[发明专利]一种实时获取货物当前位置的物流管理系统及方法

摘要

本发明涉及一种实时获取货物当前位置的物流管理系统及方法，包括物流管理中心平台、货运车辆、GPS定位模块、LTE通信模块、中央处理模块、RFID阅读器以及存储有货物RFID标签信息的存储模块，GPS定位模块分别与LTE通信模块、中央处理模块连接，LTE通信模块、RFID阅读器分别与中央处理模块连接，GPS定位模块、LTE通信模块、RFID阅读器、存储模块和中央处理模块分别设置在货运车辆上。物流管理中心平台转发货物查询命令给中央处理模块；中央处理模块判断后，命令GPS定位模块、RFID阅读器分别执行定位和扫描；定位后的位置信息和货物状态发送给物流管理中心平台，供客户实时获取货物的当前位置。

主权项

一种实时获取货物当前位置的方法，包括实时获取货物当前位置的物流管理系统，用于对设有有源RFID标签的货物位置进行查询，物流管理系统包括物流管理中心平台、货运车辆、GPS定位模块、LTE通信模块、中央处理模块、RFID阅读器以及存储有货物RFID标签信息的存储模块，GPS定位模块分别与LTE通信模块、中央处理模块连接，LTE通信模块、RFID阅读器分别与中央处理模块连接，GPS定位模块、LTE通信模块、RFID阅读器、存储模块以及中央处理模块分别设置在货运车辆上；其特征在于，所述实时获取货物当前位置的方法包括如下步骤：(1)客户发送需要查询的目标货物信息给物流管理中心平台，并由物流管理中心平台接收、转发客户发送的目标货物信息给LTE通信模块；(2)LTE通信模块接收物流管理中心平台发送的目标货物信息，并将目标货物信息发送给中央处理模块；(3)中央处理模块接收LTE通信模块发送的目标货物信息，发送扫描命令给RFID阅读器；(4)RFID阅读器接收、执行中央处理模块发送的扫描命令，对货运车辆上货物的RFID标签进行扫描，并将扫描的RFID标签信息发送给存储模块；(5)存储模块接收RFID阅读器发送的RFID标签信息，并与已经存储的初始RFID标签信息一起发送给中央处理模块，其中初始RFID标签信息为货运车辆上所有货物的RFID标签信息；(6)中央处理模块对步骤(5)中的初始RFID标签信息、RFID阅读器发送的RFID标签信息进行比对、判断：(6‑1)当初始RFID标签信息与RFID阅读器发送的RFID标签信息比对完全一致时，表示货运车辆上的货物均没有被收货，目标货物在货运车辆上仍旧处于未收货状态，则中央处理模块发送定位命令给GPS定位模块；(6‑2)当初始RFID标签信息与RFID阅读器发送的RFID标签信息比对不完全一致时，表示货运车辆上有的货物已经被收货，则查找出不一致的RFID标签信息，并将查找出的RFID标签信息与目标货物的RFID标签比对、判断：如果查找出的RFID标签信息含有目标货物的RFID标签信息时，表示在该货运车辆上的目标货物已经被收货，则返回目标货物已收件状态信息给LTE通信模块；如果查找出的RFID标签信息中未含有目标货物的RFID标签信息时，则返回无目标货物信息给LTE通信模块；(7)GPS定位模块接收、执行中央处理模块发送的定位命令，并采用以下方法进行定位：(7‑1)根据t‑Δt时刻的定位数据，计算当前t时刻的前置定位数据估计值前置定位数据估计误差前置定位数据估计误差与其转置矩阵乘积的均值Xt-^=M·Xt-1^·Pt-^=M·Pt-1-^·MT+Qt,]]>Et-=Xt-Xt-^,EEt-,Et-T=E(Et-·Et-T),]]>其中，M=100Δt00000100Δt00000100Δt000001000000001000000001000000001Δt00000000,]]>Qt=10-4I3×303×30003×3103I3×300001050000102,]]>I3×3=100010001,03×3=000000000,]]>其中，Xt为GPS定位模块在t时刻的真实定位数据值，为GPS定位模块在t时刻的前置定位数据估计值，为GPS定位模块在t‑1时刻的后置定位数据估计值，为GPS定位模块在t时刻的前置定位数据估计误差与其转置矩阵乘积的均值，为GPS定位模块在t‑1时刻的后置定位数据估计误差与其转置矩阵乘积的均值，M为马尔科夫矩阵，Δt表示两次定位时刻t‑Δt与t的时间间隔，Qt表示在t时刻的过程噪声误差；(7‑2)建立观测变量的量测方程，计算观测