一種基于rfid的單軌運(yùn)輸機(jī)在軌位置感知系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于RFID的單軌運(yùn)輸機(jī)在軌位置感知系統(tǒng)及方法，包括射頻識別讀寫器、射頻識別標(biāo)簽及計算機(jī)，本發(fā)明通過計算機(jī)將映射關(guān)系發(fā)送給讀寫器的微處理器，再由微處理器將其寫入EEPROM存儲器中存儲，微處理器調(diào)用映射關(guān)系，根據(jù)標(biāo)簽信息匹配算法確定在軌運(yùn)輸機(jī)的位置。本發(fā)明使運(yùn)輸機(jī)按照預(yù)定的路線全自動運(yùn)行，降低操作人員的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。
【專利說明】
一種基于RF ID的單軌運(yùn)輸機(jī)在軌位置感知系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及山地果園運(yùn)輸通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于RFID的單軌運(yùn)輸機(jī)在軌位置感知系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國南方水果生產(chǎn)的立地條件多為山地和丘陵，農(nóng)資物料和果品運(yùn)輸以人力為主，生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大。山地水果生產(chǎn)過程中通過機(jī)械化運(yùn)輸提高生產(chǎn)效率、降低勞動強(qiáng)度所帶來的經(jīng)濟(jì)效益日趨體現(xiàn)，促進(jìn)了我國山地果園機(jī)械化運(yùn)輸技術(shù)取得較大的發(fā)展。
[0003]山地果園單軌運(yùn)輸機(jī)因具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)彎半徑小、軌道鋪設(shè)靈活、安裝及操作性能好等優(yōu)點，已在國內(nèi)多處山地果園推廣使用。山地果園蓄電池驅(qū)動單軌運(yùn)輸機(jī)相對于以汽/柴油為動力的單軌運(yùn)輸機(jī)具有更好的靈活性和安全性。該類運(yùn)輸機(jī)可沿山體鋪設(shè)循環(huán)軌道，具有多機(jī)同步運(yùn)行的能力。配合遙控技術(shù)，操作人員可與運(yùn)輸機(jī)分離。但是，山地果園坡度陡、山路曲折迂回、彎曲處密集，僅憑肉眼無法準(zhǔn)確判斷運(yùn)輸機(jī)當(dāng)前的在軌位置，也就不能夠做出準(zhǔn)確的控制。
[0004]交通運(yùn)輸裝備定位一般選用衛(wèi)星定位裝置。在山地果園運(yùn)輸作業(yè)中，軌道鋪設(shè)在山間，普通的定位裝置受地形和植被影響，定位精度約為5?10m，精度偏低；高分辨率的定位裝置受價格因素制約，不適用于山地果園運(yùn)輸機(jī)械。因此，衛(wèi)星定位手段不適宜應(yīng)用于山地果園運(yùn)輸裝備上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，本發(fā)明提供一種基于RFID的單軌運(yùn)輸機(jī)在軌位置感知系統(tǒng)及方法。
[0006]本發(fā)明使山地果園單軌運(yùn)輸機(jī)能夠在運(yùn)動過程中自動感知其在軌位置，讓其按照預(yù)定的路線全自動運(yùn)行，降低操作人員的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。
[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種基于RFID的單軌運(yùn)輸機(jī)在軌位置感知系統(tǒng)，包括
[0009]射頻識別讀寫器:由射頻模塊及控制處理模塊構(gòu)成，安裝在單軌運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭內(nèi)，用于識別軌道的射頻識別標(biāo)簽信息，確定運(yùn)輸機(jī)在軌位置；
