一种多频段并行实时无线仓储物流通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多频段并行实时无线仓储物流通信系统，包括一个中心通信台以及大量服务于物流机器人的终端节点。中心通信台共有N个扩展接口，可根据网络规模挂接一到N个处在不同频段的通信中心节点进行同时通信。中心通信台发布的命令通过挂接的通信中心节点发送到多个终端节点上，终端节点处理命令后发回反馈信息给中心通信台。本发明专利技术系统可裁剪型好，根据不同的网络规模可在中心通信台上挂接不同数量的通信中心节点，实现多频段并行实时无线通信，不仅可用于仓储物流通信，亦可应用于其他高速多点实时通信的场合。

【技术实现步骤摘要】
一种多频段并行实时无线仓储物流通信系统
本专利技术涉及无线通信技术，尤其涉及一种多频段并行实时无线仓储物流通信系统。
技术介绍
物流是商品流通供应链中非常重要的环节，在国民经济中占据重要地位，而仓储是现代物流的核心环节。电子商务业务的爆发式增长，催生了智能物流产业的迅猛发展。在当前的电子商务中，物流配送具有发货单位小型化、品种多、批量小、批次多、周期短的特点，传统的人工操作、传送带式亦或AGV式的仓储物流方式已经难以适应电子商务的发展需求。将自主移动机器人引入仓储空间中，代替人工搬运货物，可以有效地减少工人的劳动强度，降低维护成本，提高运行效率，并且对仓储空间的布局具有良好的可重构性，可广泛应用于快递、电子商务、烟酒、医药、食品、饮料、服装、通讯、超市等行业的大型物流中心。不同于传统传送带或者AGV系统，物流机器人的行走路线与数据信息是实时更新且可变更的，每时每刻要与中心控制台保持联系，因此需要保证通信的快速性，准确性和实时性，因此对组网通信的要求很高。目前国内外做出成品通信系统的厂家数量少且价格昂贵，多用WiFi进行通信，在大型仓库应用背景下组网复杂，通信难度高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多频段并行实时无线仓储物流通信系统。本专利技术的目的是通过这样的技术方案实现的：一种多频段并行实时无线仓储物流通信系统，其特征在于：该系统包括一个中心通信台以及大量服务于物流机器人的终端节点；中心通信台由PC机及中心控制主板组成；中心控制主板上有N个扩展接口，可根据网络规模挂接1到N个不同频段的主射频模块进行同时通信，这些主射频模块即是网络的通信中心节点，所有主射频模块均工作在430MHz～440MHz频段内；中心控制主板接收PC机发送的完整数据包，将数据分成N份发送给不同频段的主射频模块，每个主射频模块发送命令给同频段的连接在物流机器人上的终端节点，其后再回收终端节点反馈的物流机器人的信息并汇总到中心控制主板，中心控制主板整合处理所有主射频模块的数据后发回到PC机显示，完成完整的一轮通信。所述中心控制主板由微控制器、不同频段的主射频模块、电源管理模块、稳压模块、串口通信模块、缓冲器模块、JTAG下载模块、按键模块、微控制器复位模块、启动选择模块、微控制器LED指示灯构成，其中主射频模块、电源管理模块、稳压模块、串口通信模块、缓冲器模块、JTAG下载模块、按键模块、微控制器复位模块、启动选择模块、微控制器LED指示灯均与微控制器相连，每个主射频模块均连接射频复位模块、射频模块LED指示灯和天线；所述电源管理模块和稳压模块给主板供电；串口通信模块连接微控制器和PC机进行数据交换和显示；缓冲器模块为主射频模块的IO口提供高阻态以完成SPI的主从片选；JTAG下载模块进行程序下载；微控制器复位模块复位微处理器，射频复位模块复位主射频模块；启动选择模块选择微处理器启动方式；射频模块LED指示灯显示主射频模块的工作状态；微控制器LED指示灯显示微控制器的工作状态。所述的中心控制主板的微控制器上电后，首先完成初始化工作，然后检测PC机是否发来新数据，有新数据则进行数据更新，其后通过SPI主从片选方式分别将新数据分成N份发送给N个工作于不同频段的主射频模块并回收上一时刻返回的数据，进入循环等待，期间亦可检测PC机是否发来新数据并更新数据，当定时器产生中断信号后则向PC机上传主射频模块返回的各终端节点的数据，完成一轮数据交互；主射频模块上电后首先完成初始化工作，然后形成一个网络中心等待同频段的终端节点入网，有节点入网后向节点发送新数据并回收终端节点反馈的数据，期间当入网的终端节点没有数据返回时进行丢包重传，若依旧无回应则标记此终端节点，在和网络中所有的终端节点完成通信后，主射频模块等待微控制器的SPI信号到来，通过SPI接收下一时刻新数据并反馈本轮收集的终端节点数据，完成一轮数据交互。所述终端节点由从射频模块、微控制器、电源管理模块、稳压模块、USB转串口模块、JTAG下载模块、射频复位模块、电源LED指示灯、射频模块LED指示灯和天线构成，其中从射频模块、电源管理模块、稳压模块、USB转串口模块、JTAG下载模块、电源LED指示灯与微控制器相连，射频复位模块、射频模块LED指示灯和天线均与从射频模块相连；USB转串口模块可与外设进行数据交换和显示；JTAG下载模块可下载程序；射频复位模块复位从射频模块；电源LED指示灯显示终端节点的上电状态；射频模块LED指示灯显示从射频模块的工作状态。所述的终端节点的微控制器上电后，首先完成初始化工作，然后搜索网络，若检测到网络则申请入网，等待网络中心发来数据，收到数据后，将上一时刻收集的数据发回网络中心，其后根据收到的数据控制物流机器人的行动并收集物流机器人的编号、位置、货物、剩余电量等信息，等待下一轮数据循环。所述中心控制主板由直流5V电源供电，亦可通过USB从PC机上取电；终端节点可由电池供电、USB供电，亦可从物流机器人电源上取电。