【摘 要】
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随着物联网的兴起,RFID设备被广泛应用于各大商业领域当中。对于有源RFID而言,随着部署标签数量增大,会导致标签设备更换电池的成本剧增。半有源RFID采用低频唤醒高频通信的工作机制,可以极大的降低系统的功耗,节约项目的成本。因此,半有源RFID在很多应用场景开始代替有源RFID。半有源RFID设备作为数据收集的一种手段,面临的关键问题主要有:(1)移动阅读器进行数据收集的路径规划问题:当标签设备
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随着物联网的兴起,RFID设备被广泛应用于各大商业领域当中。对于有源RFID而言,随着部署标签数量增大,会导致标签设备更换电池的成本剧增。半有源RFID采用低频唤醒高频通信的工作机制,可以极大的降低系统的功耗,节约项目的成本。因此,半有源RFID在很多应用场景开始代替有源RFID。半有源RFID设备作为数据收集的一种手段,面临的关键问题主要有:(1)移动阅读器进行数据收集的路径规划问题:当标签设备被部署之后,通常需要通过一个移动的阅读器去收集标签设备的信息,并将收集到的信息发送到数据中心。更短的有效收集路径意味着所花费的成本也就越小。因此,一套有效的路径规划算法对控制项目的运营成本具有很大的帮助。(2)高并发读取时的防碰撞问题:在进行高并发的读取时,碰撞问题是不可避免。由于部署的标签设备的数量越来越庞大,由碰撞问题增加的功耗已经不容忽视,一套低功耗的防碰撞算法对延长标签设备的使用寿命至关重要。综上所述,本文主要针对半有源RFID数据收集的以上关键问题开展研究工作:(1)针对移动阅读器的最短有效路径规划问题,本文基于Group Steiner Tree理论,给出了基于节点间可访问性的有效移动数据收集算法,证明了该算法与理论最短收集路径的近似比不超过O(7)2)29)7)2)7)2)7)2)9)),n代表静态标签节点的个数,t(t<n)是最大网络基数。大量的仿真结果表明,本文算法比传统算法路径长度更优。(2)针对高并发读取时存在的碰撞问题,本文提出了一种基于已知标签上限值的动态帧调整算法,基于二项分布理论对区域内未被识别的标签数量进行预估,通过预估值对帧长进行动态调整,确保较高的系统读取率的同时降低系统的功耗。我们设计了半有源RFID实验系统,大量实验结果表明在小于5%平均读取损失率条件下,本文算法和已有的防碰撞算法相比降低了标签设备20%的功耗。
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