Wifi定位技術(shù)在庫存車輛管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

任成華　劉杰

摘要：為對(duì)汽車生產(chǎn)廠成品車輛庫存進(jìn)行有效管理，該文將Wifi定位技術(shù)引入到車輛自動(dòng)化管理中，開發(fā)了基于Wifi定位技術(shù)的車輛管理系統(tǒng)，通過有線網(wǎng)絡(luò)將基于Wifi技術(shù)獲得的車輛位置信息傳回管理服務(wù)器，完成了車輛出入庫的自動(dòng)化管理并實(shí)現(xiàn)了庫存車輛的精確定位和查找。

關(guān)鍵詞：Wifi定位；車輛庫存；數(shù)據(jù)庫；自動(dòng)化管理

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）19-4583-03

Application of Wifi Location Technology for Automobile Depot Management System

REN Cheng-hua， LIU Jie

（Foton Lovol Heavy Industries Co.， LTD， Zhucheng 262200， China）

Abstract： To well manage the finished vehicle inventory of the automobile production plant， this paper introduces Wifi positioning technology into vehicle automatic management field and develops a vehicle management system based on Wifi technology. By transferring the vechicles positing information that got with Wifi back to the management server through cable network， this system finishes automatic management of vehicle storage and realizes the accurate positioning and searching of vehicles in inventory.

Key words： wifi location； automobile depot； database； automatic management

在生產(chǎn)過程中，車輛廠需要對(duì)庫存中的車輛進(jìn)行定期的保養(yǎng)和維護(hù)，傳統(tǒng)方法中通過人工記錄獲得車輛進(jìn)出倉庫信息，當(dāng)某輛車需要保養(yǎng)時(shí)，人工地在倉庫中查找對(duì)應(yīng)車輛并進(jìn)行保養(yǎng)，該過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且容易出錯(cuò)。目前在車輛庫存管理過程中，雖然可以使用RFID標(biāo)簽代替人工進(jìn)行出入倉庫車輛信息錄入，但是由于RFID標(biāo)簽功能的局限性，很難獲得倉庫中車輛的具體位置[1，2]。該文設(shè)計(jì)了基于Wifi定位技術(shù)的車輛庫存管理系統(tǒng)，通過對(duì)車輛上安裝的微型Wifi標(biāo)簽和車庫上覆蓋的Wifi網(wǎng)絡(luò)獲得車輛位置信息，同時(shí)關(guān)聯(lián)車輛信息數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)時(shí)顯示出每個(gè)位置上的車輛狀態(tài)信息，為庫存車輛的高效精確管理提供了有力的技術(shù)支撐。

1 基于Wifi定位技術(shù)的庫存車輛管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基于Wifi定位技術(shù)的庫存車輛管理系統(tǒng)共有兩種解決方案：一是基于標(biāo)簽主動(dòng)掃描的方案，二是基于AP端掃描的方案。前者不需要修改AP，可以在任意AP下實(shí)現(xiàn)定位，但功耗相對(duì)較大，需要用大電池完成標(biāo)簽設(shè)計(jì)。該文考慮到庫存車輛管理系統(tǒng)的使用環(huán)境是固定的，AP可以被任意修改，所以本文選擇第二種標(biāo)簽方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，即標(biāo)簽負(fù)責(zé)發(fā)送802.11標(biāo)準(zhǔn)信標(biāo)幀，由AP負(fù)責(zé)監(jiān)聽Wifi標(biāo)簽的信標(biāo)幀，通過該信標(biāo)幀的場(chǎng)強(qiáng)對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行定位。該方案的優(yōu)點(diǎn)是主要的功耗都消耗在負(fù)責(zé)接收和掃描的AP端，標(biāo)簽可以設(shè)計(jì)的非常緊湊，可直接粘貼或安防在車輛的任意位置。圖1是該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖：

