硕士论文基于条形码识别和超声红外定位技术的智能仓储系统研究.doc

单位代码学号分类号硕士学位论文基于条形码射频识别和超声红外定位的智能智能仓储管理系统研究学科、专业：光学工程 研究方向：光学定标申请学位类别：工学硕士申请人：指导教师： 二一五 年 六 月The research of intelligent warehouse management system based on bar code ，radio frequency identification and ultrasonic infrared positioningA Dissertation Submitted to the Graduate School of Henan Universityin partial fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Professional MasterByJune , 2015关于学位论文独创声明和学术诚信承诺本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除文中特别加以说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺：所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为，文责自负。学位申请人(学位论文作者)签名： 201 年 月 日关于学位论文著作权使用授权书 本人经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的作者，本人完全了解并同意河南大学有关保留、使用学位论文的要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(纸质文本和电子文本)以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文(纸质文本和电子文本)。 (涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书) 学位获得者(学位论文作者)签名： 201 年 月 日 学位论文指导教师签名： 201 年 月 日摘 要随着人们生活节奏的加快，竞争的激烈，对市场的准确把握成为企业提升竞争力的重要因素。在企业生态链中，智能仓储管理系统占据着重要地位。传统智能仓储管理系统因存在作业效率低、成本高、反应迟钝的问题不能跟上时代的发展。结合条形码、射频识别和室内定位技术的智能智能仓储管理系统，具有智能化、信息化、自动化的特性，在提高企业物资流转，提高流通效率方面发挥着重要作用。目前市场上仓储管理水平高低不一，既有技术先进的，又有传统的智能仓储管理系统；先进的管理系统购买成本高，实施难度大，而传统的管理系统虽然成本低，但灵活性和时效性差，不能满足对商品信息的实时处理需求。因此需要开发出一套低成本能又满足客户需求的智能仓储管理系统。本课题通过引入条形码技术提高了产品在流通环节中商品识别的速度和准确率，结合射频识别技术使批量产品的处理和数据传递具有更高的效率，室内定位技术为出库配货单的生成，捡货路线的选取提供了依据。通过对原有智能仓储管理系统的调研、记录和分析，对智能仓储管理系统需要解决的问题及其基本功能需求有一个明确的认识。通过对先进技术和管理经验的引进，重新规划仓库布局，优化作业流程，设计数据库和软件系统结构，最终开发出满足客户需求的智能化智能仓储管理系统。智能智能仓储管理系统的实现主要包括硬件系统的和软件系统，其中硬件系统的实现是指仓储设备，电子设备和计算机系统的集成；软件系统的实现主要是指各功能模块的实现。本课题开发出来的智能智能仓储管理系统能够提高系统作业效率、提升仓储周转率、降低库存，从而节省成本、提高销售额、增加企业利润。关键词：智能仓储管理系统，条形码，射频识别，室内定位，数据库，应用软件开发ABSTRACTWith the accelerated pace of life and fierce competition, accurate grasp of the market has become an important factor in enhancing their competitiveness of enterprises . In the chain of enterprise ecosystem , warehousing system occupies an important position. The presence of low work efficiency, high cost, slow, can