Wifi定位技术在库存车辆管理系统中的应用

摘要：为对汽车生产厂成品车辆库存进行有效管理，该文将Wifi定位技术引入到车辆自动化管理中，开发了基于Wifi定位技术的车辆管理系统，通过有线网络将基于Wifi技术获得的车辆位置信息传回管理服务器，完成了车辆出入库的自动化管理并实现了库存车辆的精确定位和查找。

关键词：Wifi定位；车辆库存；数据库；自动化管理

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：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

在生产过程中，车辆厂需要对库存中的车辆进行定期的保养和维护，传统方法中通过人工记录获得车辆进出仓库信息，当某辆车需要保养时，人工地在仓库中查找对应车辆并进行保养，该过程费时费力，且容易出错。目前在车辆库存管理过程中，虽然可以使用RFID标签代替人工进行出入仓库车辆信息录入，但是由于RFID标签功能的局限性，很难获得仓库中车辆的具置[1，2]。该文设计了基于Wifi定位技术的车辆库存管理系统，通过对车辆上安装的微型Wifi标签和车库上覆盖的Wifi网络获得车辆位置信息，同时关联车辆信息数据库，可以实时显示出每个位置上的车辆状态信息，为库存车辆的高效精确管理提供了有力的技术支撑。

1 基于Wifi定位技术的库存车辆管理系统总体设计

基于Wifi定位技术的库存车辆管理系统共有两种解决方案：一是基于标签主动扫描的方案，二是基于AP端扫描的方案。前者不需要修改AP，可以在任意AP下实现定位，但功耗相对较大，需要用大电池完成标签设计。该文考虑到库存车辆管理系统的使用环境是固定的，AP可以被任意修改，所以本文选择第二种标签方案进行设计，即标签负责发送802.11标准信标帧，由AP负责监听Wifi标签的信标帧，通过该信标帧的场强对标签进行定位。该方案的优点是主要的功耗都消耗在负责接收和扫描的AP端，标签可以设计的非常紧凑，可直接粘贴或安防在车辆的任意位置。图1是该系统的总体设计框图：

图1 系统总体框图

如图1所示，固定在每个车辆上的Wifi标签周期性的发射符合802.11标准的信标帧，然后进入休眠状态，此时每个AP负责扫描周围的由Wifi标签发送的信标帧，并记录下该信标帧的场强，然后将所有信息打包后通过Tcp/Ip协议发送到多网口网卡，多网口网卡将每个AP发送上来的数据帧转发到服务器的Wifi定位解算程序，Wifi定位解算程序在获得了三个或三个以上AP发送的同一个标签的场强后，根据场强差定位原理解算出标签的位置信息[3.4]。标签的位置信息由管理软件维护的一个车辆位置信息结构体获得，该结构体内存储的车辆位置信息始终是最新值。车辆信息数据库包含了每辆车需要保养的时间和项目等信息，管理软件在数据库中查询到需要保养的车辆后，通过显示器提示工作人员对该车进行保养，并将该车具置显示给工作人员，当需要出库销售时，管理软件可输出最早进入仓库的汽车的位置，保证车辆入库时间管理最优化。此外，使用该系统可以不需要在库门口设置识别装置，车辆安装Wifi标签入库后，定位解算软件自动识别车辆入库或出库信息并自动加装车辆信息到仓库的车辆信息数据库。

2 系统关键技术设计与实现

如图1所示，系统由标签、定制AP、管理软件和定位软件实现，考虑到标签工作具有时间长，稳定性要求高等特点，使用了上海炫雅科技有限公司的嵌入式操作系统产品，经过测试实现了6个月连续无故障工作，远超过系统要求，AP使用Linksys的开源AP，方便修改；管理软件使用VS2008设计，定位软件直接使用了上海炫雅科技有限公司提供的整体方案架构。

对本系统的关键技术的设计与实现包含管理软件设计、标签设计以及AP固件修改等三部分。

2.1管理软件

管理软件主要负责和用户交互，考虑到实际需要，我们使用VS2008下的C#进行开发，该环境可以方便的与数据库进行交互，软件分为自动提醒模块和人工查询模块，自动提醒模块包含大部分日常工作，从汽车入库开始，软件自动识别车辆入库，自动调入车辆信息，自动设置定时提醒，同时，为了配合Wifi标签的管理，软件还实时的显示标签内电池的剩余电量，当电量低于进入告警状态时，自动弹出提醒界面，人工查询模块包含查询所有提醒信息，包含提醒后未执行操作、提醒后已执行操作和即将提醒操作，此外还包括查询待出库车辆信息，该信息主要对车辆入库时间进行排序，找到最先进入车辆出库。自动查询模块软件框图如图2所示。

2.2 Wifi标签设计

Wifi标签使用CPU加射频芯片方式设计，CPU使用Arm7系列单片机，在保证系统功能情况下选择最小功耗芯片。射频芯片使用了洛达公司的al2236芯片，该芯片为混频芯片，在发射信标帧时，通过Arm7芯片的D/A模块输出模拟信号，该模拟信号经过滤波处理后送到射频芯片I输入端和Q输入端。射频芯片的初始化通过Arm7的SPI接口完成。

图2 自动查询模块软件流程图

标签设计的原理框图如图3所示：

图3 标签原理框图

2.3 AP固件修改

本设计使用AP主动扫描方式进行工作，目前市面上的AP不具备此功能，所以需要通过修改AP源码实现主动扫描的工作模式。本设计使用开源的AP固件，修改后重新编译成二进制文件，然后再重新烧写到AP的Flash中。核心函数如下所示：

1） 修改驱动后扫描输出函数outscanresult（） 实现如下所示：

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） 扫描结果枚举结构体

typedef struct ap_scan_state{ /* State */

int tag_num； /* Wifi tag number 1N */

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

} ap_scan_state；

3） 扫描结果结构体

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

该结构体是核心结构体，通过该结构体，可以关联到Linux内部提供的扫描接口，通过相应的函数即可调用Linux本身的通道信息。

3 结论与展望

本文提出的库存管理系统经过短时间的使用，极大提高了工作效率，减少了人为因素带来的损失。获得了车辆位置信息后，该系统不仅可以用在库存车辆管理中，还可以应用在车辆的生产管理中。由于被动扫描方式的标签具有体积小、功耗低等特点，在车辆生产中，可以将该标签贴到车辆和物料上，来自动匹配物料供应等操作；同时可对物料信息进行统计，统计结果可以辅助规划采购需求，应用前景十分广泛。

参考文献：

[1] 赵锐，何维，杜磊. 基于RFID电子标签的汽车立体库自动化管理系统[J]. 物流科技，2006， 29（128）： 31-33.

[2] 吴国东，谢斌. 先进的数据采集和分析系统在汽车总装中的应用[J]. 天津汽车， 2008， （4）： 56-57.

[3] 王斌，王春毅. WiFi无线通信定位技术在露天矿中应用研究[J]. 金属矿山， 2011， （421）： 124-126.

[4] 金厚兵. 基于Wifi定位的仓储物料管理系统研制[J]. 电脑知识与技术， 2013， 9（7）： 1661-1664.