一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備定位方法及系統(tǒng)與流程
1.本發(fā)明涉及電子信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備定位方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
2.傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備管理通常采用施工人員經(jīng)驗(yàn)判斷，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等方式，或者利用基于gps定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備定位跟蹤。目前最廣泛使用的gps定位技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)精度在幾十米范圍內(nèi)的定位，而這項(xiàng)技術(shù)的弊端在于如果是在隧道或者室內(nèi)衛(wèi)星信號(hào)被遮擋的情況下，很難實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。
3.在高強(qiáng)度的設(shè)備使用過(guò)程中，對(duì)于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜的建筑物而言，眾多因素的影響使得對(duì)室內(nèi)定位技術(shù)的要求將高于普通的室外定位。室內(nèi)物體的遮擋可能會(huì)造成信號(hào)強(qiáng)度的衰減；信號(hào)在不同物體之間的反射、折射也會(huì)對(duì)定位精度造成很大影響；信號(hào)在遇到建筑物時(shí)其內(nèi)部材料對(duì)信號(hào)路徑的損耗也是需要考慮的。
4.因此，急需一種能夠在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)定位的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
5.針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備定位方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境導(dǎo)致的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)設(shè)備定位不準(zhǔn)的技術(shù)問(wèn)題。
6.一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備定位方法，其特征在于，包括：獲取樣本集，所述樣本集包括設(shè)備基本信息、倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域地圖、入庫(kù)規(guī)則，其中，設(shè)備基本信息包括設(shè)備位置、設(shè)備區(qū)域；采用歐式距離計(jì)算任意設(shè)備位置與設(shè)備所在倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域位置之間的距離，得到歐式距離分布；根據(jù)歐式距離分布、倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域及設(shè)備位置，構(gòu)建推理識(shí)別網(wǎng)絡(luò)的約束條件和規(guī)則；基于所述約束條件和規(guī)則，構(gòu)建所有設(shè)備區(qū)域的推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；根據(jù)所述推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)計(jì)算每個(gè)設(shè)備所在位置的置信度，輸出置信度最高的設(shè)備的位置信息；將所述位置信息作為設(shè)備的目標(biāo)定位信息進(jìn)行輸出。
7.在一個(gè)實(shí)施例中，獲取樣本集步驟之前，還包括：建立倉(cāng)庫(kù)內(nèi)設(shè)備的定位坐標(biāo)合集，確定設(shè)備區(qū)域；采集設(shè)備的射頻信號(hào)，根據(jù)預(yù)設(shè)的lora組網(wǎng)系統(tǒng)計(jì)算所述射頻信號(hào)的rssi值；采用預(yù)設(shè)的室內(nèi)測(cè)距模型對(duì)rssi值進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，得到設(shè)備的初始位置；采用三角質(zhì)心對(duì)所述初始位置進(jìn)行誤差處理，得到修正位置作為設(shè)備位置。
8.在一個(gè)實(shí)施例中，獲取樣本集步驟之前，還包括：將所述設(shè)備區(qū)域和所述設(shè)備區(qū)域組合得到設(shè)備基本信息；獲取倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域地圖和入庫(kù)規(guī)則，并與所述設(shè)備基本信息組合得到樣本集。
9.在一個(gè)實(shí)施例中，所述建立倉(cāng)庫(kù)內(nèi)設(shè)備的定位坐標(biāo)合集，確定設(shè)備區(qū)域步驟，包括：實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備的作業(yè)狀態(tài)，所述作業(yè)狀態(tài)包括入庫(kù)作業(yè)、在庫(kù)作業(yè)、出庫(kù)作業(yè)；當(dāng)設(shè)備處于在庫(kù)狀態(tài)時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)周期分別獲取設(shè)備的rtk定位坐標(biāo)和uwb定位坐標(biāo)，并獲取每個(gè)rtk