not keep up with the times and other issues in traditional warehouse management system. Combined with bar code, RFID and indoor positioning technology in the intelligent storage systems, It has the intelligence, automation, informationization features,it plays an important role in improving the flow enterprise material and improving circulation efficiency .Currently on the market management level is high, with advanced technology, and the traditional warehouse management systems; the purchase of advanced management system of high cost,difficult to implement, and the traditional management system is low cost, but the flexibility and timeliness, can not meet the requirement of real-time processing of goods information. Therefore the development of a low cost and can meet the needs of customer in warehouse management system.This problem is solved by the introduction of the bar code technology ,this technology improving the recognition speed and accuracy of product in the circulation of commodities;it allows processing of batch products and transfer of data with higher efficiency by combined with radio frequency identification technology; indoor positioning technology Provided the basis for generating the Outbound distribution list ,selecting the picking route .When the mobile transmitter reaches a predetermined position, transmitter receives an infrared signal sent by the receiver through the infrared sensor, and then transmitter transmit ultrasonic waves to the surrounding, the receiving machine adjacent to the transmitter will be able to receive the ultrasonic signal ,through the background of the computer system will be able to calculate the position information of transmitter particular moment.Through the research, recording and analysis of original storage systems, we have a clear understanding to the questions need to be solved and the basic functional requirements . Through the introduction of advanced technology and management experience, we replaned the layout of warehouse, optimized