一种基于实时定位方法的院内耗材配送装置与流程

1.本发明涉及物流配送定位的技术领域，尤其涉及一种基于实时定位方法的院内耗材配送装置。


背景技术：

2.目前各医院对于院内耗材流通环节的管理上一般仅做到账目的记录，对耗材配送物流管理的支持较弱，特别是对于耗材的运送轨迹的监控，耗材到底被送到哪里了，什么时候能送到药房或者科室，不能得出明确答复。
3.目前室内定位技术大多是通过室内的无线传感网络来实现定位，而无线传感网络的搭建需要大量的传感器设备，且为了减弱室内环境的影响、实现高精度的定位要求，通常还需要配备其他的信号辅助处理设备，进而导致在实际应用中，这种类型的定位技术投入成本较高，不具有推广的价值。
4.鉴于此，本发明提出一种基于实时定位方法的院内耗材配送装置，通过利用无线网络技术确定医院内部指纹地图，并对待定位耗材进行位置指纹匹配，匹配得到的最优位置指纹的位置向量均值即为待定位耗材位置，从而实现医院内耗材的实时定位。


技术实现要素：

5.本发明提供一种基于实时定位方法的院内耗材配送装置，目的在于(1)基于无线网络技术建立医院内部的指纹地图；(2)实时定位医院内耗材。
6.实现上述目的，本发明提供的一种基于实时定位方法的院内耗材配送装置，包括以下院内耗材配送的定位流程：
7.s1：采集医院内部的位置指纹，并利用核k-means方法对采集的位置指纹进行聚类，将医院内部指纹地图划分为多个子区域；
8.s2：对待定位设备的位置指纹和子区域内的位置指纹进行汉明距离匹配，并将匹配结果在预设定距离阈值内的子区域，作为待定位设备可能位于的区域集合；
9.s3：计算待定位设备的位置指纹在每个可能区域中与每个位置指纹的高斯对数距离；
10.s4：将每个可能区域中前w个最小的高斯对数距离的平均值作为待定位设备属于该区域的隶属度，隶属度最小的可能区域即为待定位设备所处区域，并将前w个最小高斯对数距离所对应的位置指纹的位置向量均值作为待定位设备位置。
11.作为本发明的进一步改进方法：
12.所述s1步骤中采集医院内部的位置指纹，得到医院内部位置指纹集合，包括：
13.在医院内部设置n个无线访问接入点ap＝{ap1,ap2,
…
,apk,
…
,apn}，每个无线访问接入点apk记录接收到邻近无线设备的信号强度rssi
k,i
，其中rssi
k,i
表示无线访问接入点k接收到无线设备i的信号强度；
14.构建每个无线访问接入点的位置指纹：
15.rk＝[mack:rssik]
[0016]
其中：
[0017]rk
为无线访问接入点apk的位置指纹；
[0018]
rssik为无线访问接入点apk的接收信号强度；
[0019]
mack为无线访问接入点apk的mac地址；
[0020]
则医院内部位置指纹集合为：
[0021]
r＝{r1,r2,
…
,rk,
…
,rn}
[0022]
其中：
[0023]
r为医院内部位置指纹集合。
[0024]
所述s1步骤中根据医院内部位置指纹集合，利用核k-means方法对位置指纹进行聚类，包括：
[0025]
根据医院内部位置指纹集合r＝{r1,r2,
…
,rk,
…
,rn}，利用核k-means方法对位置指纹集合中的位置指纹进行聚类处理，根据聚类结果，将由位置指纹构成的医院内部指纹地图划分为多个子区域，所述核k-means方法流程为：
[0026]
1)在医院内部位置指纹集合r＝{r1,r2,
…
,rk,
…
,rn}随机选取聚类中心{r1,r2,
…
,rm}，其中m表示聚类数；
[0027]
2)利用核函数k(ri,rj)将内部位置指纹集合中的任意位置指纹ri和rj映射到数据g(ri)和g(rj)，则映射公式为：
[0028]
k(ri,rj)＝g(ri)
t
g(rj)
[0029]
得到的映射数据集为{g(r1),g(r2),
…
,g(rn)}；
[0030]
3)建立核k-means方法的目标函数：
[0031][0032]
其中：
[0033]
m为聚类数量；
[0034]
g(ri)表示类中心的映射数据；
[0035]
μm为聚类后第m类的均值；