定位坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的rtk定位差分值；判斷每個(gè)周期對(duì)應(yīng)的rtk定位差分值與預(yù)設(shè)值的大小，若某一周期對(duì)應(yīng)的rtk定位差分值大于或等于預(yù)設(shè)值，則選取該rtk定位差分值對(duì)應(yīng)的rtk定位坐標(biāo)，否則，選取該rtk定位差分值對(duì)應(yīng)周期的uwb定位坐標(biāo)，根據(jù)選取的rtk定位坐標(biāo)和uwb定位坐標(biāo)生成設(shè)備的定位坐標(biāo)集合；根據(jù)所述定位坐標(biāo)集合計(jì)算設(shè)備的定位坐標(biāo)，根據(jù)所述設(shè)備的定位坐標(biāo)確定設(shè)備區(qū)域。
10.在一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)的室內(nèi)測(cè)距模型為無(wú)線信號(hào)傳播損耗模型。
11.在一個(gè)實(shí)施例中，采用三角質(zhì)心對(duì)所述初始位置進(jìn)行誤差處理，得到修正位置作為設(shè)備位置步驟，包括：采用設(shè)備攜帶的lora模塊中的rssi定位技術(shù)測(cè)出所述初始位置的三個(gè)參考點(diǎn)；基于所述參考點(diǎn)，根據(jù)三角質(zhì)心進(jìn)行誤差處理得到設(shè)備的修改位置，并將所述修正位置作為設(shè)備位置。
12.在一個(gè)實(shí)施例中，基于所述約束條件和規(guī)則，構(gòu)建所有設(shè)備區(qū)域的推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)步驟，包括：基于所述約束條件和規(guī)則，采用馬爾可夫鏈對(duì)設(shè)備狀態(tài)的轉(zhuǎn)移進(jìn)行逐一預(yù)測(cè)，完成設(shè)備位置的空間預(yù)測(cè)；基于所述空間預(yù)測(cè)，構(gòu)建設(shè)備區(qū)域的推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
13.一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備定位系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集獲取模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊，其中：所述數(shù)據(jù)采集獲取模塊，包括主控電路、rtk電路、rfid電路、rssi電路、uwb電路和lora射頻電路，各電路之間采用電連接；所述數(shù)據(jù)采集獲取模塊用于，獲取樣本集；所述數(shù)據(jù)處理模塊用于，采用歐式距離計(jì)算任意設(shè)備位置與設(shè)備所在倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域位置之間的距離，得到歐式距離分布；根據(jù)歐式距離分布、倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域及設(shè)備位置，構(gòu)建推理識(shí)別網(wǎng)絡(luò)的約束條件和規(guī)則；基于所述約束條件和規(guī)則，構(gòu)建所有設(shè)備區(qū)域的推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；根據(jù)所述推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)計(jì)算每個(gè)設(shè)備所在位置的置信度，輸出置信度最高的設(shè)備的位置信息；所述數(shù)據(jù)輸出模塊用于，將所述位置信息作為設(shè)備的目標(biāo)定位信息進(jìn)行輸出。
14.一種設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述各個(gè)實(shí)施例中所述的一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備定位方法的步驟。
15.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述各個(gè)實(shí)施例中所述的一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備定位方法的步驟。
16.由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益技術(shù)效果如下：
17.本發(fā)明通過(guò)結(jié)合設(shè)備基本信息、倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域地圖、入庫(kù)規(guī)則，采用知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的方式，基于歐式距離計(jì)算構(gòu)件設(shè)備區(qū)域的推理網(wǎng)絡(luò)的約束條件和規(guī)則，進(jìn)一步構(gòu)件推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)置信度輸出位置信息，最終得到設(shè)備的目標(biāo)定位，通過(guò)有限數(shù)據(jù)的充分利用得到推理設(shè)備位置的參數(shù)修正，進(jìn)而在內(nèi)部進(jìn)行精細(xì)化推理，識(shí)別出設(shè)備位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)設(shè)備的高精度實(shí)時(shí)定位，提高對(duì)于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜的建筑物中的設(shè)備定位精度。
附圖說(shuō)明
18.為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單介紹。在所有附圖中，類(lèi)似的元件或部分一般由類(lèi)似的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。附圖中，各元件或部分并不一定按照實(shí)際的比例繪制。
19.圖1為一個(gè)實(shí)施例中一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備定位方法的流程示意圖；
20.圖2為一個(gè)實(shí)施例中獲取設(shè)備位置和設(shè)備區(qū)域的流程示意圖；