processes, designed database and software system architecture, ultimately open up a intelligent storage systems to meet customer demand .The realization of the intelligent warehouse system mainly includes the hardware system and software system, the implementation of the hardware system is refers to the integration of storage equipment, electronic equipment and computer system; The realization of the software system is mainly refers to the realization of each function module.Intelligent storage system this subject developed can improve the efficiency of working , improve turnover of storage , reduce inventory, thereby saving costs, increase sales and increase profits.KEY WORDS: warehousing systems, bar code, radio frequency identification, indoor positioning, database,the development of application software 目 录第一章 绪论11.1 智能仓储管理系统研究背景11.2 智能仓储管理系统国内外发展现状11.3 课题研究目的及意义31.3.1 课题研究的目的31.3.2 课题研究的意义31.4 论文主要内容介绍41.5 主要工作4第二章 智能仓储管理系统终端应用研究72.1 条形码技术72.1.1 理论基础72.1.2 条形码系统构成及工作原理92.1.3 条形码技术的优点102.1.4 条形码的应用112.2 射频识别技术112.2.1 理论基础112.2.2系统结构和工作原理122.2.3射频识别技术的应用132.3 室内定位技术132.3.1 理论基础142.3.2 系统结构和工作原理142.3.3 定位技术的主要应用152.4 硬件系统架构162.4.1 仓库设备162.4.2 自动识别系统162.4.3 定位系统172.4.4 系统硬件总体框架182.5 手持终端和条形码扫描引擎192.5.1 基本参数192.5.2 引擎的时序特性232.5.3 SCI串口通信接口232.5.4 SCI串口通信接口信息交互方法242.6 激光条码扫描驱动程序的开发252.6.1 驱动程序和操作系统的关系252.6.2 驱动程序开发环境262.6.3 设备驱动的开发流程26第三章 智能仓储管理系统需求分析273.1 公司现状及存在的问题273.1.1 标准化程度低273.1.2 仓储库存控制失当，仓库布局不合理273.1.3 行业缺少先进的信息管理系统283.2 智能仓储管理系统功能需求28第四章 智能仓储管理系统设计314.1 仓库结构设计324.1.1 设计目的和设计流程324.1.2 货位分配原则324.1.3 货位规划步骤324.1.4 货位规划334.2 作业流程设计334.2.1 配送策略344.2.2 入库作业流程344.2.1 出库作业流程354.2.4 盘点作业流程364.2.5 转储作业流程374.3 系统模块设计384.3.1 权限管理模块394.3.2 基本资料管理模块394.3.3 库存管理模块394.3.4 出入库管理模块394.3.5 表单管理模块404.3.6 查询功能模块404.3.7 后台服务模块404.4、数据库设计404.4.1 实体的属性414.4.2 概念结构设计424.4.3 逻辑结构设计424.4.4 数据库物理设计45第五章 智能智能仓储管理系统的实现495.1 系统软件整体架构495.2 智能仓储管理系统开发环境505.3 智能仓储管理系统的实现505.3.1 登录界面的实现515.3.2 主界面的实现515.3.3 入库界面的实现525.3.4 出库界面的实现535.3.5 库存管理界面的实现535.3.6 查询界面的实现55第六章 总结与展望576.1 总结576.2 展望59参考文献61致 谢63第一章 绪论1.1 智能仓储管理系统研究背景随着经济全球化和信息化的推进，对传统的服装产业带来商机的同时，也面临这严峻的挑战。