【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種倉儲數字化管理系統，尤其涉及一種融合uwb-rfid技術的倉儲數字孿生系統。
技術介紹
1、在現代物流和供應鏈管理中，倉儲管理是一個關鍵環節。隨著電子商務的快速發展，全球物流需求不斷增加，傳統的倉儲管理模式已經無法滿足高效、精準和實時的管理需求。
2、rfid技術通過讀取標簽信息，能夠快速識別和追蹤物品。然而，rfid的定位精度有限，通常只能達到米級范圍，難以滿足高精度定位需求。此外，rfid信號容易受到金屬、液體等物質干擾，導致在復雜環境下性能不穩定，影響識別準確性。uwb技術可提供了厘米級的高精度定位，適合對可移動目標進行實時追蹤。然而，uwb部署成本較高，特別是在大型倉儲環境中，可能需要大量基站，增加了部署和維護成本。數字孿生的關鍵優勢在于其數據集成與分析能力，但數字孿生依賴大量實時數據，包括位置、溫濕度、庫存狀態等，這些數據通常來自多種不同的傳感器和設備。數據的采集、清洗、傳輸和融合過程十分復雜，稍有偏差或數據丟失就可能影響數字孿生模型的準確性。
技術實現思路
1、專利技術目的：針對上述現有技術，提出一種融合uwb-rfid技術的倉儲數字孿生系統，解決現有倉儲管理技術中定位精度低、信息化程度低的問題。
2、技術方案：一種融合uwb-rfid技術的倉儲數字孿生系統，包括實體倉儲、邊緣服務器、倉儲數字孿生系統；
3、所述實體倉儲包括4個固定式uwb基站、多個固定式rfid基站、多個貨架、附著uwb標簽的移動式rfid基站、多
4、所述邊緣服務器用于實時采集實體倉儲內基站設備數據，將數據處理后傳輸到定位計算中心，同時結合邊緣數據庫存儲的倉儲靜態數據推測出待測標簽的坐標信息，將貨物信息與標簽信息的數據整合后發送至倉儲數字孿生；
5、所述倉儲數字孿生系統包括孿生數據系統和虛擬系統；孿生數據系統用于完成實體倉儲數據與虛擬倉儲模型的交互映射；虛擬系統用于以可視化方式展示實體倉儲的三維模型和運行數據。
6、進一步的，所述實體倉儲中，固定式uwb基站安裝在庫房天花板的四個角落，并能與uwb標簽相互通信；固定式rfid基站安裝每個貨架的側面，貨架每一層的端點上都安裝一個天線；移動式rfid基站為手持掃描器或車載rfid設備，并在表面附著一個uwb標簽；附著在貨物上的無源rfid標簽定義為待測標簽。
7、進一步的，所述邊緣服務器中部署邊緣數據處理、邊緣數據庫、定位計算中心、邊緣應用層；
8、邊緣數據處理與實體倉儲內的基站設備進行無線通信；邊緣數據庫中創建天線信息表，用于綁定天線id和天線坐標的映射關系；
9、邊緣數據庫中創建架格信息表，用于綁定架格坐標和所屬層列的映射關系；邊緣數據庫中創建貨物信息表，用于綁定貨物屬性和待測標簽屬性的映射關系，所述待測標簽屬性包括epc編碼、rssi、待測坐標，所述rssi為rfid基站讀取的信號強度，所述epc編碼作為待測標簽的唯一身份識別指標；
10、定位計算中心部署有定位算法，定位計算中心接收邊緣數據處理輸出后的新數據，通過所述定位算法進行被動定位或主動定位；
11、邊緣應用層用于緩存定位計算中心的輸出數據，輸出數據被封裝成http協議的api接口，api接口返回貨物信息和設備運行數據的json格式數據；其中，貨物信息包括貨物id、所屬貨架id、所屬層列、入庫日期、盤點日期，所述設備運行數據包括天線工作頻率、基站輸出功率、基站工作溫度。
12、進一步的，所述被動定位包括以下步驟：
13、s100：通過ga-bp神經網絡構建rssi信號路徑損耗模型來計算固定式rfid基站的天線與待測標簽的距離預測值；
14、s110：通過四邊定位法確定待測標簽的空間坐標；
15、s120：通過架格坐標相似度匹配準則確定附著待測標簽的目標貨物所在區域；
16、其中，所述s100包括以下步驟：
17、s101：在倉儲室內，多次調整固定式rfid基站的天線到rfid標簽的距離，每次記錄兩者之間的距離真實值以及基站讀取的rssi值；
18、s102：構建三層神經網絡，包括輸入層、隱含層、輸出層，將rssi值作為輸入層，距離值作為輸出層，規定輸入層、隱含層、輸出層的神經元個數分別為m、t、n；
19、s103：在神經網絡的正向傳播過程中，輸出的計算公式為yj＝wijxi+bj，經過sigmoid激勵函數得到輸出為所產生的誤差為其中xi為輸入值，yj為輸出值，wij為權值，bj為偏置，oj為預測值，tj為真實值，ej為預測值與真實值的誤差；
20、s104：初始化n個種群，每個個體的基因數目為s＝sw+sb，其中權值總數sw＝m*t+t*n，偏置總數sb＝t+n，對每個個體基因進行實數編碼；
21、s105：構建適應度函數選用輪盤賭方式對個體進行選擇操作，個體的被選中的概率為將每個個體作為輪盤的一個扇形區域，累積概率為
22、s106：經過選擇操作后，選出n1個第一代個體，通過基因加權平均實現交叉操作，設置交叉概率為pc，設兩個個體ap和aq在第k個位置發生基因交叉，得到的兩個第二代個體為和它們的基因特征分別為和其中α∈(0,1)；設置變異概率為pm，設個體為在第i個位置發生變異，生成第三代個體其基因特征為其中r∈(-1,1)，為基因特征最大值，為基因特征最小值；
23、s107：第一次種群進化結束后，對三代個體的適應度按大小排序，選擇m個適應度較大的個體并作為下一次進化的初始種群，重復操作s105、s106，直到進化次數達到預設值，再執行s108；
24、s108：進化次數達到預設值后，從三代個體中獲取適應度最大的個體，對該個體解碼，獲取最優的權值和偏置并賦值于bp神經網絡，將s101所記錄的rssi值代入bp神經網絡進行訓練，如果訓練得到的誤差大于預設值，則通過梯度下降法進行反向傳播，不斷更新權值和偏置，權值更新量偏置更新量其中l為學習率且0<l<1，直到誤差不超過預設值時結束訓練；