21.圖3為另一個(gè)實(shí)施例中一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備定位方法的流程示意圖；
22.圖4為圖3所示方法中數(shù)據(jù)預(yù)處理的流程圖；
23.圖5為一個(gè)實(shí)施例中一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
24.圖6為圖5所示系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集獲取模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
25.圖7為一種計(jì)算機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
26.下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
27.需要注意的是，除非另有說(shuō)明，本技術(shù)使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。
28.下面對(duì)文中提到的英文簡(jiǎn)稱(chēng)進(jìn)行解釋?zhuān)簎wb(ultra wide band，超寬帶)技術(shù)是一種無(wú)線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，沖激脈沖具有很高的定位精度。lora(long range radio，遠(yuǎn)距離無(wú)線電)在同樣的功耗條件下比其他無(wú)線方式傳播的距離更遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)了低功耗和遠(yuǎn)距離的統(tǒng)一，它在同樣的功耗下比傳統(tǒng)的無(wú)線射頻通信距離擴(kuò)大3-5倍。rfid(radio frequency identification,射頻識(shí)別)是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過(guò)無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無(wú)線射頻方式對(duì)記錄媒體(電子標(biāo)簽或射頻卡)進(jìn)行讀寫(xiě)，從而達(dá)到識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的。rtk(real-time kinematic，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài))載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)量站載波相位觀測(cè)量的差分方法，將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給用戶(hù)接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。rssi(received signal strength indication)定位是目前常用的無(wú)線定位技術(shù)的方式，根據(jù)rssi接收的信號(hào)強(qiáng)度指示，離信號(hào)源越近信號(hào)強(qiáng)度越大，離信號(hào)源越遠(yuǎn)信號(hào)強(qiáng)度越弱，可以得到信號(hào)強(qiáng)度與距離之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。
29.在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，提供了一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備定位方法，包括如下步驟：
30.s1獲取樣本集，樣本集包括設(shè)備基本信息、倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域地圖、入庫(kù)規(guī)則，其中，設(shè)備基本信息包括設(shè)備位置、設(shè)備區(qū)域。
31.具體地，設(shè)備基本信息為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域地圖、入庫(kù)規(guī)則為知識(shí)驅(qū)動(dòng)。
32.在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟s1之前還包括：s01建立倉(cāng)庫(kù)內(nèi)設(shè)備的定位坐標(biāo)合集，確定設(shè)備區(qū)域；s02采集設(shè)備的射頻信號(hào)，根據(jù)預(yù)設(shè)的lora組網(wǎng)系統(tǒng)計(jì)算射頻信號(hào)的rssi值；s03采用預(yù)設(shè)的室內(nèi)測(cè)距模型對(duì)rssi值進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，得到設(shè)備的初始位置；s04采用三角質(zhì)心對(duì)初始位置進(jìn)行誤差處理，得到修正位置作為設(shè)備位置。具體地，步驟s02中的預(yù)設(shè)的lora組網(wǎng)系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù)，而獲取射頻信號(hào)是計(jì)算位置信息的一種方法，得到一個(gè)可以計(jì)算rssi值得組網(wǎng)系統(tǒng)，從而計(jì)算出rssi值(即信號(hào)強(qiáng)弱值)。在s03中，目前無(wú)線信號(hào)傳播損耗模型中信號(hào)強(qiáng)度與距離之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為：
[0033][0034]
這里p(d)是距離信號(hào)源相距為d的rssi值，n為路徑損耗指數(shù)，表明路徑損耗隨距離增加的速率，這項(xiàng)參數(shù)由環(huán)境因素決定，ε為誤差項(xiàng)。為了簡(jiǎn)化模型，忽略掉誤差項(xiàng)，同時(shí)p(d0)取d0＝1時(shí)候的值，可以得到簡(jiǎn)化的模型公式：
