本發(fā)明涉及船舶制造過(guò)程中生產(chǎn)物流的定位識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向智能制造船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流多源協(xié)同定位系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

目前，船廠內(nèi)場(chǎng)的生產(chǎn)物流處于較為粗放的管理階段，普遍存在物料狀態(tài)難以全面監(jiān)控，在制品和制造資源庫(kù)存信息難以把握等問(wèn)題，尤其是在生產(chǎn)工序轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，基本依靠人的經(jīng)驗(yàn)和重復(fù)盤點(diǎn)來(lái)確定物料的具體位置和庫(kù)存信息，缺乏行之有效的定位、監(jiān)控手段。而某些已開(kāi)展的基于RFID或Zigbee技術(shù)的定位研究也面臨著技術(shù)單一化的問(wèn)題，面對(duì)船廠內(nèi)場(chǎng)復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，存在著定位精度差、受環(huán)境干擾影響嚴(yán)重的缺點(diǎn)，無(wú)法解決船廠復(fù)雜多變的生產(chǎn)環(huán)境所造成的干擾和影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種面向智能制造的船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流多源協(xié)同定位系統(tǒng)和方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種面向智能制造的船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流多源協(xié)同定位系統(tǒng)，包括：定位參考節(jié)點(diǎn)、初級(jí)定位源閱讀器、次級(jí)定位源閱讀器和上位機(jī)，一個(gè)所述初級(jí)定位源閱讀器和一個(gè)所述次級(jí)定位源閱讀器組成一組閱讀器，多組所述閱讀器呈矩陣排列，所述定位參考節(jié)點(diǎn)在所述閱讀器的信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)間隔分布，所述初級(jí)定位源閱讀器采集待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和自身的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度信息或到達(dá)時(shí)間信息，并上傳至所述上位機(jī)，所述次級(jí)定位源閱讀器采集所述待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和所述定位參考節(jié)點(diǎn)的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度信息或到達(dá)時(shí)間信息，并上傳至所述上位機(jī)。

優(yōu)選地，相鄰兩個(gè)所述定位參考節(jié)點(diǎn)之間的間距為1-2米，相鄰兩組所述閱讀器之間的間距為6-8米。

優(yōu)選地，所述初級(jí)定位源閱讀器包括LoRa定位源閱讀器、ZigBee定位源閱讀器和WIA-PA定位源閱讀器。

優(yōu)選地，所述次級(jí)定位源閱讀器為RFID定位源閱讀器，所述定位參考節(jié)點(diǎn)為基于RFID的無(wú)源電子標(biāo)簽。

優(yōu)選地，所述待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)為基于所述初級(jí)定位源或所述次級(jí)定位源的有源或無(wú)源電子標(biāo)簽。

一種面向智能制造的船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流多源協(xié)同定位方法，利用上述面向智能制造的船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流多源協(xié)同定位系統(tǒng)，包括如下步驟：

a.定位開(kāi)始；

b.啟動(dòng)初級(jí)定位；

c.收集所有初級(jí)定位源閱讀器和待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度信息；

d.調(diào)用定位算法，解算待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于最近的初級(jí)定位源閱讀器的大致區(qū)域；

e.得到待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的粗分位置信息；

f.根據(jù)該粗分位置信息，選取離待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)最近的次級(jí)定位源閱讀器，啟動(dòng)次級(jí)定位；

g.收集所有定位參考節(jié)點(diǎn)、待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度信息；

h.調(diào)用定位算法，解算待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于最近的次級(jí)定位源閱讀器的位置信息；

i.得到待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的細(xì)分位置信息，此細(xì)分位置信息為待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的最終位置信息。

優(yōu)選地，所述定位算法為RSSI算法或TOA算法。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明實(shí)施例提供的面向智能制造的船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流多源協(xié)同定位系統(tǒng)和方法，引入了兩種定位源，并針對(duì)其兩種定位源不同的特點(diǎn)提出了先粗分定位，再細(xì)分定位的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)船廠內(nèi)場(chǎng)物料進(jìn)行定位追蹤，解決了船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流在工序內(nèi)和工序間轉(zhuǎn)換時(shí)的管理和定位問(wèn)題，極大的提升了零部件全面監(jiān)控的能力，改進(jìn)了船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流的生產(chǎn)效率，節(jié)約了由于物料難以追蹤或丟失所帶來(lái)的成本損失；同時(shí)，由于引入多定位源，所以，本系統(tǒng)和方法能夠較好的適應(yīng)船廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境，有效的提高定位精度，解決了目前單一的定位技術(shù)難以在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到有效應(yīng)用的現(xiàn)狀；另外，本系統(tǒng)基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，節(jié)約布線帶來(lái)的人力、物力成本；待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)具備抗金屬、抗腐蝕特點(diǎn)，能夠有效適用于船廠內(nèi)場(chǎng)復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