在顾客方面，伴随着物质资料的丰富，服装已经不再是过去的必需品，而成为时尚潮流的代名词1。在同行竞争方面，服装企业间的竞争越来越激烈。由于生活节奏的加快，人们兴趣爱好及其生活习惯的快速变化，产品生命周期越来越短，使得市场需求越来越难以掌控。智能仓储管理系统是供应链中用于产品存储和及时送达顾客或销售环节的重要部分2。不仅涉及仓库内的作业，从仓库到零售店铺的配送也是智能仓储管理系统的重要组成部分。其中仓库可以认为是专门接收，储存，拣货，整理和发货的物资中转站3。智能仓储管理系统最主要的作用是物资管控和业务流程的调度4。对物资管控的研究过去主要集中在生产环节中对商品种类数量的管控，在零售贸易企业中对不同商品进货数量和类别的控制，对库存滞销商品的统计和处理等问题上。智能仓储管理系统中对作业进行有效的调度可以大大减少作业量，提升作业效率；过去对物资调度问题的研究主要在生产制造方面，旨在缩短产品开发和供应链流程。虽然在智能仓储管理系统中物资管控和作业流程调度的研究还很不够，但随着竞争的加剧，广泛应用于生产作业中的理论也被用于智能仓储管理系统5；因为从本质上说，生产线不同环节的备料也可以视作一个小的仓库；所以对生产系统的研究成果可以被应用到物流，产品供应链等众多领域。但即使如此，毕竟之前的研究不是针对智能仓储管理系统的，一些理论并不适用。1.2 智能仓储管理系统国内外发展现状国外对仓储相关的问题的研究开始于上世纪五十年代，仓储管理的发展阶段可以分为初级阶段、快速发展阶段和成熟阶段。上世纪五六十年代是仓储管理发展的初级阶段，主要借鉴管理科学、工程数学和系统分析的方法和成果；代表性成果有James.M.Apple的“Plant Layout and Material Handling”即“工厂布置与物料搬运”；Moore的“plant design”即“工厂与设计”；Richard Muther的SLP“系统布置设计”和SHA“物料搬运系统分析”等；上世纪七八十年代是仓储管理发展快速发展的阶段，主要借助于计算机辅助布置程序和仿真技术；主要包括GRAFT（位置配置法）、CORELAP（相互关系法）、ALDEP（自动设计法）、PLANET（分析评价法）；Richard Muther的物料搬运分析法；利用图论、专家系统、模糊集理论进行多目标优化；二十世纪九十年代是智能仓储管理系统发展的成熟阶段，主要运用现代制造技术；主要成果包括：FM（S柔性制造系统），CIM（S计算机/现代集成制造系统），RF（射频技术），ERP（企业资源计划），SCM（供应链管理），JIT（准时生产方式）；进行物料搬运和平面布置的研究LVJ。国内仓储管理的研究较国外起步较晚，经上世纪美国物流专家RI Chard Muther和日本仓储专家对物流技术和译注的引入。我国仓储管理和设施迅速发展起来。物流方面的专注开始出现，研究机构也开始对仓储管理进行研究。随着社会经济和电商物流的快速发展，仓储管理技术得到快速发展和进步。近些年，我国在WMS领域的研究取得了一定的成就，出现了一些相对成熟的系统软件，这些系统中主要包括三类：物流配送中心业务系统、整合作业信息的系统和以经营决策为重点的系统。WMS的起源可以追溯到上世纪70年代中期的进销存管理系统，并在此基础上拓展了其他新功能，专业WMS的出现标志着仓储管理进入快速发展阶段；80年代，WMS开始利用仿真技术对复杂系统进行优选，从而进行多目标优化。随着仓储管理技术和设备越来越先进，信息传输和自动化程度也越来越高。WMS普遍采用电子数据交换、条形码、射频等拘束来实现各工序信息的采集、处理、传达和反馈等，以实现仓储全程的管理和控制，甚至可以按事先确定的优先原则来优化仓库空间和作用工序，从而提升作业效率和速度；此外还能提供与实际库存同步变化的准确的库存信息。与国外相比，我国智能仓储管理系统研究起步较晚、基础比较落后，导致了在这一领域的研究较落后的现状。国内市场上传统的WMS依旧占据着主导地位，对于库存信息的掌握滞后，导致高成本的同时又不能实现高效率。为提升WMS效率，众多企业和科研人员对WMS系统进行多方面的研究；主要包括优化流程，无线网络和手持终端，射频标签的运用等。本文在现有研究成果基础上，完善专门针对服装配送中心的智能仓储管理系统。1.3 课题研究目的及意义1.3.1 课题研究的目的本论文的目的就是通过对一家服装企业的智能仓储管理系统进行调研6，明确企业组织机构情况，业务活动情况，协助用户明确系统要求，确定系统边界。其中系统边界是指计算机系统和人工需要完成活动的划分，计算机需要完成的功能就是系统应该实现的功能，最终签订需求确认书。