[0035]
p(d)＝c-10nlg(d)
[0036]
這時(shí)公式里只有一個(gè)未知參數(shù)n，為了使該模型優(yōu)化，利用算數(shù)平均法，將多次測(cè)得的c即的值取平均，得：
[0037][0038]
然后解出
[0039][0040]
多次取d值，算出n的平均值
[0041][0042]
通過(guò)室內(nèi)測(cè)距模型將rssi值轉(zhuǎn)換為位置值。
[0043]
在第s04步中，步驟s03計(jì)算的位置值存在誤差的可能，因此利用lora模塊的rssi測(cè)出的到三個(gè)參考點(diǎn)的距離不能相交于一點(diǎn)，且可測(cè)得的參考點(diǎn)到被測(cè)點(diǎn)的距離。這時(shí)以測(cè)得的三個(gè)距離值為半徑畫(huà)圓，可以得到三個(gè)交點(diǎn)。它們構(gòu)成的三角形的質(zhì)心位置可以近似為被測(cè)點(diǎn)的真實(shí)位置，即為修正位置。
[0044]
在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟s01包括：實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備的作業(yè)狀態(tài)，作業(yè)狀態(tài)包括入庫(kù)作業(yè)、在庫(kù)作業(yè)、出庫(kù)作業(yè)；當(dāng)設(shè)備處于在庫(kù)狀態(tài)時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)周期分別獲取設(shè)備的rtk定位坐標(biāo)和uwb定位坐標(biāo)，并獲取每個(gè)rtk定位坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的rtk定位差分值；判斷每個(gè)周期對(duì)應(yīng)的rtk定位差分值與預(yù)設(shè)值的大小，若某一周期對(duì)應(yīng)的rtk定位差分值大于或等于預(yù)設(shè)值，則選取該rtk定位差分值對(duì)應(yīng)的rtk定位坐標(biāo)，否則，選取該rtk定位差分值對(duì)應(yīng)周期的uwb定位坐標(biāo)，根據(jù)選取的rtk定位坐標(biāo)和uwb定位坐標(biāo)生成設(shè)備的定位坐標(biāo)集合；根據(jù)定位坐標(biāo)集合計(jì)算設(shè)備的定位坐標(biāo)，根據(jù)設(shè)備的定位坐標(biāo)確定設(shè)備區(qū)域。具體地，預(yù)設(shè)周期是檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)的預(yù)設(shè)周期，可以根據(jù)檢測(cè)需要設(shè)定合適的時(shí)間間隔作為檢測(cè)的周期。
[0045]
在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟s03中的預(yù)設(shè)的室內(nèi)測(cè)距模型為無(wú)線信號(hào)傳播損耗模型。
[0046]
在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟s04包括：采用設(shè)備攜帶的lora模塊中的rssi定位技術(shù)測(cè)出初始位置的三個(gè)參考點(diǎn)；基于參考點(diǎn)，根據(jù)三角質(zhì)心進(jìn)行誤差處理得到設(shè)備的修改位置，并將修正位置作為設(shè)備位置。
[0047]
在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟s1之前還包括：將設(shè)備區(qū)域和設(shè)備區(qū)域組合得到設(shè)備基本信息；獲取倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域地圖和入庫(kù)規(guī)則，并與設(shè)備基本信息組合得到樣本集。
[0048]
s2采用歐式距離計(jì)算任意設(shè)備位置與設(shè)備所在倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域位置之間的距離，得到歐式距離分布。
[0049]
具體地，使用歐式距離計(jì)算任意設(shè)備位置與倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域所屬位置之間的距離；即檢測(cè)的設(shè)備位置與該設(shè)備在倉(cāng)庫(kù)中的歸屬地之間的距離。
[0050]
s3根據(jù)歐式距離分布、倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域及設(shè)備位置，構(gòu)建推理識(shí)別網(wǎng)絡(luò)的約束條件和規(guī)則。
[0051]
具體地，約束條件和規(guī)則具體要以設(shè)備的性能和倉(cāng)庫(kù)的特點(diǎn)來(lái)建立，以易燃物品為例，需要放置在倉(cāng)庫(kù)的陰涼干燥處，與高溫和易爆物品分開(kāi)放置，所有設(shè)備的屬性和規(guī)則應(yīng)該在步驟s1中輸入，自動(dòng)生成所有設(shè)備的規(guī)則庫(kù)。
[0052]
s4基于約束條件和規(guī)則，構(gòu)建所有設(shè)備區(qū)域的推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0053]
具體地，為采用馬爾科夫鏈的位置空間預(yù)測(cè)。
[0054]
在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟s4包括：基于約束條件和規(guī)則，采用馬爾可夫鏈對(duì)設(shè)備狀態(tài)的轉(zhuǎn)移進(jìn)行逐一預(yù)測(cè)，完成設(shè)備位置的空間預(yù)測(cè)；基于空間預(yù)測(cè)，構(gòu)建設(shè)備區(qū)域的推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0055]
