一種基于rfid技術的圖書館機器人智能3d導航上架系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種RFID技術領域，特別是一種基于RFID技術的圖書館機器人智能3D導航上架系統。
【背景技術】
[0002]無線射頻識別，RFID(Rad1Frequency Identificat1n)技術，是一種通信技術，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。無線射頻技術主要分為高頻和超高頻兩種技術。
[0003]目前國內圖書管理系統主要采用的是“安全磁條+條形碼”的技術手段，這種方法在圖書管理的實踐過程中存在缺陷。RFID射頻識別技術可以有效地解決已有的條形碼圖書管理方式的缺陷，該技術使用無線電波而非光作為與讀寫器進行信息交互的媒介，可以實現RFID標簽與讀寫器的非視線通信。RFID技術的優點主要有:非接觸閱讀、數據存儲容量大、讀寫速度快、數據安全性高、體積小易封裝、識別距離遠、使用壽命長、環境適應性高。
[0004]隨著時代的發展，自動化給人們提供了極大的便利，但在圖書館環境中，還有許多需要人工進行的任務，比如圖書的上架，就需要消耗很多人力勞動，利用機器人進行半自動化上架大大方便了管理人員，提高了上架效率。另外，三維模型顯示導航的運用，可以讓管理員明確整個圖書館的布局，帶來了很多便利。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種基于RFID技術的圖書館機器人智能3D導航上架系統，利用RFID射頻信號自動識別設備內圖書信息、生成上架路徑、室內定位以及自動上架的功能。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明公開了一種基于RFID技術的圖書館機器人智能3D導航上架系統，包括圖書信息讀取模塊、圖書信息顯示模塊、圖書上架路徑生成模塊、室內定位模塊、自動上架模塊和數據存儲模塊，
[0007]所述圖書信息讀取模塊包括內部信息讀取模塊和外部信息讀取模塊；內部信息讀取模塊包括內部置書單元和內部RFID天線，外部信息讀取模塊包括外部RFID天線；內部置書單元用于存放待上架圖書；
[0008]所述內部信息讀取模塊通過內部RFID天線讀取待上架圖書的圖書RFID標簽，并通過后臺數據庫服務器提取圖書信息，將圖書信息顯示在圖書信息顯示模塊上，圖書信息包括圖書所應在的書架位置信息；
[0009]所述室內定位模塊用于通過外部信息讀取模塊讀取一側書架RFID標簽或者圖書RFID標簽，并通過后臺數據庫服務器提取書架信息作為當前位置信息，在圖書信息顯示模塊上實時顯示系統在圖書館中的當前位置；
[0010]所述圖書上架路徑生成模塊用于根據內部信息讀取模塊獲得的圖書所應在的書架位置信息和定位模塊的位置信息，生成內部置書單元內圖書的上架路徑并顯示在圖書信息顯示模塊上；
[0011]所述自動上架模塊根據圖書上架路徑生成模塊生成的路徑，對系統進行導航，使系統按照上架路徑自動移動至上架位置。
[0012]所述系統包括無線收發模塊，所述無線收發模塊用于連接后臺數據庫服務器，后臺數據庫服務器中存有所有圖書和書架的信息。
[0013]所述內部信息讀取模塊通過內部RFID天線讀取待上架圖書的圖書RFID標簽，并通過后臺數據庫服務器提取圖書信息，將圖書信息顯示在圖書信息顯示模塊上包括如下步驟:
[0014]步驟1-1，使用內部RFID天線讀取內部置書單元內待上架圖書的圖書RFID標簽，在讀取到的圖書RFID標簽中，剔除不符合圖書RFID標簽EPC(Electronic Product Code，產品電子代碼)編碼規則的圖書RFID標簽，并獲得待上架圖書在內部置書單元內的位置信息；
[0015]步驟1-2，從圖書RFID標簽的EPC號中提取出圖書ID號，通過無線收發模塊連接后臺數據庫服務器，從后臺數據庫服務器中查詢出相應的圖書信息，圖書信息包括圖書所在的書架位置信息；
