RFID室内仓储车辆的智能导航与调度技术

摘  要：针对物联网仓储环节中货物周转效率低、运营成本高的现状，提出一种新的智能管理方案。车载运算终端通过控制RFID模块采集的地面标签信息进行实时定位,由A*算法生成导航路径，并通过无线网络与调度主机交互数据，再利用遗传算法实现车辆的统一调度管理。实验表明,本设计有效节省了货物周转时间，提高了仓储空间利用率。
关键词：RFID;导航; A*算法;遗传算法
       仓储是物流行业中重要的环节，高效合理的仓储有利于对入库、移库、盘点及出库等环节进行全面控制和规范管理，从而实现物资的快速周转流通。
      大型仓储中心物资吞吐量每日可多达5万单，由于物品分类繁杂、库房数目众多、道路情况复杂，搬运叉车驾驶员在寻找目标货架时只能凭借记忆或路牌指引，既费时费力又极易出错。针对这一现状,本文提出了一种基于RFID的室内定位导航方法，通过车载射频天线读取地面标签信息，建立运输车辆与所在仓库地图的坐标关系，实现对车辆的实时追踪定位，进而由车载运算终端生成最优行驶路径，并协同主机解决多车辆的任务分派、协同调度等问题。
1 系统结构
     系统由调度主机、车载终端和RFID模块三个部分构成，如图1所示。调度主机作为数据汇总中心，一方面通过Wi-Fi无线网络与车载终端进行信息交互[1]，内容包括下行的指令下达、地图下载以及上行的信息反馈、任务回执等；另一方面主机作为后端MIS管理系统，对物资、员工、车辆等实体进行信息维护。
     车载终端是连接RFID模块与主机的桥梁,其任务包括接收主机调度指令、规划最优路径、控制RFID读写等，为驾驶员提供可视的图形界面和便利的操作方式(如触摸屏、语音识别)，并为可能使用到的外部器件提供充足的通信接口(如RFID常用的RS232/485、条码扫描枪、扩展存储器等接口)。
      RFID模块用作仓储传感器网络的核心传感单元，通过射频信号的空间耦合，实现读卡器对标签信息的采集与修改。因此RFID模块应支持ISO18000-6b/c标准，具备完善通信协议及多标签防冲突检测算法。
2 地图与定位
      根据大型仓储中心的布局特征，本文采取了拓扑与栅格相结合的地图构造方式[2]：将整个空间划分为若干个以栅格地图表示的子区域（Room），各子区域与厅廊（Hall）之间以拓扑方式连接，如图2所示。
     此方法充分结合了栅格地图的定位优势及拓扑地图在路径规划上的便捷性，不仅克服了单一地图下栅格数量过多对处理器资源过度消耗的缺点,减少了实时处理的负担，而且通过弱化拓扑复杂度，弥补了拓扑地图难以创建和维护的不足。
     图2中,实圆点代表RFID标签节点，8位数字表示对应节点坐标。其中包括bit[7]楼层号，bit[6]子区域号， bit[5]节点属性(1：拓扑坐标；0：栅格坐标)，bit[4:0]坐标值。坐标以9 000为中心依据索引法[3]向四周扩散。
   
       车辆行驶途中定时获取地面RFID标签信息,当采集到如表1中坐标20 195 535时，即定位到2层厅廊(节点P)。