[0036]
4)调整聚类中心；
[0037]
5)重复步骤2)-4)，直到目标函数收敛，最终收敛得到的聚类中心即为聚类结果中心；将聚类中心邻近的位置指纹合并到聚类中心的聚类簇中，得到的聚类结果为
[0038]
{q1,q2,
…
,qj,
…
,qm}，其中qj表示以聚类中心rj为中心的聚类簇；
[0039]
将任意聚类簇qj中位置指纹的所在区域作为医院内部指纹地图的子区域pj。
[0040]
所述s2步骤中对待定位设备的位置指纹和子区域内的位置指纹进行汉明距离匹配，包括：
[0041]
计算得到任意子区域pj的mac地址集合：
[0042][0043]
其中：
[0044]
nj表示子区域pj内的位置指纹数目；
[0045]
表示子区域pj内第k个位置指纹；
[0046]
mac(
·
)表示获取位置指纹中的mac地址；
[0047]
获取待定位设备的位置指纹x，获取mac地址集合为p
x
，对待定位设备的mac地址集合与任意子区域pj的mac地址集合进行汉明距离匹配，所述汉明距离匹配结果为：
[0048][0049]
其中：
[0050]
p
x
表示待定位设备的mac地址集合；
[0051]
表示医院内部任意子区域pj的mac地址集合。
[0052]
在本发明一个具体实施例中，所述待定位设备为医院内耗材。
[0053]
所述s2步骤中将匹配结果在预设定距离阈值内的对应子区域，作为待定位设备可能位于的区域集合，包括：
[0054]
根据汉明距离匹配结果集合将汉明距离匹配结果大于预设定阈值δ的子区域集合，作为待定位设备可能位于的区域集合{p
′1,p
′2,
…
,p
′u,
…
p
′s}，其中s表示待定位设备共有s个可能区域，p
′u表示待定位设备的第u个可能区域。
[0055]
所述s3步骤中计算待定位设备的位置指纹在每个可能区域中与每个位置指纹的高斯对数距离，包括：
[0056]
计算待定位设备的位置指纹x在每个可能区域中每个位置指纹的高斯对数距离，其中表示任意可能区域p
′u内的第k个位置指纹，所述高斯对数距离的计算公式为：
[0057][0058]
其中：
[0059]
rssi(
·
)表示获取位置指纹中的信号强度；
[0060]
σ表示医院内部无线访问接入点接收信号强度的标准差。
[0061]
所述s4步骤中计算每个可能区域的隶属度，隶属度最小的可能区域即为待定位设备所处区域，并将前w个最小高斯对数距离所对应的信号指纹的位置向量均值作为待定位设备位置，包括：
[0062]
将每个可能区域中前w个最小的高斯对数距离的平均值作为待定位设备属于该区域的隶属度，隶属度最小的可能区域即为待定位设备所处区域；
[0063]
并将前w个最小高斯对数距离所对应的信号指纹的位置向量均值作为待定位设备位置；
[0064]
在本发明一个具体实施例中，将w设置为3。
[0065]
本发明提供一种基于实时定位方法的院内耗材配送装置，其特征在于，所述装置包括：
[0066]
无线访问接入点，用于待定位耗材的位置指纹；
[0067]
数据处理器，用于对待定位设备的位置指纹和子区域内的位置指纹进行汉明距离匹配，并将匹配结果在预设定距离阈值内的子区域，作为待定位设备可能位于的区域集合；计算待定位设备的位置指纹在每个可能区域中与每个位置指纹的高斯对数距离；
[0068]
耗材定位装置，用于将每个可能区域中前w个最小的高斯对数距离的平均值作为待定位设备属于该区域的隶属度，隶属度最小的可能区域即为待定位设备所处区域，并将前w个最小高斯对数距离所对应的位置指纹的位置向量均值作为待定位设备位置。
[0069]
作为不限定的，还包括耗材运输工具。
[0070]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有耗材定位程序指令，所述耗材定位程序指令可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的基于实时定位的院内耗材配送实现方法的步骤。
[0071]
相对于现有技术，本发明提出一种基于实时定位方法的院内耗材配送装置，该技术具有以下优势：