[0016]步驟1-3，在圖書信息顯示模塊上模擬生成內部置書單元和所有待上架圖書的虛擬圖像；;
[0017]步驟1-4，每隔兩秒鐘重復上述步驟1-1?步驟1-3過程，并刷新圖書信息顯示模塊的界面。
[0018]所述圖書上架路徑生成模塊生成內部置書單元內圖書的上架路徑并顯示在圖書信息顯示模塊上包括如下步驟:
[0019]步驟2-1，將外部RFID天線對準書架，讀取附近書架上的書架RFID標簽和圖書RFID標簽；
[0020]步驟2-2，根據書架RFID標簽和圖書RFID標簽的不同編碼規則，將步驟2-1讀取到的書架RFID標簽和圖書RFID標簽進行分類歸納為書架標簽和圖書標簽；
[0021]步驟2-3，如果書架RIFD標簽數不為零，則取RSSI (Received Signal StrengthIndicat1n，接收信號的強度指示)信號值最大的書架Riro標簽，提取其書架ID號，從后臺數據庫服務器中查詢出此標簽所在的書架位置，以此書架作為系統的當前位置，執行步驟2-4;
[0022]如果書架Riro標簽數為零，圖書RFID標簽數也為零，則在圖書信息顯示模塊中提示不能判斷當前位置，無法生成上架路徑；
[0023]如果書架RIFD標簽數為零，圖書RFID標簽數不為零，從每個圖書RFID標簽中提取圖書ID號，從后臺數據庫服務器查詢出其書架位置，如果所有查詢出的圖書數目有一半以上屬于其中一個書架，就將此書架判斷為當前系統的位置，執行步驟2-4，否則在圖書信息顯示模塊中提示無法獲取當前位置；
[0024]步驟2-4，將系統當前位置作為首地址，將步驟1-2得到的圖書書架位置信息作為輸入，運用最近鄰點法生成一條圖書上架路徑；
[0025]步驟2-5，根據圖書上架路徑，為每個路徑中的書架位置制作路標模型，在圖書信息顯示模塊中加載圖書館布局的虛擬頁面并顯示，每個路標模型上帶有表示此書架上架順序的數字，并根據兩書架之間的路徑制作導航箭頭，在虛擬頁面中循環動態移動。
[0026]所述室內定位模塊在圖書信息顯示模塊上實時顯示系統在圖書館中的當前位置包括如下步驟:
[0027]步驟3-1，將外部RFID天線對準書架，系統根據當前位置和下一個要去的位置判斷前進還是后退；
[0028]步驟3-2，在行進的過程中，外部RFID天線讀取旁邊書架RFID標簽，剔除非書架RFID標簽的信息；
[0029]步驟3-3，從讀到的書架RFID標簽中提取RSSI信號最大的書架RFID標簽，根據此標簽查詢后臺數據庫服務器，得到相應的書架信息，更新圖書信息顯示模塊中系統在圖書館布局的虛擬頁面中的位置。
[0030]所述自動上架模塊對系統進行導航，使系統按照上架路徑自動導航至上架位置包括如下步驟:
[0031]步驟4-1，將外部RFID天線對準書架，系統根據當前位置和下一個要去的位置判斷前進還是后退；
[0032]步驟4-2，系統在行進的過程中，判斷當前位置的所在書架是否應該包含內部置書單元內的圖書，如果是，則自動停止，并且圖書信息顯示模塊上顯示此圖書需要上架的提示信息，否則繼續行進。
[0033]所述圖書信息顯示模塊包括觸摸顯示屏。
[0034]所述數據存儲模塊包括本地存儲單元。存儲的數據包括圖書的信息，和書架信息。圖書信息又包括圖書ID號、圖書標題、圖書作者、圖書所在的書架ID信息、圖書的層號和圖書的位置序號；書架信息包括書架的ID號，書架組號、書架列號和書架行號。如果讀取的是圖書RFID標簽，就從標簽中提取出圖書ID號，到數據存儲模塊中查找出相應的圖書信息和圖書書架ID信息，如果要查找圖書所在的書架位置信息，就根據書架的ID信息查找出具體書架的位置;如果讀取的是書架RFID標簽，就從標簽中提取出書架的ID信息，到數據存儲模塊中查找出書架的具體位置信息。
[0035]有益效果:這種基于RFID技術的圖書館機器人智能3D導航上架系統，可以實現快速識別上架圖書信息