圖1 系統(tǒng)總體框圖

如圖1所示，固定在每個(gè)車輛上的Wifi標(biāo)簽周期性的發(fā)射符合802.11標(biāo)準(zhǔn)的信標(biāo)幀，然后進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)每個(gè)AP負(fù)責(zé)掃描周圍的由Wifi標(biāo)簽發(fā)送的信標(biāo)幀，并記錄下該信標(biāo)幀的場(chǎng)強(qiáng)，然后將所有信息打包后通過Tcp/Ip協(xié)議發(fā)送到多網(wǎng)口網(wǎng)卡，多網(wǎng)口網(wǎng)卡將每個(gè)AP發(fā)送上來的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)器的Wifi定位解算程序，Wifi定位解算程序在獲得了三個(gè)或三個(gè)以上AP發(fā)送的同一個(gè)標(biāo)簽的場(chǎng)強(qiáng)后，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)差定位原理解算出標(biāo)簽的位置信息[3.4]。標(biāo)簽的位置信息由管理軟件維護(hù)的一個(gè)車輛位置信息結(jié)構(gòu)體獲得，該結(jié)構(gòu)體內(nèi)存儲(chǔ)的車輛位置信息始終是最新值。車輛信息數(shù)據(jù)庫包含了每輛車需要保養(yǎng)的時(shí)間和項(xiàng)目等信息，管理軟件在數(shù)據(jù)庫中查詢到需要保養(yǎng)的車輛后，通過顯示器提示工作人員對(duì)該車進(jìn)行保養(yǎng)，并將該車具體位置顯示給工作人員，當(dāng)需要出庫銷售時(shí)，管理軟件可輸出最早進(jìn)入倉庫的汽車的位置，保證車輛入庫時(shí)間管理最優(yōu)化。此外，使用該系統(tǒng)可以不需要在庫門口設(shè)置識(shí)別裝置，車輛安裝Wifi標(biāo)簽入庫后，定位解算軟件自動(dòng)識(shí)別車輛入庫或出庫信息并自動(dòng)加裝車輛信息到倉庫的車輛信息數(shù)據(jù)庫。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

如圖1所示，系統(tǒng)由標(biāo)簽、定制AP、管理軟件和定位軟件實(shí)現(xiàn)，考慮到標(biāo)簽工作具有時(shí)間長，穩(wěn)定性要求高等特點(diǎn)，使用了上海炫雅科技有限公司的嵌入式操作系統(tǒng)產(chǎn)品，經(jīng)過測(cè)試實(shí)現(xiàn)了6個(gè)月連續(xù)無故障工作，遠(yuǎn)超過系統(tǒng)要求，AP使用Linksys的開源AP，方便修改；管理軟件使用VS2008設(shè)計(jì)，定位軟件直接使用了上海炫雅科技有限公司提供的整體方案架構(gòu)。

對(duì)本系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)包含管理軟件設(shè)計(jì)、標(biāo)簽設(shè)計(jì)以及AP固件修改等三部分。

2.1管理軟件

管理軟件主要負(fù)責(zé)和用戶交互，考慮到實(shí)際需要，我們使用VS2008下的C#進(jìn)行開發(fā)，該環(huán)境可以方便的與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互，軟件分為自動(dòng)提醒模塊和人工查詢模塊，自動(dòng)提醒模塊包含大部分日常工作，從汽車入庫開始，軟件自動(dòng)識(shí)別車輛入庫，自動(dòng)調(diào)入車輛信息，自動(dòng)設(shè)置定時(shí)提醒，同時(shí)，為了配合Wifi標(biāo)簽的管理，軟件還實(shí)時(shí)的顯示標(biāo)簽內(nèi)電池的剩余電量，當(dāng)電量低于進(jìn)入告警狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)彈出提醒界面，人工查詢模塊包含查詢所有提醒信息，包含提醒后未執(zhí)行操作、提醒后已執(zhí)行操作和即將提醒操作，此外還包括查詢待出庫車輛信息，該信息主要對(duì)車輛入庫時(shí)間進(jìn)行排序，找到最先進(jìn)入車輛出庫。自動(dòng)查詢模塊軟件框圖如圖2所示。

2.2 Wifi標(biāo)簽設(shè)計(jì)

Wifi標(biāo)簽使用CPU加射頻芯片方式設(shè)計(jì)，CPU使用Arm7系列單片機(jī)，在保證系統(tǒng)功能情況下選擇最小功耗芯片。射頻芯片使用了洛達(dá)公司的al2236芯片，該芯片為混頻芯片，在發(fā)射信標(biāo)幀時(shí)，通過Arm7芯片的D/A模塊輸出模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)經(jīng)過濾波處理后送到射頻芯片I輸入端和Q輸入端。射頻芯片的初始化通過Arm7的SPI接口完成。