[0072]
首先，本方案根据医院内部位置指纹集合r＝{r1,r2,
…
,rk,
…
,rn}，利用核k-means方法对位置指纹集合中的位置指纹进行聚类处理，根据聚类结果，将由位置指纹构成的医院内部指纹地图划分为多个子区域，所述核k-means方法流程为：在医院内部位置指纹集合r＝{r1,r2,
…
,rk,
…
,rn}随机选取聚类中心{r1,r2,
…
,rm}，其中m表示聚类数；利用核函数k(ri,rj)将内部位置指纹集合中的任意位置指纹ri和rj映射到数据g(ri)和g(rj)，则映射公式为：
[0073]
k(ri,rj)＝g(ri)
t
g(rj)
[0074]
得到的映射数据集为{g(r1),g(r2),
…
,g(rn)}；建立核k-means方法的目标函数：
[0075][0076]
其中：m为聚类数量；g(ri)表示类中心的映射数据；μm为聚类后第m类的均值；调整聚类中心；重复上述步骤，直到目标函数收敛，最终收敛得到的聚类中心即为聚类结果中心；将聚类中心邻近的位置指纹合并到聚类中心的聚类簇中，得到的聚类结果为
[0077]
{q1,q2,
…
,qj,
…
,qm}，其中qj表示以聚类中心rj为中心的聚类簇；将任意聚类簇qj中位置指纹的所在区域作为医院内部指纹地图的子区域pj，从而实现医院内部区域的划分，后续可先判断院内耗材的所属区域，在进行位置向量计算，简化了院内耗材实时定位的计算复杂度。
[0078]
同时，本方案采用两次距离匹配方式计算得到待定位设备的实时位置，所述待定位设备为院内耗材，获取待定位设备的位置指纹x，获取mac地址集合为p
x
，对待定位设备的mac地址集合与任意子区域pj的mac地址集合进行汉明距离匹配，所述汉明距离匹配结果为：
[0079][0080]
其中：p
x
表示待定位设备的mac地址集合；表示医院内部任意子区域pj的mac地址集合。根据汉明距离匹配结果集合将汉明距离匹配结果大于预设定阈值δ的子区域集合，作为待定位设备可能位于的区域集合{p
′1,p
′2,
…
,p
′u,
…
p
′s}，其中s表示待定位设备共有s个可能区域，p
′u表示待定位设备的第u个可能区域。计算待定位设备的位置指纹x在每个可能区域中每个位置指纹的高斯对数距离，其中表示任意可能区域p
′u内的第k个位置指纹，所述高斯对数距离的计算公式为：
[0081][0082]
其中：rssi(
·
)表示获取位置指纹中的信号强度；σ表示医院内部无线访问接入点接收信号强度的标准差。将每个可能区域中前w个最小的高斯对数距离的平均值作为待定位设备属于该区域的隶属度，隶属度最小的可能区域即为待定位设备所处区域；并将前w个最小高斯对数距离所对应的信号指纹的位置向量均值作为待定位设备位置。相较于传统方案，本方案首先利用汉明距离匹配方法得到距离待定位设备的几个邻近区域作为待定位设备可能位于的区域，进一步简化院内耗材实时定位的计算复杂度，从而根据可能区域，利用高斯对数距离方法更快计算得到院内耗材的精确位置。
附图说明
[0083]
图1为本发明一实施例提供的一种基于实时定位方法的院内耗材配送装置的流程示意图；
[0084]
图2为本发明一实施例提供的一种基于实时定位方法的院内耗材配送装置的结构示意图；
[0085]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0086]
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0087]
s1：采集医院内部的位置指纹，并利用核k-means方法对采集的位置指纹进行聚类，将医院内部指纹地图划分为多个子区域。
[0088]
所述s1步骤中采集医院内部的位置指纹，得到医院内部位置指纹集合，包括：
[0089]
在医院内部设置n个无线访问接入点ap＝{ap1,ap2,
…
,apk,
…
,apn}，每个无线访问接入点apk记录接收到邻近无线设备的信号强度rssi
k,i
，其中rssi
k,i
