UWB高精度实时定位系统仓储物流类解决方案.pdf

iLocateTM 仓储物流类解决方案 专业品质 诚信服务 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 常州唐恩科技 Changzhou DONE Technology Co Ltd China 1 目 录 一 iLocate TM 定位技术简介 2 二 仓储物流业定位发展需求 3 三 iLocate TM仓储物流系统特点 4 四 iLocate TM仓储物流系统构成 5 五 相关产品介绍 9 六 技术咨询与服务方式 10 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 常州唐恩科技 Changzhou DONE Technology Co Ltd China 2 一 一 iLocateTM 定位技术简介 定位技术简介 1 定位平台简介 iLocate TM WSN 仓储定位系统运用先进的超宽带 UWB 定位技术 为客户提供了高效的仓储定位解 决方案 该系统通过对定位区域的无线电覆盖 以及与传统 RFID 或条码识别系统的结合 实时获取货 物的位置与物流状态信息 仓库管理人员通过直观的三维动态场景 即可获取从货物入库 运送 放入 货盘到货物出库等各个作业环节的实时位置信息 且能够达到 15cm 的有效定位精度 管理者实时掌握 运载机械的运行状态以及货物的位置信息 有利于保证各个环节的安全性和准确性 从而减少人为错误 带来的开销 大大提高了仓储企业的生产效率 2 UWB 定位技术简介 UWB 即 Ultra Wide Band 的简称 超宽带无线技术 UWB 是一种无载波通信技术 利用纳秒至为 妙级的非正弦波窄脉冲传输数据 有人称它为无线电领域的一次革命性进展 认为它将成为未来短距离 无线通讯的主流技术 UWB 使用的电波带宽为数 GHz 与带宽 20MHz 左右的无线 LAN 相比 UWB 利用的带宽高出数 百倍 与普通二进制移相键控 BPSK 信号波形相比 UWB 方式占用带宽非常宽 且由于频谱的功率密 度极小 它具有通常扩频通信的特点 功率谱密度比之扩频信号 2 4GHz 无线 LAN 低于 10mW MHz UWB 信号也低得多 低于 10nW MHz 在与其它系统共存时 不仅难产生干扰 而且还有抗其它系统 干扰的优点 而且由于脉冲的时间宽度极小 能把多路径分得更小 能实现 RAKE 接收 汇集接收许多 方向的电波 UWB 的技术特点显示出其具有传统窄带和宽带技术不可比拟的优势 图 1 定位发展趋势 图1中很好地描述了无线传感网络的发展进程 唐恩自主开发的iLocateTM WSN系统实现了P RTLS 的性价比最优化 该系统能很好地运用于传统的仓储物流类企业 并能达到 20cm 30cm的定位精度化 系统包含三部分 有源标签 传感器基站以及 iLocateTM软件平台 在该系统中 标签与定位传感器之 间进行基于 TOF Time of Flight 算法的双向到达时间运算 并精确计算出标签与传感器的距离 系统运 用多个传感器的测量数据来获取 分析标签的空间位置 最终将该信息传输给相关信息系统 iLocateTM WSN 定位系统传感器基站按照蜂窝单元 Cell 的形式进行组织 并支持标签在同一空间坐标系下不同定 位单元间漫游 每个定位单元中 主传感器通过工业现场总线或以太网将标签位置发送到 iLocateTM 定 位平台 并进行实时的位置信息处理 该系统完全符合国际 RTLS 行业标准 ISO IEC24730 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 常州唐恩科技 Changzhou DONE Technology Co Ltd China 3 二 仓储物流业定位发展需求 二 仓储物流业定位发展需求 1 仓储物流业定位发展需求 现代物流的根本宗旨是提高物流效率 降低物流成本 满足客户需求 并越来越呈现出信息化 网 络化 自动化 智能化 标准化等发展趋势 其中信息化是现代物流的核心 