0 引言

　　揀選(Order Picking)作業(yè)是指按訂單或出庫單的要求，從存儲(chǔ)場(chǎng)所選出物品并放置在指定地點(diǎn)的作業(yè)，揀選作業(yè)是物流中心作業(yè)中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)的揀選方式有揀選單揀選、標(biāo)簽揀選、射頻RF揀選等。隨著物流業(yè)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的揀選方式不僅束縛了揀選工作效率，而且存在成本高、差錯(cuò)率大等不足。因而，本文設(shè)計(jì)了基于語音識(shí)別的揀選系統(tǒng)，與傳統(tǒng)揀選技術(shù)相比，語音分揀技術(shù)具有極大提高訂單準(zhǔn)確度、提高工作效率、培訓(xùn)要求低和投資回報(bào)率高等優(yōu)勢(shì)[1]。在國外，語音揀選系統(tǒng)已有成功案例，但在我國，由于本土化問題，如中文識(shí)別播報(bào)，語音揀選技術(shù)在國內(nèi)還沒有很好的應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)使用中文語音識(shí)別模塊，能夠很好地應(yīng)用于語音倉儲(chǔ)揀選。

　　在揀選作業(yè)過程中，將近50%的時(shí)間花費(fèi)在揀選的路上。為提高揀選的效率，本文引入室內(nèi)定位技術(shù)，選擇離待揀選貨物最近的操作員揀取該貨物，通過合理調(diào)度大大提高揀選效率。該揀選系統(tǒng)以語音識(shí)別技術(shù)為基礎(chǔ)，以室內(nèi)定位技術(shù)為支撐，搭建一個(gè)快速、精準(zhǔn)、高效的語音揀選系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)“解放雙手，解放雙眼”。

　　1 相關(guān)技術(shù)

　　從應(yīng)用方向分析，語音識(shí)別主要分為關(guān)鍵詞語識(shí)別和聽寫系統(tǒng)兩個(gè)方面。關(guān)鍵詞語識(shí)別技術(shù)的目標(biāo)是精確地識(shí)別說話人的語音命令，識(shí)別率要達(dá)到90%以上，用在語音控制和語音命令查詢方面，例如在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)的語音撥號(hào)功能。聽寫系統(tǒng)是前端的聲學(xué)模型不要求精確識(shí)別，而是輸出盡可能多的音標(biāo)候選，由后續(xù)的語義分析器給出擬合的文字內(nèi)容，例如IB+M推出的ViaVoice軟件和Google的語音搜索。但就目前的技術(shù)現(xiàn)狀，還未出現(xiàn)一個(gè)更加完善的理論模型來指導(dǎo)聽寫系統(tǒng)的發(fā)展，目前的聽寫系統(tǒng)還只能是實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品，無法達(dá)到真正理解人的自然語音的水平。所以，在目前能夠提供商業(yè)實(shí)用產(chǎn)品的技術(shù)，依然是關(guān)鍵詞語識(shí)別技術(shù)。本系統(tǒng)采用ICRoute公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的LD3321芯片作為語音識(shí)別的主控芯片，此芯片是基于關(guān)鍵詞語識(shí)別的。

　　目前室內(nèi)定位采用的主要技術(shù)有GPS技術(shù)、超聲波技術(shù)、紅外線(IR)技術(shù)、WiFi技術(shù)、超寬帶(UWB)技術(shù)、射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)等，但大多技術(shù)因受多徑效應(yīng)、非視距傳播影響以及精度限制等不能得到很好的推廣。射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)利用射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)以達(dá)到識(shí)別和定位的目的。這種技術(shù)作用距離短，但它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級(jí)定位精度的信息，且傳輸范圍很大，成本較低。同時(shí)由于其多目標(biāo)識(shí)別、非接觸和非視距等優(yōu)點(diǎn)，可望成為優(yōu)選的室內(nèi)定位技術(shù)。本系統(tǒng)采用射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)人員的室內(nèi)定位。

　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　基于室內(nèi)定位的倉儲(chǔ)語音揀選系統(tǒng)的系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，語音揀選系統(tǒng)主要包括語音識(shí)別部分和RFID定位部分。

