[发明专利]一种获取货物状态信息的应急物流管理系统及方法

权利要求书

1.一种获取货物状态信息的应急物流管理系统，其特征在于，包括应急物流管理中心平台、设置有RFID标签的货物和货运车辆，所述货物位于货运车辆上，所述货运车辆上设置有至少三个频段侦测模块、中继模块、GPS定位模块、北斗导航定位模块、WIFI模块、LTE通信模块、RFID阅读器、存储器和中央处理模块，所述货物上设置有微处理芯片、压力传感器和红外传感器，所述应急物流管理中心平台通过LTE通信模块与中央处理模块连接，所述中央处理模块分别与频段侦测模块、中继模块、GPS定位模块、北斗导航定位模块、WIFI模块、LTE通信模块、RFID阅读器和存储器连接，所述LTE通信模块分别与GPS定位模块、北斗导航定位模块、WIFI模块和存储器连接，所述压力传感器、红外传感器分别与微处理芯片连接，所述微处理芯片与中央处理模块进行无线连接。

2.一种包括权利要求1所述系统的获取货物状态信息的应急物流管理方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

(1)应急物流管理中心平台通过LTE通信模块发送需要监控的目标货物信息给中央处理模块；

(2)中央处理模块指令频段侦测模块对货运车辆所处的通信环境进行聚合侦测，并反馈侦测结果给中央处理模块进行判断，并由中央处理模块根据判断结果，指令LTE通信模块在可用频段上进行通信：

(2-1)设定货运车辆上有N个频段侦测模块DT_i，频段侦测模块DT_i将空闲频段错误侦测为被占用状态的概率为P_fa,i，频段侦测模块DT_i自身所具有的讯噪比为snr_i，其中i＝1,2,3,…,N且N≥3；

(2-2)N个频段侦测模块DT_i分别将自身的讯噪比snr_i发送给中继模块，然后中继模块转发频段侦测模块DT_i发送的讯噪比snr_i、中继模块实际接收的讯噪比snr_i,中继给中央处理模块，由中央处理模块根据两次的讯噪比snr_i和snr_i,中继，计算出用于进行聚合的讯噪比SNR_i，并获取讯噪比SNR_i的降序序列{Snr₁,Snr₂,Snr₃,…·,Snr_t}，选择出讯噪比降序序列的第一值Snr₁，其中，t＝1,2,3,…·,N且N≥3，

i＝1,2,3,…,N且N≥3；

(2-3)将讯噪比的第一值Snr₁所对应的频段侦测模块作为参考，分别和N个频段侦测模块的讯噪比Snr_i作差并取绝对值，其差值的绝对值记为γ_i，且令该差值的绝对值γ_i为初始比较值：

γ_i＝|Snr₁-Snr_i|，其中i＝1,2,3,…,N且N≥3；

(2-4)在获取频段侦测模块DT_i的讯噪比SNR_i基础上，计算出各频段侦测模块DT_i分别经过讯噪比贡献加权后所对应的自适应系数δ_i：

δi=1+SNR‾-SNRiSNR‾,]]>

SNR‾=Σi=1Nwi·SNRi,]]>

wi=SNRi1NΣi=1NSNRi,]]>i＝1,2,3,…,N且N≥3；

其中，自适应系数δ_i用来根据中继模块转发的频段侦测模块DT_i的讯噪比SNR_i实现对概率P_fa,i大小的自适应改变，为参与聚合的N个频段侦测模块DT_i讯噪比分别经过加权后的平均值，SNR_i为中继模块转发的第i个频段侦测模块DT_i的讯噪比，w_i为频段侦测模块DT_i所对应的讯噪比SNR_i的贡献系数；

(2-5）计算每个频段侦测模块DT_i自适应后所对应的判断比较值λ_i：

λi=σw2[2Nφ-1(Pfa,i)+N]=σw2[2Nφ-1(δi·Pfa)+N]=σw2[2Nφ-1((1+SNR‾-SNRiSNR‾)·Pfa)+N];]]>

其中，P_fa,i＝δ_i·P_fa，i＝1,2,3,…,N且N≥3；

(2-6)分别将λ₁,λ₂,…,λ₃,λ_N作为第1个、第2个、第3个、…、第N个判断比较值，依次将λ_i与|Snr₁-Snr_j|作差比较，并记获得的对应差值为Δ_ij：

Δ_ij＝λ_i-|Snr₁-Snr_j|，其中，i,j＝1,2,3,…,N且N≥3；

(2-7)根据步骤(2-6)中获取的对应差值Δ_ij，针对每一个判断比较值λ_i选取对应差值Δ_ij≥0时的频段侦测模块DT_j参与聚合侦测；

(2-8)对应于每一个判断比较值λ_i，分别选择步骤(2-7)中确定的频段侦测模块按照以下第一聚合准则和第二聚合准则进行聚合侦测，并获取聚合侦测性能曲线：

第一聚合准则：PD=1-Πi=1N(1-Pda,i),]]>PFA=1-Πi=1N(1-Pfa,i),]]>

第二聚合准则：PD=Πi=1NPda,i,]]>PFA=Πi=1NPfa,i;]]>

其中，P_da,i表示第i个频段侦测模块DT_i正确的将占用频段侦测为占用状态的概率；P_fa,i表示第i个频段侦测模块DT_i将空闲频段错误侦测为占用状态的概率；P_D表示N个频段侦测模块经过聚合后，正确的将占用频段侦测为占用状态的概率；P_FA表示N个频段侦测模块经过聚合后，将空闲频段错误侦测为占用状态的概率；