[0010]射頻識別標(biāo)簽:安裝在與射頻識別讀寫器同側(cè)的軌道側(cè)；
[0011 ]計算機(jī):用于控制單軌運(yùn)輸機(jī)的行進(jìn)方向，所述計算機(jī)與射頻識別讀寫器連接。
[0012]所述控制處理模塊包括EEPROM存儲器及微處理器，所述EEPROM存儲器用于存儲射頻識別標(biāo)簽與在軌位置的映射關(guān)系，所述微處理器分別與EEPROM存儲器及計算機(jī)相互連接，用于根據(jù)標(biāo)簽信息匹配算法確定在軌運(yùn)輸機(jī)的位置；
[0013]所述射頻模塊包括天線，控制芯片及功率放大電路，所述天線與功率放大電路連接，功率放大電路與控制芯片相互連接，所述控制芯片與微處理器連接。
[0014]軌道由多個單軌連接構(gòu)成，每個單軌貼有射頻識別標(biāo)簽，單軌與射頻識別標(biāo)簽是
——對應(yīng)。
[0015]當(dāng)運(yùn)輸機(jī)在平地時，射頻識別標(biāo)簽的水平中線與射頻識別讀寫器天線的水平中位線處于相同高度。
[0016]—種在軌位置感知系統(tǒng)的匹配方法，包括:
[0017]微處理器調(diào)用標(biāo)簽信息及映射關(guān)系，采用標(biāo)簽信息匹配算法，進(jìn)行檢測；
[0018]所述標(biāo)簽信息匹配算法具體步驟為:
[0019]微處理器設(shè)置兩個指針“Pointer_tag”和“Pointer_locat1n”，且設(shè)置一個初始值為O的容錯計數(shù)器“Lack”，其中“Pointer_tag”指向當(dāng)前標(biāo)簽信息的高8位，“Pointer—locat1n”指向當(dāng)前位置信息的“十”位，“Lack”存儲標(biāo)簽匹配錯誤次數(shù)；
[0020]控制器接收天線識別的標(biāo)簽信息，進(jìn)行標(biāo)簽匹配判斷，匹配成功則繼續(xù)下一個標(biāo)簽檢測，如果不匹配，則修正“P0inter_tag”的值；
[0021 ] 修正后再次進(jìn)行標(biāo)簽匹配判斷，如果匹配成功，則改變“Pointerjocat1n”的值，使其指向該標(biāo)簽對應(yīng)的位置信息；
[0022]存儲該標(biāo)簽信息及該標(biāo)簽信息對應(yīng)的下一個標(biāo)簽信息，以及其對應(yīng)的位置信息。
[0023]所述如果不匹配，則修正“Pointer_tag”的值，具體為，首先從計算機(jī)內(nèi)獲取單軌運(yùn)輸車當(dāng)前運(yùn)行方向，如果上行，則修正Pointer_tag+4，如果下行，則修正Pointer_tag_4 ；修正后再次進(jìn)行標(biāo)簽匹配判斷，如果標(biāo)簽不匹配，則容錯計數(shù)器“Lack”數(shù)值加I，繼續(xù)從運(yùn)行方向?qū)?yīng)的讀取標(biāo)簽的下一個標(biāo)簽信息開始遍歷剩余的標(biāo)簽。
[0024]還包括當(dāng)系統(tǒng)斷電后，再次通電時，以存儲標(biāo)簽信息為起點進(jìn)行標(biāo)簽檢測。
[0025]所述射頻識別標(biāo)簽采用高頻抗金屬射頻識別標(biāo)簽。
[0026]當(dāng)容錯計數(shù)器“Lack”計數(shù)η次后，匹配仍然不成功，則從頭開始遍歷整個標(biāo)簽存儲區(qū)，所述η為用戶設(shè)定的次數(shù)。
[0027]本發(fā)明的有益效果:
[0028]本發(fā)明滿足了山地果園單軌運(yùn)輸機(jī)在運(yùn)行過程總自動感知其在軌位置的要求，為實現(xiàn)運(yùn)輸機(jī)自動到達(dá)指定在軌位置的要求提供技術(shù)基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明射頻識別讀寫器的硬件結(jié)構(gòu)連接圖；
[0030]圖2是本發(fā)明標(biāo)簽與讀寫器安裝軸測示意圖；
[0031 ]圖3是本發(fā)明標(biāo)簽與讀寫器安裝正視圖；
[0032]圖4是本發(fā)明映射關(guān)系的存儲示意圖；
[0033]圖5是本發(fā)明匹配方法的示意圖；