根据需求分析和确定书，按照科学的数据库设计步骤，利用需求分析结果完成数据库的概念结构模型、逻辑结构模型和数据库的物理设计，在此基础上建立数据库。然后根据需求确认书和建立的数据库进行系统结构的设计，主要工作涉及系统整体结构和各功能模块的设计、仓库结构调整，作业流程优化等工作。最后通过编写服务器端应用程序来实现确认书上要求的功能。智能智能仓储管理系统的实现主要包括硬件系统的和软件系统7，其中硬件系统的实现是指仓储设备，电子设备和计算机设备等硬件设施的集成；软件系统的实现主要是指通过应用程序编写来实现需求确认书上的要求的功能。1.3.2 课题研究的意义传统智能仓储管理系统存在部分商品库存过量，部分商品又库存短缺的问题，使得经营效益低下，竞争中处于非常不利地位10；智能智能仓储管理系统集成了条形码扫描识读系统，和室内定位技术以及射频识别技术，可以实现从新产品录入到企业库存文件更新各个环节中的智能识别和采集，提升了作业效率的同时也降低成本。该系统是为仓储管理人员以及作业员提供计算机辅助的系统8，除了能够实现比如出入库，存储，查询等最基本功能外，还能实现库存信息、店铺销售状况的实时监控，库存报警，作业调度等功能。大大提升系统的自动化水平，对企业降低成本，增加利润，提升竞争力具有重要作用9。结合了各种技术和管理方法的智能仓储管理系统在许多方面应具有较原系统更优异的性能，在满足基本作业需求的基础上，能够通过大量数据的分析对顾客偏好进行统计和预测，因此对市场更敏感，能够实时掌握市场变化，并为决策者提供决策依据4。1.4 论文主要内容介绍本论文通过大量的文献调研和对智能仓储管理系统的分析，用条形码和射频识别技术进行商品信息采集，用超声红外室内定位技术作为位置信息采集，通过建立数据库，开发满足智能仓储管理系统需求的应用软件以实现智能智能仓储管理系统的架构。本论文主要分为以下几部分：第一章 ，通过对国内外智能仓储管理系统相关文献的阅读和调研，了解智能仓储相关领域的发展背景和国内外现状，并根据现状确定研究的目标和该研究实际应用意义。第二章 ，对智能智能仓储管理系统用到的具体技术做了简要的概述，从理论基础，结构和工作原理，应用等方面说明了条形码，射频识别和室内定位技术的相关知识，并在此基础上构建智能仓储管理系统的硬件系统。此外着重研究了条形码扫描引擎驱动程序的开发。第三章 ，需求分析通过调研，了解服装零售企业仓储存在的问题和现状，及其对智能仓储管理系统功能的需求。第四章 ，系统设计，针对仓储企业存在的问题和功能需求，设计智能智能仓储管理系统的仓库布局结构，作业流程，系统总体结构和系统的功能模块。第五章 ，系统实现，主要包括硬件的安装调试和应用软件的编程实现需求分析阶段设定的功能目标；硬件系统包括仓储中各种设备的集成安装和调试，软件的实现主要是通过各功能模块的编程来实现。第六章 ，结论和展望，主要对系统运用的技术、具有的功能进行阐述，并对智能仓储管理系统未来的趋势进行展望。1.5 主要工作智能智能仓储管理系统的开发可以分成四个部分：需求分析和建立数据库，应用服务器端应用程序的开发，手持终端应用程序开发，数据库连接JDBC。我在该项目中做了以下工作：（1） 前期主要是通过调研了解服装行业存在的问题和需求，通过和客户的沟通，确认需求确认书，最后根据需求确认书所提出的要求建立数据库；（2） 根据需求分析和建立的数据库进行系统结构、仓库布局和作业流程的设计；（3） 虽然所用手持终端设备中已经具有条形码的驱动程序，但导师为了锻炼我们，使我们学到更多东西，要求我们试着开发出条形码扫描器的驱动程序。在任务分配方面，服务器端应用程序的编写和调试由#和#负责；手持终端应用程序部分由#和#负责；射频识别和定位设备的安装和调试由#和#完成。第二章 智能仓储管理系统终端应用研究在智能智能仓储管理系统中通过运用条形码技术、射频识别技术和室内红外超声定位技术提高了智能智能仓储管理系统作业的效率和准确性，实现了产品数据的实时监控11-13。运用条形码，射频识别和超声红外定位技术实现货物、托盘、叉车、卡车的监控和控制。应用这些技术的智能仓储管理系统广泛应用在如沃尔玛、家乐福、乐购和仓库作业中。智能智能仓储管理系统可以降低运营成本，提高服务质量，进而提升仓库管理水平，增加企业竞争力和经营灵活性。随着先进技术和经验的引入，智能仓储管理系统已经很大程度提高了产品可见性，库存可用性，协调性，进而减少劳动力成本和库存水平。2.1 条形码技术2.1.1 理论基础条形码作为一种用图形代表产品编码的一种手段，在现今比较大的超市和购物中心结账系统中得到广泛应用14。它们的使用领域已经拓展到许多方面，在这些领域中一般被称为自动识别和数据采集。条形码识别技术作为信息采集和核对的手段在供应链中发挥着重要作用。条码系统是由包括计算机，扫描仪等基础硬件设备和支持软件共同组成。条码系统用于自动化数据采集，从而快速准确读取数据，提高效益15。