所述的中心控制主板的微控制器为STM32控制器，使用8MHz和12MHz晶振，工作电压为3.3V；所述主射频模块和从射频模块均采用CC1110，其内部集成增强型8051控制器，使用26MHz和32.768kHz晶振，工作电压为3.3V，SPI通信速率可达1Mbps。本专利技术的有益效果是：系统的可裁剪性好，根据不同的网络规模可在中心通信台上挂接不同数量的通信中心节点，实现多频段并行实时无线通信，在点对点速率不高的情况下通过多频段并行的方式加快了通信速率。433MHz频段的通信距离长，无线组网协议使用简单的星状网络拓扑而无需使用大量路由节点中继，组网简单高效。系统可大规模地部署在大型物流仓库中，终端节点依附于物流机器人供电，亦可通过电池自行供电或是USB取电，供电方式灵活。系统兼顾了通信速率和通信距离，可裁剪性好，通信效果好，成本低，不仅可用于仓储物流通信，亦可应用于其他高速多点实时通信的场合。附图说明图1是本专利技术的整体结构框图；图2是中心控制主板的硬件框图；图3是中心控制主板的程序流程图；图4是终端节点的硬件框图；图5是终端节点的程序流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术是一种多频段并行实时无线仓储物流通信系统，包括一个中心通信台以及大量服务于物流机器人的终端节点；中心通信台由PC机及中心控制主板组成；中心控制主板上有N个扩展接口，可根据网络规模挂接1到N个不同频段的主射频模块进行同时通信，这些主射频模块即是网络的通信中心节点，所有主射频模块均工作在430MHz～440MHz频段内；中心控制主板接收PC机发送的完整数据包，将数据分成N份发送给不同频段的主射频模块，每个主射频模块发送命令给同频段的连接在物流机器人上的终端节点，其后再回收终端节点反馈的物流机器人的信息并汇总到中心控制主板，中心控制主板整合处理所有主射频模块的数据后发回到PC机显示，完成完整的一轮通信；中心控制主板由直流5V电源供电，亦可通过USB从PC机上取电；终端节点可由电池供电、USB供电，亦可从物流机器人电源上取电。整个系统供电方式多样，可裁剪性好，能适应不同的场地并进行长时间稳定工作。如图2所示，所述中心控制主板由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多频段并行实时无线仓储物流通信系统，其特征在于：该系统包括一个中心通信台以及大量服务于物流机器人的终端节点；中心通信台由PC机及中心控制主板组成；中心控制主板上有N个扩展接口，可根据网络规模挂接1到N个不同频段的主射频模块进行同时通信，这些主射频模块即是网络的通信中心节点，所有主射频模块均工作在430MHz～440MHz频段内；中心控制主板接收PC机发送的完整数据包，将数据分成N份发送给不同频段的主射频模块，每个主射频模块发送命令给同频段的连接在物流机器人上的终端节点，其后再回收终端节点反馈的物流机器人的信息并汇总到中心控制主板，中心控制主板整合处理所有主射频模块的数据后发回到PC机显示，完成完整的一轮通信。

【技术特征摘要】
1.一种多频段并行实时无线仓储物流通信系统，其特征在于：该系统包括一个中心通信台以及大量服务于物流机器人的终端节点；中心通信台由PC机及中心控制主板组成；中心控制主板上有N个扩展接口，可根据网络规模挂接1到N个不同频段的主射频模块进行同时通信，这些主射频模块即是网络的通信中心节点，所有主射频模块均工作在430MHz～440MHz频段内；中心控制主板接收PC机发送的完整数据包，将数据分成N份发送给不同频段的主射频模块，每个主射频模块发送命令给同频段的连接在物流机器人上的终端节点，其后再回收终端节点反馈的物流机器人的信息并汇总到中心控制主板，中心控制主板整合处理所有主射频模块的数据后发回到PC机显示，完成完整的一轮通信。2.根据权利要求1所述的一种多频段并行实时无线仓储物流通信系统，其特征在于：所述中心控制主板由微控制器、不同频段的主射频模块、电源管理模块、稳压模块、串口通信模块、缓冲器模块、JTAG下载模块、按键模块、微控制器复位模块、启动选择模块、微控制器LED指示灯构成，其中主射频模块、电源管理模块、稳压模块、串口通信模块、缓冲器模块、JTAG下载模块、按键模块、微控制器复位模块、启动选择模块、微控制器LED指示灯均与微控制器相连，每个主射频模块均连接射频复位模块、射频模块LED指示灯和天线；所述电源管理模块和稳压模块给主板供电；串口通信模块连接微控制器和PC机进行数据交换和显示；缓冲器模块为主射频模块的IO口提供高阻态以完成SPI的主从片选；JTAG下载模块进行程序下载；微控制器复位模块复位微处理器，射频复位模块复位主射频模块；启动选择模块选择微处理器启动方式；射频模块LED指示灯显示主射频模块的工作状态；微控制器LED指示灯显示微控制器的工作状态。3.根据权利要求2所述的一种多频段并行实时无线仓储物流通信系统，其特征在于：所述的中心控制主板的微控制器上电后，首先完成初始化工作，然后检测PC机是否发来新数据，有新数据则进行数据更新，其后通过SPI主从片选方式分别将新数据分成N份发送给N个工作于不同频段的主射频模块并回收上一时刻返回的数据，进入循环等待，期间亦可检测PC机是否发来新数据并更新数据，当定时器产生中断信号后则向PC机上传主射频模块返回的...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶小威，陈积明，史治国，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33