具體地，馬爾科夫鏈，是離散的時(shí)間隨機(jī)過(guò)程。如果當(dāng)前狀態(tài)已經(jīng)知道了，未來(lái)的狀態(tài)只與當(dāng)前狀態(tài)有關(guān)，與之前的狀態(tài)是無(wú)關(guān)的，即過(guò)去的信息對(duì)于未來(lái)所做的決策是不產(chǎn)生影響的。在馬爾科夫鏈里，會(huì)發(fā)生從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，并且每次從前一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到后一個(gè)狀態(tài)會(huì)存在一個(gè)概率，這個(gè)概率就是轉(zhuǎn)移概率。
[0056]
用{xn,n∈t}表示馬爾科夫過(guò)程，t是離散時(shí)間的集合，表達(dá)式t＝{0,1,2,
…
}，t所對(duì)應(yīng)的xn的可能取值是全體的狀態(tài)空間。
[0057]
i＝{i1,i2,
…
}
[0058]
設(shè)有隨機(jī)過(guò)程{xn,n∈t},若對(duì)于任意的整數(shù)n∈t和任意的i1,i2,
…in+1
∈i,條件概率滿(mǎn)足
[0059]
p{x
n+1
＝i
n+1
|xn＝in}＝p{x
n+1
＝i
n+1
|x1＝i1,x2＝i2,
…
xn＝in}
[0060]
則稱(chēng){xn,n∈t}為馬爾科夫鏈，上述等式是馬爾科夫鏈的馬氏性(或無(wú)后效性)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。一階馬爾可夫鏈的統(tǒng)計(jì)特性完全由條件概率p{x
n+1
＝i
n+1
|xn＝in}所決定。
[0061]
一階馬爾可夫鏈意味著只有當(dāng)前狀態(tài)影響下一狀態(tài)的選擇。二階馬爾科夫鏈將意味著當(dāng)前狀態(tài)和此前最后一個(gè)狀態(tài)影響下一個(gè)事件的選擇。k階馬爾可夫鏈將指示該序列中的當(dāng)前狀態(tài)和此前最后(k-1)個(gè)狀態(tài)影響下一狀態(tài)的選擇。
[0062][0063]
空間轉(zhuǎn)移k階馬爾可夫鏈將個(gè)體的移動(dòng)行為建模為離散隨機(jī)過(guò)程，其中移動(dòng)到新區(qū)域(roi)概率取決于k個(gè)之前訪問(wèn)的狀態(tài)和狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移概率分布。其組成如下：(1)組狀態(tài)x＝{x1,
…
,xk}，其中每個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于roi。這些狀態(tài)通常具有內(nèi)在的語(yǔ)義含義。(2)一組轉(zhuǎn)移，例如p
i,j
，表示從狀態(tài)xi移動(dòng)到狀態(tài)xj的概率。
[0064]
馬爾科夫鏈的狀態(tài)轉(zhuǎn)移可以表示為有向圖。代表roi的矩形節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于不同的狀態(tài)，并且當(dāng)且僅當(dāng)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移概率不為零時(shí)，在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在有向加權(quán)箭
頭。從相同節(jié)點(diǎn)離開(kāi)的箭頭的所有權(quán)重的和等于1，例如，p
aa
+p
ab
+p
ac
＝1。
[0065]
使用roi來(lái)表征馬爾科夫鏈的狀態(tài)，基于歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為每個(gè)roi創(chuàng)建馬爾科夫鏈轉(zhuǎn)移概率，每個(gè)roi以一定概率轉(zhuǎn)移到其他roi。如果設(shè)備從未在兩個(gè)roi之間轉(zhuǎn)移，則將轉(zhuǎn)移概率設(shè)置為零。馬爾可夫鏈模型主要是分析一個(gè)人在某一階段內(nèi)由一個(gè)roi轉(zhuǎn)移到另一個(gè)roi的可能性，即roi之間轉(zhuǎn)移的概率。它的基本思想是：通過(guò)發(fā)現(xiàn)設(shè)備過(guò)去在roi之間轉(zhuǎn)移的規(guī)律，以推測(cè)設(shè)備在未來(lái)空間轉(zhuǎn)移的情況。基于大量歷史數(shù)據(jù)，分析設(shè)備在不同區(qū)域之間轉(zhuǎn)移的次數(shù)，假設(shè)歷史上設(shè)備發(fā)生了1000次從區(qū)域a到其他roi的轉(zhuǎn)移，其中有200次是轉(zhuǎn)移到b，則認(rèn)為p
ab
＝200/1000＝0.2。基于對(duì)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，進(jìn)而構(gòu)建完整的基于馬爾科夫鏈的設(shè)備區(qū)域推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0066]
s5根據(jù)推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)計(jì)算每個(gè)設(shè)備所在位置的置信度，輸出置信度最高的設(shè)備的位置信息。
[0067]
具體地，根據(jù)步驟s4中得到的設(shè)備位置推理網(wǎng)絡(luò)可以計(jì)算出每個(gè)設(shè)備所處位置的置信度，當(dāng)置信度最高時(shí)輸出設(shè)備的位置信息。
[0068]
s6將位置信息作為設(shè)備的目標(biāo)定位信息進(jìn)行輸出。
[0069]
具體地，輸出的目標(biāo)定位信息即為倉(cāng)庫(kù)內(nèi)設(shè)備的精準(zhǔn)實(shí)時(shí)定位信息。還可以對(duì)區(qū)域設(shè)備情況統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)更完善、更精確的融合補(bǔ)償定位的技術(shù)手段，避免出現(xiàn)丟失現(xiàn)象，同時(shí)在尋設(shè)備時(shí)，及時(shí)進(jìn)行設(shè)備信息傳輸，提高設(shè)備利用率。
[0070]