条形码系统在集成了射频识别（RFID）技术后，系统性能得到进一步提升，从而提高自动化水平，优化作业流程16。虽然其他自动识别系统在研究上取得了较大进展，但因为条形码的简单、普遍、低成本的特性限制了这些系统的广泛应用17，由此可以看出条形码的魅力。（1）条形码的分类条形码忽略编码规则，从图形上分类可以分为一维码和二维码，一维码只在一个方向上通过不同反射率的条和空的不同排列代表不同的信息；二维码是在平面空间上排列的，可以是条，也可以是方块，包含更多的信息。从条形码的编码体系分，有定/非定长，连续/非连续，自校验/非自校验等分类方式。几种不同类型的条形码示意图如图2-1（a）和2-1（b）所示：图2-1（a） 几种常见的一维码图2-1（b） 几种常见的二维码（2）条形码的编制条码是一种可以编译出特定形式信息的图形。条码系统可以用变化的平行线间距来表示具体信息，这种条形码称为线性或一维码。我国广泛运用的条形码大多由前缀码，厂商码，商品码和最后一位校验码组成组成。其中前缀码根据地区不同有两位或三位，厂商码有四位或五位，商品码由五位数字唯一标识一种商品，最后一位校验码用来确定前面的数据是否正确。图2-2是中国最常用的EAN-13商品码结构示意图，图中标注了不同部分具有的功能和代表的意义。图2-2 条形码结构组成示意图世界上存在多种编码规则，造就了多种多样的条形码，我国商品广泛应用的条形码是采用欧洲的EAN码，有标准版与缩短版之分。标准版为13位码，缩短版为8位码，是在标准版基础上进行压缩得到的，更省空间，可以在体型较小的商品上使用。2.1.2 条形码系统构成及工作原理条码识别系统主要由条形码标签、生成和打印条码设备、扫描阅读器等部分组成17,18,20。其中条码扫描仪主要由光电系统、译码系统、通信系统和用于处理数据信息的后台服务系统19。条形码阅读器由光学系统，放大整形电路，译码电路和计算机系统等部分组成，其结构如图2-3所示：图2-3 条形码识别系统结构示意图条形码是用图像和符号代表一定的数字或字母，组成条形码的条和空的分布需要通过一定的光学器件来扫描；因为条和空的反射率不同，得到和条形码条和空对应的波形就不同，再经过译码器的解调就能得到条形码所代表的信息19,14。具体信号处理过程如下图2-4所示：图2-4 信号识别过程另外,条形码除了可以用激光扫描识别外，还可以通过摄像头拍摄图像，通过对图像的处理得到条形码所包含的信息21。2.1.3 条形码技术的优点条形码具有许多优异特性使其得到广泛应用，其优点如下8，17,22：可靠性高：键盘人工输入可能因为人为失误造成数据错误，条形码扫描就不会出现这种情况1。数据输入速度快：条形码扫描一个商品往往仅仅需要一两秒时间，而人工输入时就非耗时1。简单易用：简单易用使得条形码技术的应用没有门卡，操作人员不需要特殊培训就能熟练使用，因此应用领域广泛。经济便宜：条形码技术是识别技术领域中制造成本最低的技术，另外使用方便，不需要培训就能运用也是其成本低廉的一个重要因素。灵活实用：条形码技术具有很好的兼容性，他能够和许多系统结合，以实现自动化和信息化，同时又可以在必要的时候人工操作，以弥补其不能发挥作用的领域8。容错性好：条形码都有一定的高度，其实在纵向条形码是没有信息的，他的目的是为了扫描方便，即使条形码有缺陷也能正常工作。2.1.4 条形码的应用由于条形码众多优异的特性，使得条形码应用到社会的各个行业，如在商品贸易、流通、金融、邮电、产品制造、图书情报、医药等领域中的应用8,15,23,24。当一个制造商包装运输产品时，一个独特的识别号码(UID)可以分配给这个盒子。可以通过一个通信系统传送这些信息，零售商在货物到达之前即可获取货物信息。当货物到达最终目的地通过UID扫描，商店可以知道这批货物的来源、内容、和成本。条形码扫描仪是相对成本较低的极其精确的信息采集器，具体的出错率取决于条形码的类型。在销售，仓储管理过程中，条码系统可以提供详细的最新业务信息，加速决策4。例如:畅销的物品可以快速识别并自动重新排序。滞销物品可以被识别，防止库存积压。实时监控销售变动的影响，允许快速移动，使有利可图的货物占据最好的空间。历史数据可用于具有周期性的产品上进行预测，特别是服装领域的应用。在快递或者邮件上贴上条形码，就避免了繁重的分拣工作，通过条形码阅读设备就能实现信息快速采集，以实现自动化管理，使物品能够实时进行数据采集，以便对物品或者货物的监控。生产线上为每个零部件打上标签就能实现产品的质量跟踪和售后服务。2.2 射频识别技术2.2.1 理论基础射频识别技术是一种通过电磁耦合来实现非接触自动识别的技术，他主要由三部分组成，分别是电子标签，读写器，中间件和后台计算机系统组成1。读写器通过电磁耦合与射频标签实现数据传输，进而实现读写器对电子标签的读取或者写入。