圖2 自動(dòng)查詢模塊軟件流程圖

標(biāo)簽設(shè)計(jì)的原理框圖如圖3所示：

圖3 標(biāo)簽原理框圖

2.3 AP固件修改

本設(shè)計(jì)使用AP主動(dòng)掃描方式進(jìn)行工作，目前市面上的AP不具備此功能，所以需要通過修改AP源碼實(shí)現(xiàn)主動(dòng)掃描的工作模式。本設(shè)計(jì)使用開源的AP固件，修改后重新編譯成二進(jìn)制文件，然后再重新燒寫到AP的Flash中。核心函數(shù)如下所示：

1） 修改驅(qū)動(dòng)后掃描輸出函數(shù)outscanresult（） 實(shí)現(xiàn)如下所示：

outscanresult （void）{

fprintf（stderr， "Usage： iwconfig interface [essid {NN|on|off}]＼n"）；

fprintf（stderr， " [nwid {NN|on|off}]＼n"）；

fprintf（stderr， " [freq N.NNNN[k|M|G]]＼n"）；

fprintf（stderr， " [channel N]＼n"）；

fprintf（stderr， " [sens N]＼n"）；

fprintf（stderr， " [rate {N|auto|fixed}]＼n"）；

fprintf（stderr， " [rts {N|auto|fixed|off}]＼n"）；

fprintf（stderr， " [enc NNNN-NNNN]＼n"）；

exit（1）；}

2） 掃描結(jié)果枚舉結(jié)構(gòu)體

typedef struct ap_scan_state{ /* State */

int tag_num； /* Wifi tag number 1→N */

int val_index； /* Value in table 0→（N-1） */

} ap_scan_state；

3） 掃描結(jié)果結(jié)構(gòu)體

typedef struct ap_scan_result{

char name [IFNAMSIZ]；

struct iw_point essid；

struct iw_param nwid；

struct iw_freq freq；

struct iw_param sens；

struct iw_param bitrate；

struct iw_param txpower；

struct iw_param rts ；

struct iw_param frag；

__u32 mode；

struct iw_param retry ；

struct iw_point encoding；

struct iw_param power；

struct iw_quality qual；

struct sockaddr ap_addr；

struct sockaddr addr ；

struct iw_param param；

struct iw_point data；

} ap_scan_result

該結(jié)構(gòu)體是核心結(jié)構(gòu)體，通過該結(jié)構(gòu)體，可以關(guān)聯(lián)到Linux內(nèi)部提供的掃描接口，通過相應(yīng)的函數(shù)即可調(diào)用Linux本身的通道信息。

3 結(jié)論與展望

本文提出的庫存管理系統(tǒng)經(jīng)過短時(shí)間的使用，極大提高了工作效率，減少了人為因素帶來的損失。獲得了車輛位置信息后，該系統(tǒng)不僅可以用在庫存車輛管理中，還可以應(yīng)用在車輛的生產(chǎn)管理中。由于被動(dòng)掃描方式的標(biāo)簽具有體積小、功耗低等特點(diǎn)，在車輛生產(chǎn)中，可以將該標(biāo)簽貼到車輛和物料上，來自動(dòng)匹配物料供應(yīng)等操作；同時(shí)可對(duì)物料信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以輔助規(guī)劃采購需求，應(yīng)用前景十分廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙銳，何維，杜磊. 基于RFID電子標(biāo)簽的汽車立體庫自動(dòng)化管理系統(tǒng)[J]. 物流科技，2006， 29（128）： 31-33.

[2] 吳國東，謝斌. 先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)在汽車總裝中的應(yīng)用[J]. 天津汽車， 2008， （4）： 56-57.

[3] 王斌，王春毅. WiFi無線通信定位技術(shù)在露天礦中應(yīng)用研究[J]. 金屬礦山， 2011， （421）： 124-126.

[4] 金厚兵. 基于Wifi定位的倉儲(chǔ)物料管理系統(tǒng)研制[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)， 2013， 9（7）： 1661-1664.