[0034]圖6是本發(fā)明的天線與標(biāo)簽相對位置示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0036]實施例
[0037]如圖1-圖3所示，一種基于RFID的單軌運(yùn)輸機(jī)在軌位置感知系統(tǒng)，包括:
[0038]射頻識別讀寫器4，由射頻模塊及控制處理模塊構(gòu)成，其中射頻模塊工作于13.56MHz頻段，主要包括非接觸式讀寫控制芯片、電源電路、功率放大器及天線等。
[0039 ] 所述控制處理模塊包括EEPROM存儲器、電源、按鍵及微處理器，所述EEPROM用于存儲射頻識別標(biāo)簽3與在軌位置的映射關(guān)系，所述微處理器分別與EEPROM存儲器及計算機(jī)相互連接，用于根據(jù)標(biāo)簽信息匹配算法確定在軌運(yùn)輸機(jī)的位置，按鍵與微處理器連接，用于觸發(fā)微處理器更新映射關(guān)系。
[0040 ]所述射頻模塊包括天線，控制芯片、電源及功率放大電路，所述天線與功率放大電路連接，功率放大電路與控制芯片相互連接，所述控制芯片與微處理器連接。
[0041]計算機(jī)為在軌位置感知系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，用于控制單軌運(yùn)輸機(jī)I的行進(jìn)方向及接收位置信息，所述單軌運(yùn)輸機(jī)還包括拖車5。
[0042]所述射頻識別讀寫器安裝在單軌運(yùn)輸機(jī)I的機(jī)頭內(nèi)側(cè)，面向驅(qū)動輪與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相對的一側(cè)，隨單軌運(yùn)輸機(jī)運(yùn)動而運(yùn)動。通過調(diào)節(jié)螺釘可以調(diào)節(jié)讀寫器天線與標(biāo)簽的距離，為確保有效且實時地采集讀取范圍內(nèi)射頻識別標(biāo)簽的信息，讀寫器天線與射頻識別標(biāo)簽的距離應(yīng)小于5cm，本發(fā)明中讀寫器天線與射頻識別標(biāo)簽的距離設(shè)置為2.8cm，在運(yùn)輸機(jī)位于平地時，射頻識別標(biāo)簽的水平中線與讀寫器天線的水平中位線6處于相同高度。
[0043]所述射頻識別標(biāo)簽選用高頻抗金屬識別標(biāo)簽，按照一定的間隔布置在山地果園的軌道2上，且安裝在與射頻識別讀寫器同側(cè)的軌道側(cè)，每節(jié)軌道貼一個射頻識別標(biāo)簽，將山腳處的第一個標(biāo)簽記為第“O”號標(biāo)簽，其所對應(yīng)的軌道位置記為“O”號位置;將山頂端的最后一個標(biāo)簽記為第“N”號標(biāo)簽，其所對應(yīng)的位置記為“N”號位置。
[0044]射頻識別標(biāo)簽與其對應(yīng)的位置關(guān)系是一一對應(yīng)的映射關(guān)系，每一個標(biāo)簽信息代表唯一的位置關(guān)系，首次運(yùn)行前，需對EEPROM中的映射關(guān)系進(jìn)行初始化，方法為通過計算機(jī)將映射關(guān)系發(fā)送給讀寫器的微控制器，再由微控制器將其寫入EEPROM中存儲。完成初始化的系統(tǒng)在復(fù)位后會先將映射關(guān)系從EEPROM讀入到微控制器的內(nèi)存，以便于在系統(tǒng)工作過程中快速查找標(biāo)簽信息和感知運(yùn)輸機(jī)的在軌位置。
[0045]所述控制處理模塊中，運(yùn)用AT24C08存儲數(shù)據(jù)，儲存的數(shù)據(jù)被分為4個扇區(qū)，每個扇區(qū)有16個頁，每個頁包含16個字節(jié)，既每個扇區(qū)可以存儲256個字節(jié)，4個扇區(qū)合計可存儲1024個字節(jié)的數(shù)據(jù)。標(biāo)簽信息長度為2字節(jié)，位置信息也用2字節(jié)存儲，用以適應(yīng)AT24C08的數(shù)據(jù)連續(xù)寫入/讀取功能。
[0046]如圖4-圖6所示，本系統(tǒng)的工作過程為:
[0047]微處理器調(diào)用標(biāo)簽信息及映射關(guān)系，采用標(biāo)簽信息匹配算法，檢測標(biāo)簽信息；