电子标签是信息存储的载体25，它可以是多种形状和样式，既可以是纽扣，也可以是卡片，把电子标签贴到或者插入物品上，当电子标签处于射频读写器覆盖的范围时，读写器可以读取电子标签上的信息，实现对货物的自动识别和监控26-28。2.2.2系统结构和工作原理射频识别系统的结构主要由电子标签，读写器，中间件三部分组成1,16，电子标签能接收读写器发来的信号，并反馈自身存储的信息，或作为存储器实现从读写器写入信息的功能。读写器：在读写器覆盖区域内的，电子标签就能与读写器形成互感，进而实现信息的非接触读取和写入。中间件：中间件处于读写器和后端计算机系统之间，是数据传输通道，用于沟通前后台设备。系统结构如图2-5所示：图2-5 射频识别系统结构图工作原理1,29，射频识别系统通过射频信号实现阅读器和标签间的数据的传输，阅读器通过天线向四周发射射频信号，当电子标签在阅读器所产生的场内时，标签上的天线因互感产生电流，标签内的芯片就能够利用这些电流发出芯片内的信息；阅读器通过天线接收标签发送到信息，经解码后送到后台计算机系统进行相应处理。阅读器和电子标签结构如图2-6（a）和图2-6（b）所示：图2-6（a） 射频读写器结构图2-6（b） 电子标签结构2.2.3射频识别技术的应用在仓储作业中，如在车辆，作业设备或手持终端安装上射频读写器，就能实现确定当前货位或车辆上的物品信息27,28,23。如给货盘或其他容器装上电子标签就能实现，设备和产品的实时监控，提升管理效率。监视存货变化，提高准确率，实时监控库存状态，省去了繁杂的盘点流程30。特殊领域物品标识和管理，比如消防器材；此外在公共交通领域中的车牌防伪、识别，在高速公路收费站等处设置识读器，就能实现车辆的不停车收费。停车场，仓库，海关等场合出人口安装射频识别设备，就能实现出人口的非接触读取，并将数据传输到后台，实现数据库的自动更新26。应用到门禁系统中，通过射频识别器感应进入人员身上携带的电子标签，当信息比对成功时，相关人员能够正常进入，当没有电子标签或者电子标签信息在数据库中没有存储时，门禁系统用声光系统发出警报。2.3 室内定位技术近些年地图软件中GPS定位31技术改变了我们的生活习惯，这种变化使导航或者搭载导航模块的应用程序在应用市场上广泛传播。全球定位系统（GPS）虽然在室外可以达到了很高的定位性你，但室内定位因为信号弱等因素，在室内的定位性能不能满足应用需求32,33。低成本高精度的室内定位技术尚不完善，我们运用的是结合了超声和红外两种定位技术优点超声红外定位技术，他具有两种技术的优势，同时又弥补了各自的缺陷34。室内定位技术的应用领域主要集中在公共室内设施中，如地铁站、医院、购物中心，仓储，学校以及特殊环境中的定位13,35。室内定位导航系统具有良好的流动性是必要的，以帮助智能仓储管理系统确定叉车或员工的位置。室内定位技术在仓储行业中的应用对优化企业仓储结构和流程，提高作业效率具有重大作用。2.3.1 理论基础室内环境中能够替代GPS的室内定位技术被称为本地定位系统（LPS）12。其中多种技术被应用，例如超声波，红外线定，窄带射频，WiFi，ZigBee，射频识别RFID，超宽带39等。此外，超声因为受多路径影响从而影响了定位精度，而红外LPS存在定位性能会被外部光源退化的原因限制了他的应用2,35。但超声和红外技术的结合能够提供测距精度高但非视距（NLOS）条件下的定位服务。超声波和红外线技术的结合使得他们的缺陷得以弥补34。超声波测距分为三步12,34：（a）发射机广播一个超声波信号，（b）接收机接收信号并记录他们的到达时间，（c）两者之间的距离即为时差和波速的乘积。相对于其他遥感技术，如磁，射频，激光，红外线等，超声波是一种经济有效、精确可靠的定位技术。到目前为止，超声波定位系统（UPS）近年来已经吸引了很多的关注，并已在制造厂，仓库，机场，商场，医院，水下，等领域得到了广泛应用，以实现定位和跟踪能力34。2.3.2 系统结构和工作原理室内定位技术发展多年后的今天，已经存在许多室内定位技术供选择。红外超声系统结合了红外定位和超声定位两种技术，利用三边测距原理实现目标的定位，避免了各自技术的缺陷，提升定位性能12,33。超声红外室内定位技术由发射机和接收机及其计算机系统组成34。其中接收机带有超声波传感模块和红外发射模块，发射机既有红外传感模块又有超声发生器。在此系统中，用接收机(参考节点)和发射机(移动节点)测量超声波脉冲和红外脉冲传播时间。通过测量因波速不同的时间延迟，因为红外线作为光传播时间可以忽略不计，信标和接收机之间的距离可以通过声速和时间延迟的乘积得到。信标代表一个参考节点，当广播信号覆盖范围足够时36，用户手持或者安装在叉车等设备上的接收机作为移动节点，根据接收到的信号强度和时间就能确定接收机的位置。在对信号进行译码和