摘要：

作为物联网核心技术之一的射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术,其应用市场正随着物联网的普及而拓宽.阅读器和标签是RFID系统的重要组成部分,阅读器负责发出查询命令,标签负责响应命令.当多个标签同时向同一个阅读器发送响应命令时会发生标签碰撞问题;在动态环境下由于有标签新到达环境,还会造成有些标签没有被识别,即标签漏读问题.国内外现有的研究主要集中在解决静态环境下的标签碰撞问题,所谓静态环境是指在阅读器感知范围内标签数量固定的环境,而在非静态环境下,现有的标签防碰撞算法因为难以自适应不断变化的环境,从而导致较严重的标签漏读问题.除此之外,现有的标签防碰撞算法很少考虑捕获效应带来的影响,所以由它们得出的识别性能不能客观的评估原型系统的识别效率.本论文从捕获效应和标签数估计两个方面,提出捕获效应下的基于动态环境的帧外预约机制的防碰撞算法.由此本论文进行了一系列研究工作,相应的研究结论如下: (1)针对现有的RFID捕获效应模型考虑的影响因子过于简单的问题,对天线方向性,室内无线信道,无源标签反向散射及空间分布等因素进行建模,仿真得出不同的因子对捕获效应的影响程度,为后文提出的防碰撞算法的研究奠定了基础. (2)针对动态环境中新到达标签群所引起的标签漏读问题,构建了动态环境下标签到达模型,该模型采用泊松过程累加原则和寻优算法来确定帧长,实现了提高识别率的目标.此外,随机过程的理论知识证明了算法平稳运行下的标签到达率上限是0.386,为系统平稳工作提供了理论证据. (3)分析了捕获效应模型在预约阶段及读取阶段对识别率的影响,提出了捕获效应下基于预约机制的防碰撞算法RDFSA(Reservation Dynamic Frame Slotted Aloha,RDFSA).通过程序仿真寻优得到在捕获效应下算法工作的极优参数帧长度和预约码,结果表明与现有的防碰撞算法相比,RDFSA算法的识别效率明显提高,识别效率高达91.6%.

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