(2-9)在频段侦测模块DT_i将空闲频段错误侦测为占用状态的概率P_fa确定的条件下，选择正确侦测占用频段为占用状态的概率P_da最高的侦测性能曲线所对应的判断比较值为极优比较值λ_optimal；

(2-10)选取极优比较值λ_optimal所对应的M个聚合频段侦测模块，并自适应地调整所选取的频段侦测模块DT_j将空闲频段错误侦测为占用状态的概率P_fa,j：

P_fa,j＝δ_j·P_fa，j＝1,2,…,M且1≤M≤N；

(2-11)令步骤(2-10)中选取的M个频段侦测模块按照第二聚合准则进行聚合侦测，并对LTE通信模块当前占用的频段空闲情况做出判断：

PD=Πj=1MPda,j,PFA=Πj=1MPfa,j,]]>j＝1,2,…,M且1≤M≤N；

其中，P_da,j表示第j个频段侦测模块DT_j正确的将占用频段侦测为占用状态的概率；P_fa,j表示第j个频段侦测模块DT_j将空闲频段错误侦测为占用状态的概率；P_D表示步骤(2-10)中选取的M个频段侦测模块经过聚合后，正确的将占用频段侦测为占用状态的概率；P_FA表示步骤(2-10)中选取的M个频段侦测模块经过聚合后，将空闲频段错误侦测为占用状态的概率；

(2-111)当频段侦测模块侦测到当前LTE通信模块所处的频段被占用时，则由中央处理模块发送频段切换命令给LTE通信模块，LTE通信模块切换到另一空闲频段上进行通信；

(2-112)当频段侦测模块侦测到当前LTE通信模块所处的频段空闲时，则中央处理模块不作任何处理，LTE通信模块保持在原有频段上进行通信；

(3)货物上的压力传感器和红外传感器分别实时将获取的压力、热辐射数据发送给微处理芯片，并由微处理芯片将压力、热辐射数据转发给中央处理模块进行判断，中央处理模块将判断后货物的标记状态发送至存储器进行存储：

(3-1)当压力数值大于或者等于设定的压力阈值且具有红外数据时，表示目标货物被人动过且受到了严重碰撞，则中央处理模块发送标记状态ξ₁至存储器进行存储；

(3-2)当压力数值大于或者等于设定的压力阈值且没有红外数据时，表示目标货物未被人动过且受到了严重碰撞，则中央处理模块发送标记状态ξ₂至存储器进行存储；

(3-3)当压力数值小于设定的压力阈值且具有红外数据时，表示目标货物被人动过且没有受到严重碰撞，则中央处理模块发送标记状态ξ₃至存储器进行存储；

(3-4)当压力数值小于设定的压力阈值且没有红外数据时，表示目标货物未被人动过且没有受到严重碰撞，则中央处理模块发送标记状态ξ₄至存储器进行存储；

(4)中央处理模块将接收的目前货物标签信息发送给RFID阅读器，由RFID阅读器对货运车辆上的货物进行扫描，并将扫描结果反馈给存储器存储：

(4-1)存储器发送扫描的RFID标签信息给中央处理模块，中央处理模块对存储器发送的RFID标签信息进行判断操作：

(4-11)当RFID阅读器扫面获取的RFID标签信息中含有目标货物的标签信息时，表示目标货物仍然处于货运车辆上，则中央处理模块分别发送定位命令给GPS定位模块、北斗导航定位模块；

(4-12)当RFID阅读器扫面获取的RFID标签信息中未含有目标货物的标签信息时，表示目标货物已经被收货，则中央处理模块发送已收货信息给存储器进行存储；

(5)GPS定位模块和北斗导航定位模块分别执行定位命令，并将获取的定位数据发送给中央处理模块进行判断操作：

(5-1)当中央处理模块未获取到GPS定位数据时，表示GPS定位模块此时不能正常定位，则中央处理模块指令WIFI模块搜索周围WIFI热点信号，并结合搜索到的WIFI热点信号和获取的北斗定位数据进行协作定位操作；

(5-2)当中央处理模块获取到GPS定位数据时，表示GPS定位模块此时能够正常定位，则中央处理模块根据GPS定位数据和北斗定位数据进行协作定位操作；

(6)中央处理模块将步骤(5)中的协作定位数据发送给存储器，并同时由存储器将存储的标记状态、已收货信息和协作定位数据通过LTE通信模块发送给应急物流管理中心平台。