现代物流充分利用现代信 息技术 打破了运输环节独立于生产环节之外的分业界限 通过供应链管理建立起对企业供产销全过程 的计划和控制 从整体上完成优化的生产体系设计和运营 将实现物流 资金流和信息流的有机统一 物流企业的信息化是物流企业发展的必然趋势 从某种角度上讲 现代物流就是传统物流的信息化 即 采用信息技术对传统物流业务进行优化整合 达到降低成本 提高服务水平之目的 信息化需求的准确定位是物流企业信息化成功的关键 只有在准确分析物流企业信息化层次和现状 的基础上 明确企业信息化的优势和不足 正确面对企业信息化面临的挑战 准确进行信息化需求的定 位 才能抓住难得的发展机遇 在激烈的市场竞争中取得优势 2 iLocateTM WSN 仓储物流类应用 iLocateTM采用超宽带射频技术 构建了革命性的实时定位系统 RTLS 该系统能够在传统的应用 环境中达到 20cm 30cm 的 3D 定位精度 并具有很好的稳定性 借助该系统 诸如仓储 物流企业用 户能够完成货物的进出管理 实时位置查询 贵重物资监管 管理人员调度等一系列应用 一些高级 用户甚至还可以根据监控记录分析出事故责任人 并提出改进管理办法 应用场景如图 2 所示 图 2 iLocateTM WSN 仓储物流类应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 常州唐恩科技 Changzhou DONE Technology Co Ltd China 4 三 三 iLocateTM 仓储物流系统特点仓储物流系统特点 1 组成结构 采用 UBIsense UWB 硬件平台及 API 接口 iLocate 系统中间层可以集成其他多种硬件定位平台 如 RFID WF FI 等 提供逼真的虚拟 2D 3D 效果 精度可达 15 20cm 2 实现功能 货物信息采集与编码 提货 封装和归放优化 叉车 货箱停泊与运输管理 货单管理与补给 工人 任务和场地管理 3 技术优势 iLocateTM 仓储物流系统是近两年的最新科技成果 具有传统定位技术无法相比的优势 支持 2D 3D 定位 在 3D 模式下 定位精度达到 15cm 能够实时监控指仓库的货物位置信息 并通知监控中心后台 蜂窝状子区域定位管理 能够覆盖无限空间范围内的人 物 能对货物的出入库信息 摆放位置 运输路线等进行监控与统计 能对人员的操作过程 货物调度管理等数据进行分析 获取潜在客户 根据客户的需求 生成并存储各种数据 为后续的货物 人员信息管理提供参考依据 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 常州唐恩科技 Changzhou DONE Technology Co Ltd China 5 四 四 iLocateTM仓储物流系统构成仓储物流系统构成 1 系统部署 iLocateTM 仓储物流系统以 Ubisense UWB 硬件为底层平台 RFID 系统为辅助手段 以太网 有 线或无线 为骨干传输网 将现场划分为多个监控单元 每个运到仓库的包裹都贴有 RFID 标签 提供 货品的 ID 号 进入仓库时采用 无线 扫描仪读取 RFID 标签 并通过 无线 局域网连接将日期 时间 货物ID号和运送该货品的叉车ID号发送到仓库后端iLocateTM定位平台 每个扫描仪都装有1个UWB 有源标签 标签通过超宽带信号将标签的位置信息发送到传感器基站 Sensor 上 扫描仪与 UWB 标 签上的一个震动传感器相互配合 通常标签处于睡眠状态 一旦震动传感器检测到震动信息时 标签被 唤醒并开始发送 UWB 信号 传感器基站 Sensor 接收到 UWB 信号 即可获知哪个扫描仪被使用 其扫 描到的物品信息也一并传入后台 在条形码扫描仪没有使用时 标签处于静止状态 从而延长标签电池 寿命 一般在货物到达或离开仓库时都经过扫描处理 当一个包裹从一个地方移到另一个地方时 也要 求再次扫描 在运载货物进出仓库的叉车臂上也安装 UWB 标签 当叉车安放货物的时候 通过 UWB 标签向感应器发送信号 