СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ХРАНЕНИЯ ПРЕДМЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНЫХ МЕТОК
METHOD TO DETERMINE STORAGE OF OBJECTS USING RADIO-FREQUENCY MARKS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится технике связи и может использоваться для мониторинга мест хранения предметов на складах, в библиотеках и магазинах.
Уровень техники
Радиочастотные технологии широко применяются для маркировки и идентификации предметов. Например, в патенте JP 2005228146 книгу оснащают радиочастотной (RFID) меткой, книжную полку оснащают радиочастотным считывателем, когда книга установлена на полку, то именно конкретный считыватель считывает идентификатор радиочастотной метки. А значит можно определить, что книга установлена на конкретной полке. Недостатком такой системы является то, что каждое место хранения нужно оснащать своей антенной радиочастотного считывателя.
Наиболее близким аналогом является система, представленная в патенте US 7271724, в которой место хранения оснащается несколькими радиочастотными метками, размещенными таким образом, что пока предмет хранения не установлен на полку, метка считывается радиочастотным считывателем. Когда предмет хранения установлен на полку, то он «затеняет» радиочастотную метку, и метка не может быть прочитана считывателем. Таким образом можно локализовать место хранения предмета, но нельзя определить, какой конкретно предмет установлен на полку.
Сущность изобретения
Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка такого способа определения места хранения предмета с использованием радиочастотных меток, который позволяет определить как место хранения, так и предмет хранения, используя один радиочастотный считыватель на несколько мест хранения.
Для достижения указанного технического результата предлагается способ определения места хранения предмета с использованием радиочастотных меток, заключающийся в том, что оснащают место хранения предмета по крайней мере одной радиочастотной меткой места; соотносят идентификатор радиочастотной метки места с местом хранения; отличающийся тем, что оснащают предмет радиочастотной меткой предмета; соотносят идентификатор радиочастотной метки предмета с предметом; проверяют с некоторым интервалом времени радиочастотным считывателем/считывателями наличие радиочастотной метки предмета и/или места в пределах действия антенны/антенн радиочастотного считывателя; изменяют положение антенны/антенн радиочастотного считывателя/считывателей в пространстве относительно радиочастотных меток места и предмета; на основании состояния сигнала радиочастотной метки места, воспринимаемого радиочастотным считывателем/считывателями, измеренному считывателем в интервал времени, близкий по времени к моменту изменения ответного сигнала радиочастотной метки предмета, воспринимаемого радиочастотным считывателем/считывателями, определяют место хранения предмета.
Радиочастотные метки места и предмета могут быть радиочастотными меткам ближнего и/или дальнего поля в различных комбинациях.
В одном из вариантов изменение положения антенны/антенн радиочастотного считывателя в пространстве может быть вызвано приближением или удалением к/от радиочастотных меток места и предмета.
В другом варианте по настоящему изобретению изменение положения антенны/антенн радиочастотного считывателя в пространстве может быть движением антенны/антенн, которое приводит исчезновению/появлению радиочастотных меток места и предмета в зоне действия антенны/антенн радиочастотного считывателя.
Для удешевления системы антенна радиочастотного считывателя может иметь более одного направления излучения.
В некоторых вариантах считыватель/считыватели может быть установлен на погрузчик или является ручным.
В другом случае место хранения оснащают несколькими радиочастотными метками и определяют место хранения предмета на основании состояния сигнала нескольких радиочастотных меток места.
Состояние сигнала радиочастотной метки места и изменение ответного сигнала метки предмета может характеризоваться уровнем ответного сигнала радиочастотной метки или его изменением, воспринимаемым радиочастотным считывателем/считывателями.
И наконец радиочастотный считыватель/считыватели может перемещаться вдоль мест хранения с постоянной или измеряемой скоростью, и можно определить место хранения, используя данные по скорости перемещения считывателя и время начала/окончания считывания меток места и предметов.
Подробное описание изобретения
Способ по настоящему изобретению может быть реализован в нескольких вариантах, которые, тем не менее, осуществляются сходным образом. В качестве примера используем склад для хранения палет (европоддонов). Палеты перемещаются электропогрузчиком и хранятся на полках или полу. Размер европалеты 800×1200 мм. Торцы полок, к которым подъезжает погрузчик, оснащаются радиочастотными метками дальнего поля (far field) с интервалом размещения 800 мм вдоль горизонтального торца, так чтобы метки полки (которые являются в данном случае метками места) располагались посередине нижнего края палеты, когда палета установлена на полку. Каждую метку полки соотносят с полкой и расстоянием этой метки от начала полки. Середина торцевой поверхности груза, установленного на палету, так же оснащается радиочастотной меткой дальнего поля, соотнесенной с этим грузом. Погрузчик оснащается радиочастотным считывателем с узконаправленной антенной, например 30 градусов в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Направление действия антенны - область перед передней частью погрузчика. Данные со считывателя для обработки могут передаваться через беспроводную сеть типа Wi-Fi.
