三维空间中的大规模RFID阅读器的部署算法及应用研究

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RFID(Radio Frequency Identification)射频识别是一种利用无线电射频信号进行数据传输的非接触式自动识别技术。随着物联网的兴起,RFID技术作为其支撑,已逐步成为未来信息社会建设的基础。在一些大型应用场景中,如军队涉密场所、大型仓库,需要对整个区域的物品进行全方位、立体的监管,由于RFID阅读器的读写距离有限,阅读器必须以一种密集、三维的形式进行部署。在这种情况下,如何有效利用每一个阅读器的覆盖能力,对指定空间进行最大化覆盖,并减少阅读器信号的重叠区域,是我们需要首先考虑的问题。通过合理规划阅读器的相关参数,不仅能够节约系统组建成本、实现最优覆盖;还能大幅减少阅读器射频信号相互重叠覆盖的区域,降低因此而引起的阅读器、标签冲突,提升系统的总体性能。本文提出了一种三维空间中的大规模RFID阅读器部署策略,具体工作如下:1.提出了一种矩阵化的量化策略,将阅读器电磁辐射模型和覆盖区域分别映射为阅读器三维矩阵和覆盖区域三维矩阵。通过该方法可以更加细致、逼真的反映出RFID阅读器在各种应用场景中的部署。2.提出了一种基于三维矩阵的部署策略。该策略通过矩阵叠加的方式,将阅读器矩阵循环叠加到部署矩阵中,并对阅读器矩阵的部署进行越界检测。利用该策略,可以大大简化阅读器部署环节中目标区域的覆盖率、重叠率等指标的计算难度,有利于快速评估RFID系统的覆盖性能。3.提出了一种基于淘汰规则的改进型粒子群优化算法。通过仿真证明,该方法对解决类似三维覆盖问题,有较好的覆盖性能。4.对不同场景下RFID阅读器的部署进行了仿真。通过仿真,验证了本文所提出的部署策略不仅适用于规则区域,而且也适用于不规则区域。且该策略具有良好的三维部署性能。本文的研究成果可以用来求解三维空间中大规模RFID阅读器部署应用问题。同时本文提出的思想和方法对解决其他三维无线网络规划问题也有较好的借鉴和参考作用。
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