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专利号: 2025103605199
申请人: 莱芜职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种集合UWB传输追踪的物联网风险交互追溯评估系统,其特征在于:包括UWB标签模块、UWB基站模块、中央服务器模块,动态调控模块以及追溯评估模块;

UWB标签模块,设置于货物上,用于采集货物的实时定位数据和环境状态数据,并通过超宽带信号发送至UWB基站;

UWB基站模块,部署于仓储或运输环境中,用于接收所述UWB标签模块发送的定位数据和状态数据,统计单位时间内的通信密度参数,包括活跃UWB标签数量和数据发送频率,具体的计算公式为:CD=N×F;N为单位时间内活跃的标签数量,F为每个标签的平均发送频率,CD为单位时间内的通信密度参数;同时,记录信道占用效率参数,包括成功传输数据包占总信道占用时间的比例;

中央服务器模块,与所述UWB基站模块通信连接,包括:数据分析单元,用于对所述通信密度参数和信道占用效率参数进行分析后,建立冲突程度评估模型,并生成实时冲突程度分值;

具体包括:采用加权非线性组合模型计算冲突程度分值 : ;其中:α和β为权重参数,满足α+β=1,用于调整Se和EG对 的贡献比例;f(Se)为通信密度异常评分值的非线性映射函数,g(EG)为信道效率波动评分值的非线性映射函数;

通信密度异常评分值映射f(Se),使用指数函数映射Se的非线性增长特性:;其中: =100:通信密度评分值的归一化最大值,e为自然常数;

信道占用效率波动评分值映射g(EG),采用指数映射: ;其中:=100:信道效率波动评分值的归一化最大值;

其中,通信密度异常评分值的获取方法为:设定通信密度数据集为 ,每个数据点 表示单位时间内的通信密度;对于每个数据点 ,计算它与所有其他点之间的距离 ;找到第k个最近邻点的距离,定义为:;式中, 为数据点 的k近邻集合,包括

与 距离不大于 的所有点,k为邻居数量;对于 和 ,计算可达距离 ,表达式为: ;如果

小于 ,则取 作为可达距离,数据点 的局部可达密度 定义为其近邻点的可达距离的倒数均值: ;

是 的点数;数据点 的局部异常因子 定义为其近邻点的局部可达密度的平均值与其自身局部可达密度的比值: ;根据 生成通信密度异常评分值Se,表达式为: ;MaxLOF为当前所有点中最大的LOF值;

信道占用效率波动评分值的获取方法为:设信道占用效率数据为时间序列;从第 个数据点开始,z为滑动窗口的大小,构建包含z个数据点的滑动窗口 : ;每次将窗口向前移动一个时间点,形成新的子集,在窗口 内,计算信道占用效率的均值和窗口内信道占用效率的标准差;对于时间t和前一时间 ,计算标准差的变化率 : ; 为时间t处的信道占用效率的标准差;将标准差的变化率 映射为信道占用效率波动评分值EG,评分范围为0到100:;式中, 为预设的最大波动变化率;

调控策略生成单元,用于根据所述冲突程度分值动态生成信道分配优化方案、传输频率调整策略和优先级分配方案;

动态调控模块,与所述UWB标签模块和中央服务器模块通信连接,用于接收所述调控策略生成单元生成的调控方案并执行,具体包括:动态调整UWB标签的工作信道,采用跳频机制分散高密度区域的通信负载;对非关键货物标签降低数据传输频率,对关键货物标签维持高频率传输;根据货物重要性动态分配信道优先级,优先确保关键货物的数据传输;

追溯评估模块,部署于中央服务器模块,用于对异常货物的历史定位数据和状态数据进行分析,结合冲突程度分值,追溯问题来源并生成风险评估报告。

2.根据权利要求1所述的一种集合UWB传输追踪的物联网风险交互追溯评估系统,其特征在于:UWB基站模块中,基站根据接收到的数据包中的标签ID,识别当前时间内活跃的UWB标签数量,通过标签信号的周期性传输判断标签是否处于活跃状态,基站记录每个标签在单位时间内发送的数据包数量,计算其发送频率,综合所有活跃标签的数据发送频率,计算单位时间内的通信密度参数;

基站记录每个成功接收到的数据包,并统计单位时间内接收到的总数据包数量,采用数据包序列号或校验机制,区分重复传输和新数据包,基站根据记录的每个数据包的接收时间和传输时长,累加计算单位时间内信道总占用时间,计算信道占用效率参数。

3.根据权利要求1所述的一种集合UWB传输追踪的物联网风险交互追溯评估系统,其特征在于:调控策略生成单元根据冲突程度分值 生成对应的冲突范围及调控策略,具体包括:高冲突 >70:切换高负载区域的标签信道,保障关键货物标签的传输优先权;

中等冲突40≤ ≤70:降低非关键标签的传输频率,逐步降低低优先级标签的传输速率;

低冲突 <40:恢复正常信道分配和传输频率,保持高优先级标签的实时传输。

4.根据权利要求1所述的一种集合UWB传输追踪的物联网风险交互追溯评估系统,其特征在于:追溯评估模块中,定位数据包括货物的历史位置信息 ;

状态数据包括环境状态数据 ;

冲突程度分值包括计算的历史 时间序列;

按时间戳将定位数据、状态数据和冲突程度分值对齐,形成完整的时间序列:;

根据定位数据 绘制货物的移动轨迹,标注其停留点和运动方向,比较轨迹与预定路线,识别偏移点;对状态数据进行阈值检测,识别超标点:; 为预设的环境温度数据的最大

值, 为预设的环境湿度数据的最大值,检查状态异常时段的 值,若 与状态异常重叠,标记为受通信环境影响的异常:;根据异常标记,确定问题发生

的时间段和位置。

5.根据权利要求4所述的一种集合UWB传输追踪的物联网风险交互追溯评估系统,其特征在于:根据异常持续时间和货物的重要性,评估问题对货物质量的潜在影响,具体为:综合问题 持续时间 、状态异 常幅度 和通信冲 突程度,计算风险 分值 :; 为异常持续时间权重, 为状态异常程度权重,为冲突程度分值的平均值, 为预设权重系数,满足 ;根据 值划分风险等级:<40:低风险;40≤ <70:中风险; ≥70:高风险。