2.2 Wifi標(biāo)簽設(shè)計(jì)

Wifi標(biāo)簽使用CPU加射頻芯片方式設(shè)計(jì)，CPU使用Arm7系列單片機(jī)，在保證系統(tǒng)功能情況下選擇最小功耗芯片。射頻芯片使用了洛達(dá)公司的al2236芯片，該芯片為混頻芯片，在發(fā)射信標(biāo)幀時(shí)，通過Arm7芯片的D/A模塊輸出模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)經(jīng)過濾波處理后送到射頻芯片I輸入端和Q輸入端。射頻芯片的初始化通過Arm7的SPI接口完成。

圖2 自動(dòng)查詢模塊軟件流程圖

標(biāo)簽設(shè)計(jì)的原理框圖如圖3所示：

圖3 標(biāo)簽原理框圖

2.3 AP固件修改

本設(shè)計(jì)使用AP主動(dòng)掃描方式進(jìn)行工作，目前市面上的AP不具備此功能，所以需要通過修改AP源碼實(shí)現(xiàn)主動(dòng)掃描的工作模式。本設(shè)計(jì)使用開源的AP固件，修改后重新編譯成二進(jìn)制文件，然后再重新燒寫到AP的Flash中。核心函數(shù)如下所示：

1） 修改驅(qū)動(dòng)后掃描輸出函數(shù)outscanresult（） 實(shí)現(xiàn)如下所示：

outscanresult （void）{

fprintf（stderr， "Usage： iwconfig interface [essid {NN|on|off}]＼n"）；

fprintf（stderr， " [nwid {NN|on|off}]＼n"）；

fprintf（stderr， " [freq N.NNNN[k|M|G]]＼n"）；

fprintf（stderr， " [channel N]＼n"）；

fprintf（stderr， " [sens N]＼n"）；

fprintf（stderr， " [rate {N|auto|fixed}]＼n"）；

fprintf（stderr， " [rts {N|auto|fixed|off}]＼n"）；

fprintf（stderr， " [enc NNNN-NNNN]＼n"）；

exit（1）；}

2） 掃描結(jié)果枚舉結(jié)構(gòu)體

typedef struct ap_scan_state{ /* State */

int tag_num； /* Wifi tag number 1→N */

int val_index； /* Value in table 0→（N-1） */

} ap_scan_state；

3） 掃描結(jié)果結(jié)構(gòu)體

typedef struct ap_scan_result{

char name [IFNAMSIZ]；

struct iw_point essid；

struct iw_param nwid；

struct iw_freq freq；

struct iw_param sens；

struct iw_param bitrate；

struct iw_param txpower；

struct iw_param rts ；

struct iw_param frag；

__u32 mode；

struct iw_param retry ；

struct iw_point encoding；

struct iw_param power；

struct iw_quality qual；

struct sockaddr ap_addr；

struct sockaddr addr ；

struct iw_param param；

struct iw_point data；

} ap_scan_result

該結(jié)構(gòu)體是核心結(jié)構(gòu)體，通過該結(jié)構(gòu)體，可以關(guān)聯(lián)到Linux內(nèi)部提供的掃描接口，通過相應(yīng)的函數(shù)即可調(diào)用Linux本身的通道信息。

3 結(jié)論與展望

本文提出的庫存管理系統(tǒng)經(jīng)過短時(shí)間的使用，極大提高了工作效率，減少了人為因素帶來的損失。獲得了車輛位置信息后，該系統(tǒng)不僅可以用在庫存車輛管理中，還可以應(yīng)用在車輛的生產(chǎn)管理中。由于被動(dòng)掃描方式的標(biāo)簽具有體積小、功耗低等特點(diǎn)，在車輛生產(chǎn)中，可以將該標(biāo)簽貼到車輛和物料上，來自動(dòng)匹配物料供應(yīng)等操作；同時(shí)可對(duì)物料信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以輔助規(guī)劃采購需求，應(yīng)用前景十分廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 金厚兵. 基于Wifi定位的倉儲(chǔ)物料管理系統(tǒng)研制[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)， 2013， 9（7）： 1661-1664.