Когда погрузчик устанавливает на свои «вилы» палету, торец груза с радиочастотной меткой располагается напротив антенны считывателя, и метка груза (которая является в данном случае меткой предмета) имеет достаточный уровень сигнала для восприятия идентификатора метки считывателем. Затем в проходе вдоль рядов полок погрузчик перемещает палету к месту хранения, при этом считыватель постоянно сканирует метку груза, а другие метки недоступны для считывателя, так как груз затеняет антенну. Когда погрузчик установил палету на полку, он отъезжает от полки задним ходом. Груз удаляется от антенны, и считыватель может считать и метку груза, и метку полки. Другие метки не читаются из-за узкой направленности антенны. Для того чтобы двигаться вдоль полок по проходу, погрузчик совершает поворот на 90 градусов, при этом метка груза и метка полки пропадают из «поля зрения» антенны практически одновременно. То что метка груза не читается, означает, что груз не находится на погрузчике и где-то установлен. Запомненный идентификатор метки груза позволяет однозначно идентифицировать груз. А идентификатор метки полки, ставший недоступным практически одновременно с идентификатором груза, позволяет определить полку и расстояние от края полки. Можно точно определить, что груз с таким идентификатором расположен именно на таком месте полки.
Обе или одна из меток груза и полки может быть меткой ближнего поля. Это поле действует приблизительно в пределах длины волны. Для RFID оборудования стандарта ЕРС Gen2 это составляет около 30 см. Если метки груза и полки разных типов, то можно применять две антенны, подключенные к одному считывателю, или использовать одну, так как все антенны дальнего поля имеют и зону ближнего поля. Можно для каждого типа меток применить свой считыватель со своей антенной. Если обе метки ближнего поля, то при оставлении груза на полке обе метки перестанут читаться практически одновременно, что позволит идентифицировать груз и место хранения. Если одна из них ближнего поля, а одна дальнего, то можно сканировать только метку ближнего поля и в момент ее исчезновения можно считать метку дальнего поля, таким образом определив пару меток места и предмета, чтобы выполнить задачу идентификации места хранения.
Метки ближнего поля практически не экранируются, и если местом хранения является пол, то его можно оснастить «сеткой» из меток с шагом, например, 40 см (для ЕРС Gen2). Считыватель погрузчика в этом случае может быть оснащен или двумя антеннами, подключенными через антенный разветвитель, или одно антенной имеющей ближнее поля, направленное перпендикулярно полу, и ближнее поле, направленное перпендикулярно торцевой поверхности груза. В этом случае, в момент «исчезновения» метки груза считываем все видимые метки места и локализуем предварительную точку хранения на полу. Если видны четыре метки пола, то предварительная точка находится внутри квадрата, углы которого образованы этими четырьмя метками. Если видны только две метки пола, то предварительная точка находится между этими двумя метками. Если видна одна метка пола, то предварительная точка ближе всего к этой метке. Зная, что погрузчик отъехал задним ходом на 30 см в момент «исчезновения» метки груза, можно вычислить реальную точку хранения груза.
Локализовать предмет можно, приближая антенну считывателя к меткам предмета и меткам места. Например, в библиотеке можно оснастить торцы горизонтальной части полок метками ближнего поля с интервалом 10 см, книги библиотеки также оснастить метками ближнего поля. Затем подносим ручной радиочастотный считыватель к торцу полки с книгами. Используя значение уровня ответного сигнала считанных меток (параметр RSSI), определяем, к какой метке места ближе всего находится книга.
В другом варианте можно перемещать считыватель с постоянной скоростью вдоль полки с книгами (например, на тележке со штативом для антенны). Зная скорость тележки, расстояние, на которых начинают считываются метки полок и метки книг (легко устанавливаемое для меток ближнего поля экспериментально), и фиксируя время появления меток в поле действия антенны считывателя, можно вычислить место размещения книг на полках. Если упомянутую тележку оснастить измерителем скорости и запоминать мгновенные значения скорости (либо расстояние и время) с определенной частотой, то перемещать тележку можно с произвольной скоростью, вычисляя местоположение книг на полках.