上述實(shí)施例中，綜合數(shù)據(jù)和知識(shí)的優(yōu)勢(shì)使設(shè)計(jì)框架具備空間要素聚合，時(shí)間動(dòng)態(tài)推理的能力，達(dá)到漸次提升集識(shí)別精度目的。對(duì)專(zhuān)家知識(shí)、領(lǐng)域知識(shí)、入庫(kù)規(guī)則等多元充分分析，即知識(shí)收集，用于抽取推理識(shí)別網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時(shí)用的約束條件和規(guī)則，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)分層精細(xì)化推理的集類(lèi)型識(shí)別來(lái)提高集編隊(duì)識(shí)別的精度。首先依據(jù)典型場(chǎng)景利用基于相鄰點(diǎn)距離和數(shù)據(jù)點(diǎn)非對(duì)稱(chēng)度量的有效局部密度計(jì)算方法進(jìn)行初步的集空間劃分；然后從功能性的角度出發(fā)，在多元知識(shí)里提取了關(guān)鍵約束條件因素之間的相關(guān)性，綜合多方面因素，設(shè)計(jì)了集類(lèi)型推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；最后基于所設(shè)計(jì)的一種基于經(jīng)驗(yàn)及少量時(shí)間序列樣本參數(shù)學(xué)習(xí)方法，通過(guò)有限數(shù)據(jù)的充分利用得到推理設(shè)備位置的參數(shù)修正，進(jìn)而在內(nèi)部進(jìn)行精細(xì)化推理，識(shí)別出設(shè)備位置。
[0071]
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，設(shè)備的位置獲取之后，在進(jìn)行后續(xù)的構(gòu)建推理網(wǎng)絡(luò)之前，還建立了設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)，其中，將原始倉(cāng)庫(kù)設(shè)備位置數(shù)據(jù)進(jìn)行小波分析預(yù)處理后，通過(guò)設(shè)置位置差值閾值、小波分析數(shù)據(jù)重構(gòu)，最終得到去噪后的設(shè)備位置數(shù)據(jù)，這是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的體現(xiàn)。
[0072]
具體地，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是由大量的節(jié)點(diǎn)之間相互聯(lián)接而構(gòu)成，按不同的連接方式組成不同的模型，利用模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，此為歸納總結(jié)，因此連接ai又被稱(chēng)為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前大數(shù)據(jù)分析中最成功的方法之一，“大數(shù)據(jù)+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”能夠推動(dòng)各行業(yè)的發(fā)展。在室內(nèi)定位領(lǐng)域，“大數(shù)據(jù)+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”所帶來(lái)的思維方式變革分別從整體性、模糊性、多樣性和相關(guān)性方面推動(dòng)了倉(cāng)庫(kù)設(shè)備管理現(xiàn)代化的發(fā)展。基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備管理系統(tǒng)包含上述方案中測(cè)量的設(shè)備狀態(tài)信息，位置信息和時(shí)間信息。
[0073]
支持向量機(jī)是一種新的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，根據(jù)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練誤差最小化原理對(duì)問(wèn)題的解進(jìn)行擬合，學(xué)習(xí)性能十分出。設(shè)所有倉(cāng)庫(kù)設(shè)備所屬位置的訓(xùn)練集為{x1,x2…
xn}，支持向量機(jī)通過(guò)尋一條最優(yōu)分類(lèi)超平面，將所有樣本劃分為2類(lèi)，即正常位置狀態(tài)和異常位置狀
態(tài)，那么最優(yōu)分類(lèi)超平面可以表示為
[0074]
(w*x)+b＝0
[0075]
式中，w表示法向量。支持向量機(jī)建模的目標(biāo)使正常位置狀態(tài)和異常位置狀態(tài)2類(lèi)樣本的間隔盡可能最大，這樣有
[0076][0077]
支持向量機(jī)的決策函數(shù)為
[0078][0079]
設(shè)備的位置狀態(tài)具有非線性，因此需要引入核函數(shù)進(jìn)行映射，使得，最后得到設(shè)備的位置狀態(tài)識(shí)別決策函數(shù)為
[0080][0081]
數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的位置狀態(tài)識(shí)別步驟如下：
[0082]
(1)對(duì)倉(cāng)庫(kù)中設(shè)備的位置狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，去除前面和最后一段數(shù)據(jù)，取中間一部分?jǐn)?shù)據(jù)作為識(shí)別對(duì)象。
[0083]
(2)采用小波分析對(duì)倉(cāng)庫(kù)中設(shè)備的位置狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并引入軟閾值法使噪聲對(duì)應(yīng)的小波系數(shù)為0。
[0084]
數(shù)據(jù)采樣結(jié)束后，系統(tǒng)立即對(duì)本次采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并定時(shí)作一次全面的數(shù)據(jù)分析和預(yù)處理，以便確定各測(cè)次的數(shù)據(jù)是否應(yīng)該保存，達(dá)到壓縮或減少數(shù)據(jù)庫(kù)的庫(kù)存數(shù)據(jù)量的目的。對(duì)原始數(shù)據(jù)流的預(yù)處理原則是：