表示无线访问接入点k接收到无线设备i的信号强度；
[0090]
构建每个无线访问接入点的位置指纹：
[0091]rk
＝[mack:rssik]
[0092]
其中：
[0093]rk
为无线访问接入点apk的位置指纹；
[0094]
rssik为无线访问接入点apk的接收信号强度；
[0095]
mack为无线访问接入点apk的mac地址；
[0096]
则医院内部位置指纹集合为：
[0097]
r＝{r1,r2,
…
,rk,
…
,rn}
[0098]
其中：
[0099]
r为医院内部位置指纹集合。
[0100]
所述s1步骤中根据医院内部位置指纹集合，利用核k-means方法对位置指纹进行
聚类，包括：
[0101]
根据医院内部位置指纹集合r＝{r1,r2,
…
,rk,
…
,rn}，利用核k-means方法对位置指纹集合中的位置指纹进行聚类处理，根据聚类结果，将由位置指纹构成的医院内部指纹地图划分为多个子区域，所述核k-means方法流程为：
[0102]
1)在医院内部位置指纹集合r＝{r1,r2,
…
,rk,
…
,rn}随机选取聚类中心{r1,r2,
…
,rm}，其中m表示聚类数；
[0103]
2)利用核函数k(ri,rj)将内部位置指纹集合中的任意位置指纹ri和rj映射到数据g(ri)和g(rj)，则映射公式为：
[0104]
k(ri,rj)＝g(ri)
t
g(rj)
[0105]
得到的映射数据集为{g(r1),g(r2),
…
,g(rn)}；
[0106]
3)建立核k-means方法的目标函数：
[0107][0108]
其中：
[0109]
m为聚类数量；
[0110]
g(ri)表示类中心的映射数据；
[0111]
μm为聚类后第m类的均值；
[0112]
4)调整聚类中心；
[0113]
5)重复步骤2)-4)，直到目标函数收敛，最终收敛得到的聚类中心即为聚类结果中心；将聚类中心邻近的位置指纹合并到聚类中心的聚类簇中，得到的聚类结果为{q1,q2,
…
,qj,
…
,qm}，其中qj表示以聚类中心rj为中心的聚类簇；
[0114]
将任意聚类簇qj中位置指纹的所在区域作为医院内部指纹地图的子区域pj。
[0115]
s2：对待定位设备的位置指纹和子区域内的位置指纹进行汉明距离匹配，并将匹配结果在预设定距离阈值内的子区域，作为待定位设备可能位于的区域集合。
[0116]
所述s2步骤中对待定位设备的位置指纹和子区域内的位置指纹进行汉明距离匹配，包括：
[0117]
计算得到任意子区域pj的mac地址集合：
[0118][0119]
其中：
[0120]
nj表示子区域pj内的位置指纹数目；
[0121]
表示子区域pj内第k个位置指纹；
[0122]
mac(
·
)表示获取位置指纹中的mac地址；
[0123]
获取待定位设备的位置指纹x，获取mac地址集合为p
x
，对待定位设备的mac地址集合与任意子区域pj的mac地址集合进行汉明距离匹配，所述汉明距离匹配结果为：
[0124]
[0125]
其中：
[0126]
p
x
表示待定位设备的mac地址集合；
[0127]
表示医院内部任意子区域pj的mac地址集合。
[0128]
在本发明一个具体实施例中，所述待定位设备为医院内耗材。
[0129]
所述s2步骤中将匹配结果在预设定距离阈值内的对应子区域，作为待定位设备可能位于的区域集合，包括：
[0130]
根据汉明距离匹配结果集合将汉明距离匹配结果大于预设定阈值δ的子区域集合，作为待定位设备可能位于的区域集合{p
′1,p
′2,
…
,p
′u,
…
p
′s}，其中s表示待定位设备共有s个可能区域，p
′u表示待定位设备的第u个可能区域。
[0131]
s3：计算待定位设备的位置指纹在每个可能区域中与每个位置指纹的高斯对数距离。
[0132]
所述s3步骤中计算待定位设备的位置指纹在每个可能区域中与每个位置指纹的高斯对数距离，包括：
[0133]
计算待定位设备的位置指纹x在每个可能区域中每个位置指纹的高斯对数距离，其中表示任意可能区域p