2.2 Wifi標(biāo)簽設(shè)計(jì)

Wifi標(biāo)簽使用CPU加射頻芯片方式設(shè)計(jì)，CPU使用Arm7系列單片機(jī)，在保證系統(tǒng)功能情況下選擇最小功耗芯片。射頻芯片使用了洛達(dá)公司的al2236芯片，該芯片為混頻芯片，在發(fā)射信標(biāo)幀時(shí)，通過Arm7芯片的D/A模塊輸出模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)經(jīng)過濾波處理后送到射頻芯片I輸入端和Q輸入端。射頻芯片的初始化通過Arm7的SPI接口完成。

圖2 自動(dòng)查詢模塊軟件流程圖

標(biāo)簽設(shè)計(jì)的原理框圖如圖3所示：

圖3 標(biāo)簽原理框圖

2.3 AP固件修改

本設(shè)計(jì)使用AP主動(dòng)掃描方式進(jìn)行工作，目前市面上的AP不具備此功能，所以需要通過修改AP源碼實(shí)現(xiàn)主動(dòng)掃描的工作模式。本設(shè)計(jì)使用開源的AP固件，修改后重新編譯成二進(jìn)制文件，然后再重新燒寫到AP的Flash中。核心函數(shù)如下所示：

1） 修改驅(qū)動(dòng)后掃描輸出函數(shù)outscanresult（） 實(shí)現(xiàn)如下所示：

outscanresult （void）{

fprintf（stderr， "Usage： iwconfig interface [essid {NN|on|off}]＼n"）；

fprintf（stderr， " [nwid {NN|on|off}]＼n"）；

fprintf（stderr， " [freq N.NNNN[k|M|G]]＼n"）；

fprintf（stderr， " [channel N]＼n"）；

fprintf（stderr， " [sens N]＼n"）；

fprintf（stderr， " [rate {N|auto|fixed}]＼n"）；

fprintf（stderr， " [rts {N|auto|fixed|off}]＼n"）；

fprintf（stderr， " [enc NNNN-NNNN]＼n"）；

exit（1）；}

2） 掃描結(jié)果枚舉結(jié)構(gòu)體

typedef struct ap_scan_state{ /* State */

int tag_num； /* Wifi tag number 1→N */

int val_index； /* Value in table 0→（N-1） */

} ap_scan_state；

3） 掃描結(jié)果結(jié)構(gòu)體

typedef struct ap_scan_result{

char name [IFNAMSIZ]；

struct iw_point essid；

struct iw_param nwid；

struct iw_freq freq；

struct iw_param sens；

struct iw_param bitrate；

struct iw_param txpower；

struct iw_param rts ；

struct iw_param frag；

__u32 mode；

struct iw_param retry ；

struct iw_point encoding；

struct iw_param power；

struct iw_quality qual；

struct sockaddr ap_addr；

struct sockaddr addr ；

struct iw_param param；

struct iw_point data；

} ap_scan_result

該結(jié)構(gòu)體是核心結(jié)構(gòu)體，通過該結(jié)構(gòu)體，可以關(guān)聯(lián)到Linux內(nèi)部提供的掃描接口，通過相應(yīng)的函數(shù)即可調(diào)用Linux本身的通道信息。

3 結(jié)論與展望

本文提出的庫存管理系統(tǒng)經(jīng)過短時(shí)間的使用，極大提高了工作效率，減少了人為因素帶來的損失。獲得了車輛位置信息后，該系統(tǒng)不僅可以用在庫存車輛管理中，還可以應(yīng)用在車輛的生產(chǎn)管理中。由于被動(dòng)掃描方式的標(biāo)簽具有體積小、功耗低等特點(diǎn)，在車輛生產(chǎn)中，可以將該標(biāo)簽貼到車輛和物料上，來自動(dòng)匹配物料供應(yīng)等操作；同時(shí)可對(duì)物料信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以輔助規(guī)劃采購需求，應(yīng)用前景十分廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙銳，何維，杜磊. 基于RFID電子標(biāo)簽的汽車立體庫自動(dòng)化管理系統(tǒng)[J]. 物流科技，2006， 29（128）： 31-33.

[2] 吳國東，謝斌. 先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)在汽車總裝中的應(yīng)用[J]. 天津汽車， 2008， （4）： 56-57.

[3] 王斌，王春毅. WiFi無線通信定位技術(shù)在露天礦中應(yīng)用研究[J]. 金屬礦山， 2011， （421）： 124-126.

[4] 金厚兵. 基于Wifi定位的倉儲(chǔ)物料管理系統(tǒng)研制[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)， 2013， 9（7）： 1661-1664.