[0048]微處理器設(shè)置兩個指針“Pointer_tag”和“Pointer_locat1n”，且設(shè)置一個初始值為O的容錯計數(shù)器“Lack”，其中“Pointer_tag”指向當(dāng)前標(biāo)簽信息的高8位，“Pointer—locat1n”指向當(dāng)前位置信息的“十”位，“Lack”存儲標(biāo)簽匹配錯誤次數(shù)；
[0049]檢測標(biāo)簽，檢測到標(biāo)簽信息，是否有相同標(biāo)簽信息，如果相同則存儲相對應(yīng)的位置信息，繼續(xù)進(jìn)行檢測標(biāo)簽；
[0050]如果不同，則從計算機(jī)獲取單軌運(yùn)輸機(jī)當(dāng)前運(yùn)行方向，如果上行，則修正Pointer_tag+4，如果下行，則修正P0inter_tag-4;如果修正后再次進(jìn)行標(biāo)簽匹配判斷，如果標(biāo)簽不匹配，則容錯計數(shù)器“Lack”數(shù)值加I，繼續(xù)從運(yùn)行方向?qū)?yīng)的讀取標(biāo)簽的下一個標(biāo)簽信息開始遍歷剩余的標(biāo)簽，如果標(biāo)簽匹配，則改變“ Pointerjocat1n”的值，使其指向該標(biāo)簽對應(yīng)的位置信息；
[0051 ]當(dāng)容錯計數(shù)器“Lack”計數(shù)η次后，匹配仍然不成功，則從頭開始遍歷整個標(biāo)簽存儲區(qū)，所述η為用戶設(shè)定的次數(shù)。
[0052]存儲該標(biāo)簽信息及該標(biāo)簽信息對應(yīng)的下一個標(biāo)簽信息，以及其對應(yīng)的位置信息。
[0053]當(dāng)系統(tǒng)斷電后，重新上電時，以在微控制器中存儲的位置為起點搜索標(biāo)簽，避免每次啟動都遍歷存儲區(qū)，提高標(biāo)簽信息匹配的效率。
[0054]固定值4是由于相鄰兩個標(biāo)簽的Pointerjag之間相差4個字節(jié)。設(shè)置容錯計數(shù)器就是具有容錯的功能，設(shè)置容錯計數(shù)器的作用是為了加快遍歷的速度，不用每次匹配不成功后遍歷整個存儲區(qū)。當(dāng)容錯計數(shù)器計數(shù)幾次后，匹配不成功，從第O個標(biāo)簽(即從頭)開始遍歷整個存儲區(qū)。當(dāng)計數(shù)器達(dá)到預(yù)設(shè)值后，程序會重新從頭開始遍歷。
[0055]所述容錯機(jī)制與自動糾錯功能，以應(yīng)對當(dāng)系統(tǒng)掉電后，運(yùn)輸機(jī)被人為移動了位置的情況。此時，如果上電后從AT24C08中讀取的當(dāng)前位置信息與實際位置不同，處理方法為設(shè)置容錯計數(shù)器“Lack”，當(dāng)發(fā)生標(biāo)簽變化，且存儲的標(biāo)簽信息與實際信息不匹配時，Lack自增I。本發(fā)明中預(yù)設(shè)當(dāng)出現(xiàn)3次該類情況(Lack = 3)時，微處理器從存儲的第O個標(biāo)簽信息開始遍歷存儲區(qū)，進(jìn)行標(biāo)簽信息匹配。
[0056]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于RFID的單軌運(yùn)輸機(jī)在軌位置感知系統(tǒng)，其特征在于，包括 射頻識別讀寫器:由射頻模塊及控制處理模塊構(gòu)成，安裝在單軌運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭內(nèi)，用于識別軌道的射頻識別標(biāo)簽信息，確定運(yùn)輸機(jī)在軌位置； 射頻識別標(biāo)簽:安裝在與射頻識別讀寫器同側(cè)的軌道側(cè)； 計算機(jī):用于控制單軌運(yùn)輸機(jī)的行進(jìn)方向，所述計算機(jī)與射頻識別讀寫器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在軌位置感知系統(tǒng)，其特征在于，所述控制處理模塊包括EEPROM存儲器及微處理器，所述EEPROM存儲器用于存儲射頻識別標(biāo)簽與在軌位置的映射關(guān)系，所述微處理器分別與EEPROM存儲器及計算機(jī)相互連接，用于根據(jù)標(biāo)簽信息匹配算法確定在軌運(yùn)輸機(jī)的位置； 