[0085]
①
盡可能多的保存對(duì)設(shè)備定位有用的原始數(shù)據(jù)；
[0086]
②
刪除無(wú)用的或?qū)υO(shè)備定位意義不大的原始數(shù)據(jù)，最大限度地壓縮或減少庫(kù)存數(shù)據(jù)量；
[0087]
③
保存所有設(shè)備每次檢測(cè)原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征數(shù)；
[0088]
④
發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，分析異常類(lèi)型并對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)用戶(hù)要求實(shí)時(shí)了解各測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)情況時(shí)，可以通過(guò)定位系統(tǒng)，直接了解各測(cè)點(diǎn)的位置信息。
[0089]
此處提出的預(yù)處理辦法流程如圖4所示：以位置數(shù)據(jù)的預(yù)處理為例，假設(shè)有n個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，每個(gè)設(shè)備相互獨(dú)立，檢測(cè)獲得樣本數(shù)據(jù)。然后通過(guò)小波閾值除噪，將去除噪聲的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)預(yù)處理，使得噪聲予以去除，有效數(shù)據(jù)予以保留，含異常數(shù)據(jù)予以報(bào)警，再將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到倉(cāng)庫(kù)設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便工作人員進(jìn)行維護(hù)。
[0090]
①
小波閾值除噪基本思想小波閾值除噪的基本思想是預(yù)先設(shè)置一個(gè)臨界值λ，該值即為閾值。對(duì)小波變換后得到的小波分解系數(shù)w
j,k
與該閾值進(jìn)行比較，若小波系數(shù)小于該臨界值，則認(rèn)為該系數(shù)主要由噪聲引起的，需要去除這部分系數(shù)；若小波系數(shù)大于λ，則可以認(rèn)為該處系數(shù)是由真實(shí)數(shù)據(jù)引起的，需要保留，最后對(duì)處理后的小波系數(shù)進(jìn)行小波重構(gòu)計(jì)算，得到去噪后的信號(hào)。具體步驟如下：
[0091]
[1]對(duì)帶噪信號(hào)x(t)進(jìn)行小波變換，得到一組小波分解系數(shù)w
j,k
；
[0092]
[2]閾值處理小波分解系數(shù)，得到小波估計(jì)系數(shù)使得盡可能的小；
[0093]
[3]利用估計(jì)的小波系數(shù)w
j,k
進(jìn)行小波重構(gòu)，得到估計(jì)信號(hào)該信號(hào)即為去噪后的信號(hào)。
[0094]
②
閾值函數(shù)的確定
[0095]
常用的閾值函數(shù)主要包括硬閾值函數(shù)、軟閾值函數(shù)以及一種半軟閾值函數(shù)：
[0096]
【1】硬閾值函數(shù)
[0097]
硬閾值函數(shù)表達(dá)式為：
[0098]
【2】軟閾值函數(shù)
[0099]
軟閾值函數(shù)為表達(dá)式：
[0100]
【3】半軟閾值函數(shù)
[0101]
由于硬閾值函數(shù)處理過(guò)的小波系數(shù)在
±
λ處會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)的現(xiàn)象，因此在信號(hào)重構(gòu)的過(guò)程中容易產(chǎn)生pseudo-gibbs現(xiàn)象；軟閾值處理的小波系數(shù)相對(duì)要平滑一些，但估計(jì)系數(shù)w
j,k
與原始系數(shù)之間總是存在著恒定的偏差，這直接影響了信號(hào)的重構(gòu)，導(dǎo)致造成邊緣模糊等失真現(xiàn)象，實(shí)際研究中發(fā)現(xiàn)，如果將該偏差強(qiáng)制設(shè)置為0或某一參數(shù)也未必是最好的。因此這種半軟閾值函數(shù)的提出正是兼顧了軟閾值和硬閾值的優(yōu)點(diǎn)，其表達(dá)式為：
[0102][0103]
上式中，表示小波估計(jì)系數(shù)，w
j,k
為小波系數(shù)，sgn()表示符號(hào)函數(shù)，λ表示閾值。
[0104]
③
閾值的估計(jì)
[0105]
donoho在1994年提出的統(tǒng)一閾值去噪方法，是針對(duì)多維獨(dú)立正態(tài)變量聯(lián)合分布，在維數(shù)趨向無(wú)窮時(shí)得到的結(jié)論，在最小最大估計(jì)的限制下得出的最優(yōu)閾值。
[0106]
閾值的選擇滿(mǎn)足：
[0107]
其中，λj表示尺度j下的閾值。σ為噪聲標(biāo)準(zhǔn)方差，n為信號(hào)長(zhǎng)度。
[0108]
(3)采用小波分析對(duì)處理后的小波系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)，得到無(wú)噪的倉(cāng)庫(kù)中設(shè)備的位置狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0109]
(4)采用支持向量機(jī)對(duì)倉(cāng)庫(kù)中設(shè)備的位置狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，建立倉(cāng)庫(kù)中設(shè)備的位置異常狀態(tài)識(shí)別的分類(lèi)器。
[0110]
(5)對(duì)于未知的倉(cāng)庫(kù)中設(shè)備的位置狀態(tài)，采用建立的分類(lèi)器進(jìn)行識(shí)別，并輸出識(shí)別結(jié)果。異常的位置狀態(tài)則是需要去除的。
[0111]
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5和圖6所示，提供一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備