該語音揀選系統(tǒng)語音識(shí)別模塊采用ICRoute公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的V280語音識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)模塊，該模塊能夠獨(dú)立完成語音識(shí)別，并根據(jù)用戶設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作;模塊基于本地的語音識(shí)別，識(shí)別命令相對(duì)于“云端”語音識(shí)別，其具有沒有延遲、不受網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性影響等優(yōu)點(diǎn);模塊以LD3321芯片作為語音識(shí)別的主控芯片，此芯片是基于關(guān)鍵詞語的識(shí)別，采用成熟的非特定人語音識(shí)別芯片技術(shù)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別，并且能夠支持語音播放功能;同時(shí)，模塊具有豐富的外設(shè)接口，方便進(jìn)行控制。為實(shí)現(xiàn)操作人員的有效調(diào)度，提高揀選效率，系統(tǒng)采用先進(jìn)的室內(nèi)定位算法，并依據(jù)系統(tǒng)的特殊性進(jìn)行算法改進(jìn)，下面詳細(xì)介紹定位算法的實(shí)現(xiàn)。

　　3 RFID定位算法分析

　　目前，比較成熟的RFID室內(nèi)定位方案有SpotON、3D-iD pinpoint和基于動(dòng)態(tài)有源RFID校準(zhǔn)定位(Location Identification based on Dynamic active RFID Calibration，LANDMARC)[2]。其中技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛的是LANDMARC算法。LANDMARC算法引入?yún)⒖紭?biāo)簽概念，應(yīng)用“最近鄰”思想，求待測(cè)點(diǎn)位置。即以確定坐標(biāo)的RFID標(biāo)簽為參考，與參考標(biāo)簽越近的待測(cè)標(biāo)簽，其在同一個(gè)RFID讀卡器中讀得的信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)該越相近。然后通過相應(yīng)的公式計(jì)算獲得待測(cè)標(biāo)簽的坐標(biāo)位置[3-5]。

　　LANDMARC算法引入?yún)⒖紭?biāo)簽降低環(huán)境因素影響，獲得較高的定位精度。但其也存在一些不足，LANDMARC算法將所有參考標(biāo)簽都設(shè)為其鄰近標(biāo)簽，并計(jì)算其與待測(cè)標(biāo)簽的歐氏距離，這勢(shì)必增加系統(tǒng)的計(jì)算量，還可能會(huì)影響到定位精度。而且為提高LANDMARC算法定位精度，就需要增加參考標(biāo)簽排放密度，然而密度增加會(huì)加劇信號(hào)之間的干擾，從而又導(dǎo)致定位精度降低。

　　4 LANDMARC系統(tǒng)算法的應(yīng)用改進(jìn)

　　分析揀選系統(tǒng)的特性，語音揀選系統(tǒng)定位要求是找到離設(shè)定位置(待揀選貨物)最近的待測(cè)標(biāo)簽(操作員)，而不是關(guān)心所有待測(cè)標(biāo)簽(操作員)的具體位置，因而不需要計(jì)算所有待測(cè)標(biāo)簽的具體位置，可以先找到靠近設(shè)定位置(待揀選貨物)的一些待測(cè)標(biāo)簽(操作員)形成一個(gè)集合，再在這個(gè)集合中找到離設(shè)定位置(待揀選貨物)最近的待測(cè)標(biāo)簽(操作員)，對(duì)其下達(dá)揀選命令。因而對(duì)LANDMARC系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

　　對(duì)LANDMARC系統(tǒng)“k鄰域”算法中k的取值進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)得到，在參考標(biāo)簽的密度適中時(shí)，當(dāng)k值為4時(shí)定位精度最理想[6-10]。因而，在改進(jìn)算法中，以待揀選貨物所在網(wǎng)格的4個(gè)參考標(biāo)簽為鄰居標(biāo)簽，選取K個(gè)歐幾里德距離最小的待測(cè)標(biāo)簽(操作員)，然后利用公式求得距離貨物最近的操作員。語音揀選系統(tǒng)室內(nèi)定位布置示意圖如圖2所示。