所述射頻模塊包括天線，控制芯片及功率放大電路，所述天線與功率放大電路連接，功率放大電路與控制芯片相互連接，所述控制芯片與微處理器連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在軌位置感知系統(tǒng)，其特征在于，軌道由多個單軌連接構(gòu)成，每個單軌貼有射頻識別標(biāo)簽，單軌與射頻識別標(biāo)簽是一一對應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在軌位置感知系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)運(yùn)輸機(jī)在平地時，射頻識別標(biāo)簽的水平中線與射頻識別讀寫器天線的水平中位線處于相同高度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在軌位置感知系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻識別標(biāo)簽采用高頻抗金屬射頻識別標(biāo)簽。6.應(yīng)用權(quán)利要求1-5任一項所述的在軌位置感知系統(tǒng)的匹配方法，其特征在于， 微處理器調(diào)用標(biāo)簽信息及映射關(guān)系，采用標(biāo)簽信息匹配算法，進(jìn)行檢測； 所述標(biāo)簽信息匹配算法具體步驟為: 微處理器設(shè)置兩個指針“Pointer_tag”和“Pointer_locat1n”，且設(shè)置一個初始值為O的容錯計數(shù)器“Lack”，其中“Pointer_tag”指向當(dāng)前標(biāo)簽信息的高8位，“Pointer—locat1n”指向當(dāng)前位置信息的“十”位，“Lack”存儲標(biāo)簽匹配錯誤次數(shù)； 控制器接收天線識別的標(biāo)簽信息，進(jìn)行標(biāo)簽匹配判斷，匹配成功則繼續(xù)下一個標(biāo)簽檢測，如果不匹配，則修正“Pointer_tag”的值； 修正后再次進(jìn)行標(biāo)簽匹配判斷，如果匹配成功，則改變“pointer_locat1n”的值，使其指向該標(biāo)簽對應(yīng)的位置信息； 存儲該標(biāo)簽信息及該標(biāo)簽信息對應(yīng)的下一個標(biāo)簽信息，以及其對應(yīng)的位置信息。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的匹配方法，其特征在于，所述如果不匹配，則修正“Pointer_tag”的值，具體為，首先從計算機(jī)內(nèi)獲取單軌運(yùn)輸車當(dāng)前運(yùn)行方向，如果上行，則修正Pointer_tag+4，如果下行，則修正Pointer_tag_4;修正后再次進(jìn)行標(biāo)簽匹配判斷，如果標(biāo)簽不匹配，則容錯計數(shù)器“Lack”數(shù)值加I，繼續(xù)從運(yùn)行方向?qū)?yīng)的讀取標(biāo)簽的下一個標(biāo)簽信息開始遍歷剩余的標(biāo)簽。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)系統(tǒng)斷電后，再次通電時，以存儲標(biāo)簽信息為起點進(jìn)行標(biāo)簽檢測。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，當(dāng)容錯計數(shù)器計數(shù)η次后，匹配仍然不成功，則從頭開始遍歷整個標(biāo)簽存儲區(qū)，所述η為用戶設(shè)定的次數(shù)。
【文檔編號】G06K17/00GK106056181SQ201610565965
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月15日
【發(fā)明人】李震, 洪添勝, 楊洲, 宋淑然, 呂石磊, 吳偉斌, 陳蘇平, 劉岳, 徐培
【申請人】華南農(nóng)業(yè)大學(xué)