随着现代物流技术的进步, 要求装备仓储管理越来越信息化、自动化, 才能达到安全、准确、快速出入库的目的。仓储管理中, 主要围绕货物入库、库存盘点、货物出库这3个业务来进行, 随着RFID标签在仓库管理中的应用, 主要解决了货物电子化识别的难题, 并大大减少了出入库与盘点的工作量。但仅靠RFID标签还不能实现货物的自动出入库、精确盘点, 需要对货物在仓库中的位置进行定位, 才能实现货物的自动寻址、入库定位、搬运引导、盘点引导、地图展示, 从而达到货物出入库及盘点自动、准确、快速、直观的目的。

最主流的定位技术非GPS莫属, 但商用GPS精度在15米以内, 并且很难穿透建筑物, 不能满足货物的室内仓储定位要求。目前, 基于三大电信运营商基站的室内定位技术还处于实验阶段, 还未向公众开放接口, 精度与穿透性还不明确。从国家战略角度来看, 向公众开放精度3米以下的定位接口, 可能会对国家安全造成威胁, 普通用户很难获得基于服务商提供的精确定位数据。所以, 依赖现有商用卫星、基站的定位服务, 不满足解决室内仓储的定位需求。

在仓储范围内, 自建基站进行定位服务, 在技术上、资金投入上、定位精度上, 具有可行性。目前, 主流室内基站定位技术有:红外线室内定位技术, 当标识放在口袋里或者有墙壁及其他遮挡时就不能正常工作, 需要在每个房间、走廊安装接收天线, 造价较高, 而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰;超声波定位技术, 受多径效应和非视距传播影响很大, 同时需要大量的底层硬件设施投资, 成本太高;蓝牙技术, 其不足在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵, 而且对于复杂的空间环境, 蓝牙系统的稳定性稍差, 受噪声信号干扰大。射频识别技术, 其缺点在于作用距离近, 不具有通信能力, 而且不便于整合到其他系统之中, 目前成熟产品精度为3米。Wi-Fi技术, 很容易受到其他信号的干扰, 从而影响其精度, 定位器的能耗也较高。Zig Bee技术, 其成熟解决方案定位精度小于2米;基于CSS信号的定位技术, 具有穿透力强、功耗低、抗干扰效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点, 目前成熟解决方案定位精度可达0.6米。

以RFID为基础的物联网, 应用基于射频技术的定位看似能更方便推广应用, 但实际上, 也需要对射频基站进行技术升级, 且定位精度差强人意。所以, 在考虑都需要硬件升级的情况, 选择现定位精度最高的CSS定位技术, 不失为最好的解决方案。

在仓储管理中, 货物定位与货物识别往往是联合使用才能达到智能仓储的目的, 基于CSS的定位技术就需要与RFID技术相结合。系统的定位功能组成包括4个固定锚节点、多个移动标签点和定位服务器。4个锚节点固定在定位服务区域的4个固定坐标点上, 定位区域内的移动标签点处于对等关系, 可以进行定位及相互间的数据通信。系统使用一种改进的TOA测距算法———对称双边双向测距算法 (SDS-TWR) , 利用该算法不需要标签点和锚节点的时钟同步的优点, 降低系统的实现难度。当有移动标签点需要定位时, 系统标签点依次向各个固定锚节点发出测距信号, 固定锚节点收到测距信号后, 根据SDS-TWR算法产生相应的应答信号, 与移动标签点完成测距。移动标签点分别与4个固定锚节点完成测距后, 将距离信息通过USB接口或无线数通模块送入定位服务器。由于各固定锚节点的坐标已知, 定位服务器可以通过LLOP算法计算出移动标签的坐标, 并进行显示。RFID识别功能由1台无线AP、多个无线手持RFID读写器、1台无线RFID读写天线、若干无源RFID标签组成, 完成RFID标签对应货物的识别。其中, 移动标签点与手持RFID读写器集成, 读取RFID标签同时发送货物位置信息。

图1 仓储定位识别系统模型图  下载原图

在仓储管理中, 货物的入库、出库是业务量最大的工作。

货物入库主要包括货物标签赋码、货物入库交接、货物入库定位等步骤:标签赋码主要是给每一件货物赋予唯一的ID号并对应货物详细数据, 同时打印RFID标签贴于货物表面;入库交接是库管方通过固定天线扫描RFID标签, 并与送货方履行交接手续;入库定位是指库管方将入库后货物置与仓库合适位置, 手持扫描仪读取RFID标签, 移动标签点获取定位数据, 同时传入服务器。

货物出库主要包括分析出库信息、引导出货、出库交接等步骤:分析出库信息主要是指根据出库单验证货物;引导出货主要是指根据服务器所存货物定位信息, 通过标签点获取实时行动路径反射到手持RFID标签读写器, 导航搬运设备到仓库正确位置, 手持扫描仪读取RFID标签验证货物;出库交接是指固定天线读取RFID数据, 核对出货单, 履行交接手续, 准予出库。

室内定位技术在仓储管理中能对人工搬运、机械搬运进行自动导航, 促进出入库智能化、自动化, 提高仓储管理中出入库、盘点、抽检效率, 将随着物流行业走向信息化而逐步成熟, 具有很广阔的市场前景。