′u内的第k个位置指纹，所述高斯对数距离的计算公式为：
[0134][0135]
其中：
[0136]
rssi(
·
)表示获取位置指纹中的信号强度；
[0137]
σ表示医院内部无线访问接入点接收信号强度的标准差。
[0138]
s4：将每个可能区域中前w个最小的高斯对数距离的平均值作为待定位设备属于该区域的隶属度，隶属度最小的可能区域即为待定位设备所处区域，并将前w个最小高斯对数距离所对应的位置指纹的位置向量均值作为待定位设备位置。
[0139]
所述s4步骤中计算每个可能区域的隶属度，隶属度最小的可能区域即为待定位设备所处区域，并将前w个最小高斯对数距离所对应的信号指纹的位置向量均值作为待定位设备位置，包括：
[0140]
将每个可能区域中前w个最小的高斯对数距离的平均值作为待定位设备属于该区域的隶属度，隶属度最小的可能区域即为待定位设备所处区域；
[0141]
并将前w个最小高斯对数距离所对应的信号指纹的位置向量均值作为待定位设备位置；
[0142]
在本发明一个具体实施例中，将w设置为3。
[0143]
在本实施例中，所述院内耗材配送装置1至少包括无线访问接入点11、数据处理器12、耗材定位装置13，通信总线14，以及网络接口15。
[0144]
其中，数据处理器12至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。数据处理器12在一些实施例中可以是院内耗材配送装置1的内部存储单元，例如该院内耗材配送装置1的硬盘。数据处理器12在另一些实施例中也可以是院内耗材配送装置1的外部存
储设备，例如院内耗材配送装置1上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，数据处理器12还可以既包括院内耗材配送装置1的内部存储单元也包括外部存储设备。数据处理器12不仅可以用于存储安装于院内耗材配送装置1的应用软件及各类数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0145]
耗材定位装置13在一些实施例中可以是一中央处理器(central processing unit,cpu)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，包括监控单元，用于运行数据处理器12中存储的程序代码或处理数据，例如耗材定位程序指令16等。
[0146]
通信总线14用于实现这些组件之间的连接通信。
[0147]
网络接口15可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)，通常用于在该装置1与其他电子设备之间建立通信连接。
[0148]
图2仅示出了具有组件11-15以及院内耗材配送装置1，本领域技术人员可以理解的是，图2示出的结构并不构成对院内耗材配送装置1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0149]
在图2所示的院内耗材配送装置1实施例中，数据处理器12中存储有耗材定位程序指令16；耗材定位装置13执行数据处理器12中存储的耗材定位程序指令16的步骤，与院内耗材配送实时定位的实现方法相同，在此不作类述。
[0150]
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有耗材定位程序指令，所述耗材定位程序指令可被一个或多个处理器执行。
[0151]
需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0152]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例装置可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的装置。
[0153]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。