便可记录下该货物存放的位置 本系统采用 RFID 标签 即是从系统的实际应用方式出发 利用 RFID 廉价特性和 UWB 主动检测 特性相结合 大大节约了系统部署的成本 根据不同的仓库类型 iLocateTM系统采用不同的部署方法 这里只介绍传感器 标签的常规部署方案 图 3 是 iLocateTM系统在仓库的部署场景图 图 3 iLocateTM 仓储物流定位系统的部署场景 图示中 整个仓库分成若干个定位子单元 Cell UWB 传感器按照定位单元的结构部署在仓库的 周围 一般安装在墙壁上 其信号覆盖整体监控区域 根据系统的定位原理 每个UWB定位子单元 Cell 由 UWB 传感器节点 移动目标 Tag 构成 Cell 单元的系统构成原理如图 4 所示 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 常州唐恩科技 Changzhou DONE Technology Co Ltd China 6 图 4 iLocateTM WSN 定位子单元传感器连接示意图 2 叉车与货盘定位 仓储物流类定位 只要是对叉车 货盘 工作人员的定位 传统仓储物流系统中 叉车和货盘经常 走错位 带来不必要的额外成本 iLocateTM WSN 系统很好地解决了这一点 它通过对定位标签绑定 在叉车 货盘上来实现定位 当进入错误区域时 系统会自动报警 提示工作人员及时调整方向 将货 物安放到正确的位置 叉车通过 iLocate 系统平台被跟踪限制在允许的方向和姿态 提供虚拟平台地图定义敏感区并且通过 RFID 定义货盘 通过系统 实时了解货盘信息和它所在位置 3 系统结构 iLocateTM 系统的 UWB 定位传感器是集超宽带定位 2 4G 通讯于一体的智能化设备 可以根据 实际情况 安装在场地周围特别部署的立杆上 高度以 3 5 米为宜 系统可以采用有线方式进行传感 器的通讯 也可以为无线方式通讯 各子单元的传感器运算数据 RFID 物品信息均传到装有定位引 擎和后台服务软件的服务器 后台服务软件是具有 3D 定位功能的应用软件 客户可以通过该软件对场 地内的移动叉车进行管理 并设置监控参数 系统还可根据贵重物资的监管规则 设定部分人员的场地 禁区 当人员进入该区域后 立刻进行提醒并作记录 用户可根据需要定制软件的数据报表等应用功能 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 常州唐恩科技 Changzhou DONE Technology Co Ltd China 7 系统结构模块图 如图 5 所示 图 5 UWB 定位系统软件模块结构图 通常我们以 4 个节点为一个标准单元 定位目标为标签 通过 RTLS 来进行实时定位 通过 RFID 或条码实现货物快速定义 通过软件前台或后台实现标签与货物定义统一 使系统流程完全自动化 标 准单元构建工程原理如下图 6 所示 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 常州唐恩科技 Changzhou DONE Technology Co Ltd China 8 图 6 仓储物流系统构建工程图 注意 上述传感器布局以及效果 以现场测试为准 有可能需要根据现场的定位效果进行调 整 并增加 删减传感器 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 常州唐恩科技 Changzhou DONE Technology Co Ltd China 9 五 相关产品介绍 五 相关产品介绍 Ubisense 7000 系列传感器是一种精密测量仪器 它 包含一个天线阵列 以及 UWB 信号接收器 可以通 过检测定位标签发出的 UWB 信号 来计算该标签的 实际位置 在工作过程中 该传感器独特的 AOA TDOA 相结合的测量技术 可以构建灵活而强大的定 位系统 用户可以通过两个传感器的接收信号来测定 更为精密的 3D 信息性 Ubisense 细长型标签 Tag 能够方便地固定在车辆。