变量在t时刻的前置定位数据估计值Zt-^=ht(Xt-^)+m1t,]]>h=[μ1,μ2,...,μn,μ1′,μ2′,...,μn′]T=||ris-ru||+δtu+ϵμi,]]>μi′=||(ris-ru)T·(Vis-Vu)||/||ris-ru||+δtu+ϵμi;]]>m1t=12Σp2ntep·(Xt-Xt-^)T·H2tp·(Xt-Xt-^),]]>其中，表示t时刻的测量值ht中的第p个函数在处的二阶导数，xj、xl分别为状态量Xt中的任意两个元素，p∈[1,2nt]，为卫星的位置矢量，为卫星的速度矢量，为卫星的伪距测量误差，n为卫星的个数，且n≥4，i∈[1,n]，ep为2nt维单位矩阵中第p列向量，nt为t时刻的卫星个数，δtu表示钟差；(7‑3)计算扩增矩阵Kt：Kt=(Pt-^·H1tT+12(Xt-Xt-^)·m1t′)H1t·Pt-1-^H1tT+Rt+12H1t·(Xt-Xt-^)·m1t′+12m1t·(Xt-Xt-^)·H1t+Σp,q14(((Xt-Xt-^))T·H2tp·Pt-^·H2tq·(Xt-Xt-^))·ep·eq′-1]]>其中，表示t时刻的测量值ht在处的一阶导数，表示t时刻的测量值ht中的第q个函数在处的二阶导数，vt表示测量噪声矩阵；(7‑4)根据步骤(7‑1)～(7‑3)中已经获得的以及扩增矩阵Kt，计算当前t时刻的前置定位数据估计误差的协方差矩阵Pt：Pt=(I-Kt·ht(Xt-^))·EEt-,Et-T;]]>(7‑5)计算GPS定位模块在t时刻的后置定位数据估计误差Et与其转置矩阵乘积的均值Et=Xt-Xt^,]]>EEt,EtT=E(Et·EtT),]]>E(Et·EtT)=diag((I-KtH1t)·Pt-^·(I-KtH1t)T)·Xt^=Xt-^+Kt(Zt-Zt-^),]]>其中，diag(·)表示对矩阵作对角化处理，为t时刻的GPS定位模块的后置定位数据估计值，I为单位矩阵，Zt为观测变量的真实值，Kt为扩增矩阵；(7‑6)根据步骤(7‑4)、(7‑5)中获得的Pt、进行判断，并确定GPS定位模块在当前t时刻的定位结果pt：当时，则令pt＝Pt；当时，则令(7‑7)在GPS定位的总时间T内，重复所述步骤(7‑1)至步骤(7‑6)，得到N个定位点数据(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、…、(xN,yN,zN)，并计算所获N个定位点数据的平均值x‾=1NΣk=1Nxk,y‾=1NΣk=1Nyk,z‾=1NΣk=1Nzk,]]>N＝(T‑t)/Δt，其中，T为GPS定位的总时间，t表示作为第一次GPS定位的时刻，Δt表示两次连续定位时刻的时间间隔；(7‑8)根据步骤(7‑7)中分别得到的定位点数据(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、…、(xN,yN,zN)以及步骤(7‑7)中定位点数据的平均值计算每一个定位点数据的误差(Δx1,Δy1,Δz1)、(Δx2,Δy2,Δz2)、…、(ΔxN,ΔyN，ΔzN)：x1-x‾=Δx1y1-y‾=Δy1z1-z‾=Δz1,x2-x‾=Δx2y2-y‾=Δy2z2-z‾=Δz2,...,xN-x‾=ΔxNyN-y‾=ΔyNzN-z‾=ΔzN;]]>(7‑9)根据步骤(7‑8)中计算得到的每一个定位点数据的误差，计算定位点数据的平均误差(Δx,Δy,Δz)：Δx=1NΣk=1NΔxk,Δy=1NΣk=1NΔyk,Δz=1NΣk=1NΔzk;]]>(7‑10)根据步骤(7‑9)中计算的定位点数据的平均误差(Δx,Δy,Δz)，计算待定位点的实际坐标(x,y,z)，并将获取的当前位置信息(x,y,z)发送给LTE通信模块，其中：x=x‾+Δx,y=y‾+Δy,z=z‾+Δz;]]>(8)LTE通信模块接收中央处理模块返回的目标货物已收件状态信息或无目标货物信息或GPS定位模块发送的当前位置信息(x,y,z)，并将目标货物已收件状态信息或无目标货物信息或当前位置信息(x,y,z)发送给物流管理中心平台；(9)物流管理中心平台接收LTE通信模块发送的目标货物已收件状态信息或无目标货物信息或当前位置信息(x,y,z)，并将目标货物已收件状态信息或无目标货物信息或当前位置信息(x,y,z)提供给客户。