25、s109：將訓練過的ga-bp神經網絡作為rssi信號路徑損耗模型，將rfid基站讀取到的rssi值代入所述rssi信號路徑損耗模型，得到距離預測值并為后續的待測標簽坐標定位做鋪墊。
26、進一步的，所述s110中，聯立4個空間距離公式計算出待測標簽坐標，其中(xi,yi,zi)表示天線坐標，(x,y,z)表示待測標簽坐標，di表示對第i個待測標簽，天線接收到的rssi信號值轉換成的距離預測值，i＝1,2,3,4。
27、進一步的，所述s120中，在rssi信號路徑損耗模型和四邊定位法推測出待測標簽坐標的基礎上，計算出待測標簽坐標到所有架格坐標的距離，選出距離最小的架格坐標，在架格信息表中找出對應的所屬層列，即確定了待測標簽在本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種融合UWB-RFID技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，包括實體倉儲、邊緣服務器、倉儲數字孿生系統；
2.根據權利要求1所述的融合UWB-RFID技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，所述實體倉儲中，固定式UWB基站安裝在庫房天花板的四個角落，并能與UWB標簽相互通信；固定式RFID基站安裝每個貨架的側面，貨架每一層的端點上都安裝一個天線；移動式RFID基站為手持掃描器或車載RFID設備，并在表面附著一個UWB標簽；附著在貨物上的無源RFID標簽定義為待測標簽。
3.根據權利要求1所述的融合UWB-RFID技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，所述邊緣服務器中部署邊緣數據處理、邊緣數據庫、定位計算中心、邊緣應用層；
4.根據權利要求3所述的融合UWB-RFID技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，所述被動定位包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的融合UWB-RFID技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，所述S110中，聯立4個空間距離公式計算出待測標簽坐標，其中(xi,yi,zi)表示天線坐標，(x,y,z)表示待測標簽坐標，di
6.根據權利要求4所述的融合UWB-RFID技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，所述S120中，在RSSI信號路徑損耗模型和四邊定位法推測出待測標簽坐標的基礎上，計算出待測標簽坐標到所有架格坐標的距離，選出距離最小的架格坐標，在架格信息表中找出對應的所屬層列，即確定了待測標簽在貨架第幾層第幾列的架格內，根據待測標簽的EPC編碼，在貨物信息表找出對應的貨物ID，進一步確定待測標簽綁定的目標貨物在庫房內貨架的擺放位置。
7.根據權利要求3所述的融合UWB-RFID技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，所述主動定位包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的融合UWB-RFID技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，所述S210包括以下步驟：
9.根據權利要求1-3任一所述的融合UWB-RFID技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，所述孿生數據系統包括孿生數據處理、虛實交互映射、孿生數據存儲；
10.根據權利要求9所述的融合UWB-RFID技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，所述虛擬系統包括孿生模型和數據可視化；
...【技術特征摘要】
1.一種融合uwb-rfid技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，包括實體倉儲、邊緣服務器、倉儲數字孿生系統；
2.根據權利要求1所述的融合uwb-rfid技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，所述實體倉儲中，固定式uwb基站安裝在庫房天花板的四個角落，并能與uwb標簽相互通信；固定式rfid基站安裝每個貨架的側面，貨架每一層的端點上都安裝一個天線；移動式rfid基站為手持掃描器或車載rfid設備，并在表面附著一個uwb標簽；附著在貨物上的無源rfid標簽定義為待測標簽。
3.根據權利要求1所述的融合uwb-rfid技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，所述邊緣服務器中部署邊緣數據處理、邊緣數據庫、定位計算中心、邊緣應用層；
4.根據權利要求3所述的融合uwb-rfid技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，所述被動定位包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的融合uwb-rfid技術的倉儲數字孿生系統，其特征在于，所述s110中，聯立4個空間距離公式計算出待測標簽坐標，其中(xi,yi,zi)表示天線坐標，(x,y,z)表示待測標簽坐標，di表示對第i個待測標簽，天線接收到...
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