附圖說(shuō)明

圖1是定位系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；

圖2是定位系統(tǒng)各部件的現(xiàn)場(chǎng)分布示意圖；

圖3是定位方法流程圖。

圖1中，各符號(hào)的含義如下：

a.上位機(jī)；

b.網(wǎng)關(guān)/無(wú)線路由；

c.初級(jí)定位源閱讀器；

d.次級(jí)定位源閱讀器；

e.定位參考節(jié)點(diǎn)；

f.待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；

g.初級(jí)定位源無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；

h.次級(jí)定位源無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

圖3中，各符號(hào)的含義如下：

a.定位開(kāi)始；

b.啟動(dòng)初級(jí)定位；

c.收集所有初級(jí)定位源閱讀器和待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度信息；

d.調(diào)用基于RSSI定位算法，解算待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于最近的初級(jí)定位源閱讀器的大致區(qū)域；

e.得到待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的粗分位置信息；

f.啟動(dòng)次級(jí)定位；

g.收集所有定位參考節(jié)點(diǎn)、待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度信息；

h.調(diào)用基于RSSI定位算法，解算待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于最近的次級(jí)定位源閱讀器的位置信息；

i.得到待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的細(xì)分位置信息。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例一

如圖1-2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種面向智能制造的船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流多源協(xié)同定位系統(tǒng)，包括：定位參考節(jié)點(diǎn)、初級(jí)定位源閱讀器、次級(jí)定位源閱讀器和上位機(jī)，一個(gè)所述初級(jí)定位源閱讀器和一個(gè)所述次級(jí)定位源閱讀器組成一組閱讀器，多組所述閱讀器呈矩陣排列，所述定位參考節(jié)點(diǎn)在所述閱讀器的信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)間隔分布，所述初級(jí)定位源閱讀器采集待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和自身的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度信息或到達(dá)時(shí)間信息，并上傳至所述上位機(jī)，所述次級(jí)定位源閱讀器采集所述待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和所述定位參考節(jié)點(diǎn)的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度信息或到達(dá)時(shí)間信息，并上傳至所述上位機(jī)。

上述結(jié)構(gòu)的定位系統(tǒng)，其工作流程為：

1.船廠應(yīng)用管理層系統(tǒng)(上位機(jī))發(fā)布定位指令，啟動(dòng)初級(jí)定位；

2.根據(jù)位置解算算法，計(jì)算待定位移動(dòng)標(biāo)簽在初級(jí)定位下的粗分位置信息；

3.根據(jù)該位置信息，選取離待定位移動(dòng)標(biāo)簽最近的次級(jí)定位源閱讀器，啟動(dòng)次級(jí)定位；

4.根據(jù)位置解算算法，計(jì)算待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在次級(jí)定位下的細(xì)分位置信息，得到待定位移動(dòng)標(biāo)簽的最終位置。

具體地，可以包括如下步驟

包括如下步驟：

a.定位開(kāi)始；

b.啟動(dòng)初級(jí)定位；

c.收集所有初級(jí)定位源閱讀器和待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度信息；

d.調(diào)用定位算法，解算待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于最近的初級(jí)定位源閱讀器的大致區(qū)域；

e.得到待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的粗分位置信息；

f.根據(jù)該粗分位置信息，選取離待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)最近的次級(jí)定位源閱讀器，啟動(dòng)次級(jí)定位；

g.收集所有定位參考節(jié)點(diǎn)、待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度信息；

h.調(diào)用定位算法，解算待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于最近的次級(jí)定位源閱讀器的位置信息；

i.得到待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的細(xì)分位置信息，此細(xì)分位置信息為待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的最終位置信息。

采用上述定位系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)提出了一種應(yīng)用于船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物料的定位技術(shù)，極大的提升了零部件全面監(jiān)控的能力，改進(jìn)了船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流的生產(chǎn)效率，節(jié)約了由于物料難以追蹤或丟失所帶來(lái)的成本損失。

2)提出了一種多定位源的協(xié)同定位方法，引入了兩種定位源，針對(duì)其不同的特點(diǎn)提出了粗分、細(xì)分兩種定位模式，在此基礎(chǔ)上采用加權(quán)比較的處理方式，大大提高了定位位置信息的可信度；

3)基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，節(jié)約布線帶來(lái)的人力、物力成本；

4)待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)具備抗金屬、抗腐蝕特點(diǎn)，能夠有效適用于船廠內(nèi)場(chǎng)復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

在本實(shí)施例中，相鄰兩個(gè)所述定位參考節(jié)點(diǎn)之間的間距為1-2米，相鄰兩組所述閱讀器之間的間距為6-8米。

定位參考節(jié)點(diǎn)之間1-2米的間距反映了系統(tǒng)的定位精度，若精度要求不高，可采用其他距離；

相鄰兩組所述閱讀器之間6-8米的間距為RFID閱讀器的有效識(shí)別距離，不可換為其他距離。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述初級(jí)定位源閱讀器可以包括LoRa定位源閱讀器、ZigBee定位源閱讀器和WIA-PA定位源閱讀器。

