基于云平台的物流状态实时监控方法

摘要

本发明涉及基于云平台的物流状态实时监控方法，用于由云平台、客户终端、至少两个物流管理平台及载有货物的物流车辆所形成的物流状态实时监控系统，各物流管理平台与云平台、客户终端通信连接。在物流车辆上设置协同工作的频谱感知模块和频谱感知融合模块，获取频谱感知模块的归一化可信指数及归一化速度影响因子，得到表征处于移动状态的频谱感知模块性能的优先级指数指标；通过优先级指数筛选参与协作检测的频谱感知模块，保证筛选出的频谱感知模块的高检测性能，实现物流车辆上的通信模块能够准确地切换至空闲频段上工作，以保证物流管理平台对物流车辆上货物状态的远程实时监控，并方便客户查询货物状态。

主权项

基于云平台的物流状态实时监控方法，用于由云平台、客户终端、至少两个物流管理平台以及载有货物的物流车辆所形成的物流状态实时监控系统，云平台分别与各物流管理平台通信连接，各物流管理平台与客户终端通信连接，各物流车辆上均设置有控制器以及分别连接控制器的RFID扫描器、GPS定位器、摄像头、存储器、频谱感知融合模块、N个频谱感知模块以及实现连接物流管理平台的通信模块，RFID扫描器、GPS定位器、摄像头和通信模块分别连接存储器，货物上具有含有货物编号、货物名称、发件人信息和收件人信息的RFID标签；N≥3；其特征在于，所述物流状态实时监控方法依次包括如下步骤1至步骤9：步骤1，各物流管理平台对本物流公司所属物流员已揽件的货物进行登记、存储，并生成包括有货物编号、货物名称、发件人信息以及收件人信息的RFID标签，RFID标签贴于对应的货物上；其中，RFID标签内的货物编号与货物名称一一对应；步骤2，物流管理平台根据已登记的货物信息将各货物分配给对应的物流车辆载运，物流管理平台存储各货物与载运物流车辆之间的一一对应关系，从而在物流管理平台中建立已登记货物载运的物流信息数据库；步骤3，各物流管理平台将已建立的物流信息数据库分别与云平台建立通信连接，以实现各物流管理平台与云平台之间的物流信息实时共享；步骤4，物流车辆在运送货物的过程中，物流车辆通过通信模块建立与物流管理平台的通信连接；步骤5，当物流管理平台需要实时监控货物状态时，物流管理平台发送货物的货物编号给对应的物流车辆，对应物流车辆上的控制器在接收到物流管理平台发送来的监控命令以及货物编号后，控制器命令RFID扫描器扫描车辆上的货物，控制器命令GPS定位器、摄像头和频谱感知模块启动，并转入执行步骤6；步骤6，物流车辆上的各频谱感知模块在物流车辆内移动，由频谱感知融合模块与各频谱感知模块启动对周围通信环境中各授权信道的侦测并识别占用授权信道的用户信号调制方式，以在物流管理平台需要监控货物状态时，物流车辆上的通信模块在调整自身信号调制方式后切换至空闲信道上通信，从而建立起物流车辆与物流管理平台之间无干扰的大数据顺畅通信；其中，假设物流车辆周围通信环境中具有M个授权信道，频谱感知融合模块与各频谱感知模块侦测识别占用授权信道的用户信号调制方式的方过程包括如下步骤6‑1至步骤6‑9：步骤6‑1，N个频谱感知模块分别获取自身信噪比和即时速度矢量值，各频谱感知模块按照各自的预设检测周期对周围通信环境中M个授权信道的占用情况依次分别作能量检测，然后将获取的即时位置、检测概率、虚警概率以及自身信噪比分别对应地发送给频谱感知融合模块，由频谱感知融合模块发送其自身位置给各频谱感知模块，M≥2；其中：物流车辆上的频谱感知融合模块标记为FC，第i个频谱感知模块标记为CR_i，频谱感知模块CR_i自身的信噪比记为SNR_i，即使速度矢量值包括即使速度值以及即使速度的偏移角，即时速度的偏移角为频谱感知模块当前前进方向偏离该频谱感知模块前一时刻速度方向的偏离角度，频谱感知模块CR_i的即时速度值标记为v_i，频谱感知模块CR_i的即时速度v_i的偏移角标记为θ_i，频谱感知模块CR_i的预设检测周期记为频谱感知模块CR_i对授权信道j的检测概率为P_d(CR_i,j)，频谱感知模块CR_i对授权信道j的虚警概率记为P_f(CR_i,j)，i＝1,2,…,N，N≥3；j＝1,2,…,M，M≥2；步骤6‑2，物流车辆上的各频谱感知模块判断在其对应的预设检测周期内，如果当前时刻获取的检测概率与其前一时刻获取的检测概率之间的差值没有处于允许误差范围内时，则该频谱感知模块发送当前时刻的检测结果给频谱感知融合模块，以更新其在频谱感知融合模块处的检测概率和虚警概率；否则，该频谱感知模块在当前的预设检测周期内不再对频谱感知融合模块处的检测结果进行更新；频谱感知模块发送的检测结果包括对授权信道的检测概率和虚警概率；步骤6‑3，物流车辆上的频谱感知融合模块计算各频谱感知模块在所有频谱感知模块中的归一化可信指数；其中，频谱感知模块CR_i的归一化可信指数记为${\omega }_i=\frac{{\mathrm{SNR}}_i}{\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\left({\mathrm{SNR}}_i\right)}^2}{N}}}·\frac{v_i·{\mathrm{cos\theta }}_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(v_i·{\mathrm{cos\theta }}_i)};\overline{{\omega }_i}=\frac{{\omega }_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\omega }_i};$步骤6‑4，物流车辆上的频谱感知融合模块根据各频谱感知模块的预设检测周期、即时速度值以及即时速度方向的偏移角，获取得到各频谱感知模块的归一化速度影响因子以及参与协作检测的优先级指数；其中，各频谱感知模块的归一化速度影响因子和优先级指数的获取过程包括如下步骤6‑41至步骤6‑44：步骤6‑41，物流车辆上的频谱感知融合模块根据各频谱感知模块的预设检测周期、即时速度值以及即时速度方向的偏移角，得到频谱感知模块至频谱感知融合模块实时距离之间的函数方程；其中：${\mathrm{\Delta d}}_i=\sqrt{{(D_{0i}+v_i·T_{CRi}·{\mathrm{cos\theta }}_i)}^2+{(v_i·T_{CRi}·{\mathrm{sin\theta }}_i)}^2};$其中，Δd_i表示频谱感知模块CR_i至频谱感知融合模块FC的实时距离，表示频谱感知模块CR_i的预设检测周期，表示频谱感知模块CR_i初始位置至频谱感知融合模块FC的直线距离；步骤6‑42，根据频谱感知模块与频谱感知融合模块间的实时距离以及频谱感知模块的累计移动时间，得到频谱感知模块在累计移动时间内的平均速度值，并将该平均速度值发送给频谱感知融合模块；频谱感知模块CR_i的平均速度值计算如下：$\overline{v_i}=\frac{{\mathrm{\Delta d}}_i}{T_i};$其中，表示频谱感知模块CR_i在累计移动时间内的平均速度值，T_i表示频谱感知模块CR_i的累计移动时间；步骤6‑43，物流车辆上的频谱感知融合模块根据各频谱感知模块发送来的平均速度值以及各频谱感知模块的信噪比，计算各频谱感知模块的速度对其检测结果的归一化速度影响因子以及所处周围频谱感知模块对各频谱感知模块检测性能影响的归一化折衷指数；其中，频谱感知模块CR_i所对应的归一化速度影响因子记为频谱感知模块CR_i所受周围频谱感知模块对该频谱感知模块CR_i检测性能影响的归一化折衷指数记为${\kappa }_i=\frac{\max \left(\bar{v}\right)-\min \left(\bar{v}\right)}{\max \left(\bar{v}\right)+\min \left(\bar{v}\right)}·\frac{{\bar{v}}_i·{\theta }_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(\overline{v_i}·{\theta }_i)};\overline{{\kappa }_i}=\frac{{\kappa }_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\kappa }_i};$${\Omega }_i=\frac{\underset{l=1,l\ne i}{\overset{N}{\Sigma }}\frac{{{\mathrm{SNR}}^2}_l-{{\mathrm{SNR}}^2}_i}{{{\mathrm{SNR}}^2}_i}}{\sqrt{\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{(1/{{\mathrm{SNR}}^2}_i)}^2}}·\frac{\underset{l=1,l\ne i}{\overset{N}{\Sigma }}\frac{{\left(v_l{\mathrm{cos\theta }}_l\right)}^2-{\left(v_i{\mathrm{cos\theta }}_i\right)}^2}{{{\mathrm{SNR}}^2}_i}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{(v_i·{\mathrm{cos\theta }}_i)}^2};\overline{{\Omega }_i}=\frac{{\left({\Omega }_i\right)}^2}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\left({\Omega }_i\right)}^2};$N表示物流车辆上的所有频谱感知模块的总数目，表示所有频谱感知模块的平均速度值中的最大值，表示所有频谱感知模块的平均速度值中的最小值；θ_i表示频谱感知模块CR_i的即时速度的偏移角；步骤6‑44，物流车辆上的频谱感知融合模块根据各频谱感知模块对应的归一化可信指数以及归一化速度影响因子，得到各频谱感知模块参与协作检测的优先级指数；其中，频谱感知模块CR_i参与协作检测的优先级指数记为φ_i：优先级指数φ_i的计算公式为步骤6‑5，物流车辆上的频谱感知融合模块预设筛选协作频谱感知模块的优先级指数筛选阈值，并根据优先级指数筛选阈值以及各频谱感知模块参与协作检测的优先级指数，筛选得到最终参与协作检测的频谱感知模块，并将筛选得到的频谱感知模块置入协作频谱感知模块集合中：当频谱感知模块对应的优先级指数大于预设优先级指数筛选阈值时，则选择该频谱感知模块参与协作检测，并将该频谱感知模块置入协作频谱感知模块集合中；否则，频谱感知融合模块拒绝该频谱感知模块参与协作检测；其中，置入到协作频谱感知模块集合中的协作频谱感知模块的总数目为N₁，0≤N₁≤N；步骤6‑6，根据协作频谱感知模块集合中各协作频谱感知模块对应的归一化可信指数、归一化速度影响因子、归一化折衷指数以及各协作频谱感知模块的检测结果，由频谱感知融合模块对所有协作频谱感知模块的检测结果融合，以得到所有协作频谱感知模块针对授权信道j的最终协作检测概率以及针对授权信道j的最终协作虚警概率；其中：$Q_d(C_l,j)=1-\underset{k=1}{\overset{N_1}{\Pi }}[1-(\overline{{\omega }_k}·\overline{{\kappa }_k}·\overline{{\Omega }_k}·p_d({\mathrm{CR}}_k,j)];$$Q_f(C_l,j)=1-\underset{k=1}{\overset{N_1}{\Pi }}(1-\overline{{\omega }_k}·\overline{{\kappa }_k}·\overline{{\Omega }_k}·p_f({\mathrm{CR}}_k,j\left)\right);$其中，Q_d(C_l,j)表示所有协作频谱感知模块针对授权信道j的最终协作检测概率，Q_f(C_l,j)表示所有协作频谱感知模块针对授权信道j的最终协作虚警概率；p_d(CR_k,j)表示协作频谱感知模块集合中第k个协作频谱感知模块CR_k对授权信道j的检测概率，p_f(CR_k,j)表示协作频谱感知模块集合中第k个协作频谱感知模块CR_k对授权信道j的虚警概率，表示协作频谱感知模块CR_k对应的归一化可信指数，表示协作频谱感知模块CR_k对应的归一化速度影响因子，为频谱感知模块CR_k所受周围频谱感知模块对该频谱感知模块CR_k检测性能影响的归一化折衷指数；步骤6‑7，物流车辆上的频谱感知融合模块以及N个频谱感知模块再次按照步骤6‑1至步骤6‑6的方法，实现对其他剩余M‑1个授权信道的侦测并得到针对各授权信道的最终协作检测概率和最终协作虚警概率，从而实现物流车辆掌握每个授权信道当前处于空闲状态还是占用状态；步骤6‑8，物流车辆上的控制器预设占用授权信道j的用户信号的可能调制方式为Modulate_r，r＝1,2,…,R，R为信号调制方式的数量，该用户信号采用各调制方式的概率相同；针对各频谱感知模块的接收信号进行单认知信号识别，当得到的信号调制方式为Modulate_r时，则记调制方式的识别结果U_s＝r，分别计算各种调制方式的似然函数值，并得到的所有似然函数值的最大值，并以该最大似然函数值所对应的调制方式作为占用授权信道j的用户信号调制方式识别结果；其中：$p\left(K\right|{\mathrm{Modulate}}_r)={\left(\frac{1}{2{\mathrm{\pi \sigma }}_n^2}\right)}^{\frac{M2}{2}}·e^{(-\underset{s=1}{\overset{M2}{\Sigma }}\frac{{(Us-r)}^2}{2{\sigma }_n^2})};$p(K|Modulate_r')＝max(p(K|Modulate1),p(K|Modulate₂),…,p(K|Modulate_R))；其中，p(K|Modulate_r)表示调制方式为Modulate_r时所对应的似然函数值，K表示参与协作的所有协作频谱感知模块的识别结果，表示高斯信道中噪声的方差；p(K|Modulate_r')表示R个似然函数值中的最大值，即最大似然函数值；Modulate_r'表示最大似然函数值p(K|Modulate_r')所对应的信号调制方式；步骤6‑9，按照与步骤6‑8中相同的信号调制方式识别方法，依次识别得到对应占用剩余M‑1个授权信道的用户信号调制方式，从而完成对物流车辆当前周围通信环境中处于占用状态的授权信道上用户信号的调制方式识别；步骤7，物流车辆上的频谱感知融合模块将对周围通信环境中各授权信道状态的侦测结果发送给控制器，控制器根据各授权信道的当前状态以及已识别对应信道上的用户信号调制方式，由控制器命令通信模块调整自身信号调制方式区别与所识别信道上的用户信号调制方式，并命令通信模块切换到空闲信道上通信，以保证物流车辆与物流管理平台之间在空闲信道上无干扰地通信；步骤8，物流管理平台获取物流车辆通过所选空闲信道发送来的实时位置信息以及实时监控信息，从而由物流管理平台根据需要实时监控物流车辆上货物的当前状态信息；步骤9，客户需要查询货物状态时，客户利用客户端输入货物编号以及承载货物的物流公司名称，客户端将客户输入的货物编号以及物流公司名称发送至云平台，由云平台调取该物流公司所属物流管理平台中的物流信息数据库，并由云平台反馈物流信息数据库中货物的最新状态信息给客户端，以供客户掌握货物的最新状态。