳感器節點上的無線天線、拖動所述無線天線旋轉的步進電機，所述無線天線和所述移動無線傳感器節點電氣連接，所述步進電機的輸出軸與所述無線天線直接連接或通過傳動機構連接，所述移動無線傳感器節點的主通信芯片連接所述步進電機的驅動芯片，所述步進電機的驅動芯片連接所述步進電機，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電機的驅動芯片控制步進電機拖動所述無線天線做水平圓周運動，在一周范圍內探測出有用的遠程無線傳感器節點的方向，使所述無線天線被拖動指向該有用的遠程無線傳感器節點，所述移動無線傳感器節點和該遠程無線傳感器節點之間的通信強度得到增強，所述移動無線傳感器節點、步進電機、以及無線天線安裝在所述叉車的頂端。2.如權利要求1所述的非均衡無線傳感器網絡室內定位裝置，其特征在于：所述步進電機的輸出軸通過齒輪傳動機構連接所述無線天線，所述齒輪傳動機構用于調節步進電機和帶動無線天線轉動的輸出軸的傳動比，所述齒輪傳動機構包括與所述步進電機的輸出軸固接的主動齒輪、與所述無線天線的底端固接的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：傅培華，朱善安，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：新型
國別省市：浙江;33
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