LoRa定位源具備廣域低功耗、信號(hào)穿透能力強(qiáng)的特性，成本低，適用于公里級(jí)、有遮擋條件下的定位與通信；

Zigbee定位源信號(hào)穿透能力較弱，成本低，適用于開(kāi)闊環(huán)境下的定位與通信；

WIA-PA具備廣域低功耗的特性，成本高，具備我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，適用于對(duì)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化有要求的場(chǎng)合。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述次級(jí)定位源閱讀器為RFID定位源閱讀器，所述定位參考節(jié)點(diǎn)為基于RFID的無(wú)源電子標(biāo)簽。

RFID是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，并支持加密通信，信息傳輸安全可靠。采用RFID的識(shí)別距離較短，可靠的識(shí)別距離在6-8米左右，適合于對(duì)底層基于RFID的電子標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別和定位。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)為基于所述初級(jí)定位源或所述次級(jí)定位源的有源或無(wú)源電子標(biāo)簽。

移動(dòng)待定位節(jié)點(diǎn)為待定位的目標(biāo)，由于被專利擬采用兩級(jí)定位的方式，由粗到細(xì)分別對(duì)待定位節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，因此該節(jié)點(diǎn)必須同時(shí)支持兩級(jí)定位源(初級(jí)和次級(jí))的定位。

實(shí)施例二

如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種面向智能制造的船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流多源協(xié)同定位方法，利用實(shí)施例一所述的面向智能制造的船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流多源協(xié)同定位系統(tǒng)，包括如下步驟：

a.定位開(kāi)始；

b.啟動(dòng)初級(jí)定位；

c.收集所有初級(jí)定位源閱讀器和待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度信息；

d.調(diào)用定位算法，解算待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于最近的初級(jí)定位源閱讀器的大致區(qū)域；

e.得到待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的粗分位置信息；

f.根據(jù)該粗分位置信息，選取離待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)最近的次級(jí)定位源閱讀器，啟動(dòng)次級(jí)定位；

g.收集所有定位參考節(jié)點(diǎn)、待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度信息；

h.調(diào)用定位算法，解算待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于最近的次級(jí)定位源閱讀器的位置信息；

i.得到待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的細(xì)分位置信息，此細(xì)分位置信息為待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的最終位置信息。

其中，所述定位算法可以為RSSI算法或TOA算法。

RSSI是指基于信號(hào)強(qiáng)度的定位算法(Received Signal Strength Indication)，即通過(guò)接收到的信號(hào)強(qiáng)弱測(cè)定信號(hào)點(diǎn)與接收點(diǎn)的距離，進(jìn)而根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行定位計(jì)算的一種定位技術(shù)；

TOA算法是指通過(guò)信號(hào)從待定位節(jié)點(diǎn)到定位源之間傳播的時(shí)間來(lái)確定待定位節(jié)點(diǎn)位置的定位技術(shù)；

RSSI適用于較易受遮擋影響，適用于局域范圍內(nèi)的定位，能夠取得良好的效果；TOA通過(guò)精確授時(shí)獲取信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確時(shí)間，適用于廣域范圍內(nèi)的定位，并且抗遮擋效果較RSSI為優(yōu)。

通過(guò)采用本發(fā)明公開(kāi)的上述技術(shù)方案，得到了如下有益的效果：本發(fā)明實(shí)施例提供的面向智能制造的船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流多源協(xié)同定位系統(tǒng)和方法，引入了兩種定位源，并針對(duì)其兩種定位源不同的特點(diǎn)提出了先粗分定位，再細(xì)分定位的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)船廠內(nèi)場(chǎng)物料進(jìn)行定位追蹤，解決了船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流在工序內(nèi)和工序間轉(zhuǎn)換時(shí)的管理和定位問(wèn)題，極大的提升了零部件全面監(jiān)控的能力，改進(jìn)了船廠內(nèi)場(chǎng)生產(chǎn)物流的生產(chǎn)效率，節(jié)約了由于物料難以追蹤或丟失所帶來(lái)的成本損失；同時(shí)，由于引入多定位源，所以，本系統(tǒng)和方法能夠較好的適應(yīng)船廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境，有效的提高定位精度，解決了目前單一的定位技術(shù)難以在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到有效應(yīng)用的現(xiàn)狀；另外，本系統(tǒng)基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，節(jié)約布線帶來(lái)的人力、物力成本；待定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)具備抗金屬、抗腐蝕特點(diǎn)，能夠有效適用于船廠內(nèi)場(chǎng)復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

本說(shuō)明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可。

本領(lǐng)域人員應(yīng)該理解的是，上述實(shí)施例提供的方法步驟的時(shí)序可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，也可根據(jù)實(shí)際情況并發(fā)進(jìn)行。

上述實(shí)施例涉及的方法中的全部或部分步驟可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)設(shè)備可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)中，用于執(zhí)行上述各實(shí)施例方法所述的全部或部分步驟。所述計(jì)算機(jī)設(shè)備，例如：個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、智能移動(dòng)終端、智能家居設(shè)備、穿戴式智能設(shè)備、車載智能設(shè)備等；所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，例如：RAM、ROM、磁碟、磁帶、光盤、閃存、U盤、移動(dòng)硬盤、存儲(chǔ)卡、記憶棒、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)等。

最后，還需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、商品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、商品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、商品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視本發(fā)明的保護(hù)范圍。