定位系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集獲取模塊210、數(shù)據(jù)處理模塊220、數(shù)據(jù)輸出模塊230，其中：
[0112]
數(shù)據(jù)采集獲取模塊210，包括主控電路、rtk電路、rfid電路、rssi電路、uwb電路和lora射頻電路，各電路之間采用電連接；數(shù)據(jù)采集獲取模塊用于，獲取樣本集。
[0113]
數(shù)據(jù)處理模塊220用于，采用歐式距離計(jì)算任意設(shè)備位置與設(shè)備所在倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域位置之間的距離，得到歐式距離分布；根據(jù)歐式距離分布、倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域及設(shè)備位置，構(gòu)建推理識(shí)別網(wǎng)絡(luò)的約束條件和規(guī)則；基于約束條件和規(guī)則，構(gòu)建所有設(shè)備區(qū)域的推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；根據(jù)推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)計(jì)算每個(gè)設(shè)備所在位置的置信度，輸出置信度最高的設(shè)備的位置信息。
[0114]
數(shù)據(jù)輸出模塊230用于，將位置信息作為設(shè)備的目標(biāo)定位信息進(jìn)行輸出。
[0115]
具體地，數(shù)據(jù)采集獲取模塊是設(shè)置在設(shè)備上的，其中，主控電路中采用的是cc2530芯片，rtk電路和uwb電路則用于實(shí)時(shí)獲取設(shè)備的rtk定位坐標(biāo)和uwb定位坐標(biāo)，rfid電路用于獲取設(shè)備的射頻信號(hào)，lora射頻電路和rssi電路則對(duì)應(yīng)步驟s02和步驟s04中的lora模塊和rssi定位技術(shù)。數(shù)據(jù)處理模塊220即為整個(gè)系統(tǒng)的控制器和處理器部分，數(shù)據(jù)輸出模塊230則為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸部分，與服務(wù)器相連。
[0116]
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，該計(jì)算機(jī)設(shè)備可以是服務(wù)器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖可以如圖7所示。該計(jì)算機(jī)設(shè)備包括通過(guò)系統(tǒng)總線連接的處理器、存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)接口和數(shù)據(jù)庫(kù)。其中，該計(jì)算機(jī)設(shè)備的處理器用于提供計(jì)算和控制能力。該計(jì)算機(jī)設(shè)備的存儲(chǔ)器包括非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)、內(nèi)存儲(chǔ)器。該非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)程序和數(shù)據(jù)庫(kù)。該內(nèi)存儲(chǔ)器為非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)中的操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)行提供環(huán)境。該計(jì)算機(jī)設(shè)備的數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)配置模板，還可用于存儲(chǔ)目標(biāo)網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)。該計(jì)算機(jī)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口用于與外部的終端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接通信。該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)以實(shí)現(xiàn)一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備定位方法。
[0117]
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，圖7中示出的結(jié)構(gòu)，僅僅是與本技術(shù)方案相關(guān)的部分結(jié)構(gòu)的框圖，并不構(gòu)成對(duì)本技術(shù)方案所應(yīng)用于其上的設(shè)備的限定，具體的設(shè)備可以包括比圖中所示更多或更少的部件，或者組合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0118]
在一個(gè)實(shí)施例中，還提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序包括程序指令，程序指令當(dāng)被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如前述實(shí)施例的方法，計(jì)算機(jī)可以為上述提到的一種基于知識(shí)和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)設(shè)備定位系統(tǒng)的一部分。
[0119]
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)(rom/ram、磁碟、光盤(pán))中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。
[0120]
最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍當(dāng)中。
