RFID系统的冗余阅读器消除改进算法I-RRE

针对RFID系统的RRE（Redundant Reader Elimination）算法和LEO（Layered Elimination Optimization）算法的不足,提出了一种I-RRE（Improvable-Redundant-Reader Elimination）算法。该算法增加候选holder,优先开启阅读器射频范围内的标签候选holder为0的阅读器,达到冗余阅读器数目最大化、工作阅读器数目最小化的目的。利用随机产生的RFID系统网络来模拟现实RFID系统环境,该环境根据参数不同的阅读器以及标签数量来模拟不同的场景,最后对冗余阅读器改进算法与其他算法对比分析。     

面向柔性制造车间的多目标RFID网络规划方法

针对具有多种覆盖需求的柔性制造车间RFID网络规划问题,以部署成本、阅读器干扰与阅读器效能为多优化目标,提出一种分层聚类、冗余消减与梯度下降方法集成的RFID网络规划方法,采用分层聚类算法确定RFID初始数量与部署位置,采用冗余阅读器消减算法优化RFID数量,采用梯度下降算法优化RFID部署位置从而实现网络规划多目标优化。实验研究表明,提出的方法在多目标综合性能方面优于传统基于分层聚类方法、遗传算法、粒子群与冗余消减混合方法的RFID网络规划方法,验证了该方法的有效性。     

基于ID预测的RFID防碰撞算法

多标签防碰撞算法是射频识别(RFID)系统中提高识别效率的关键技术,是当前RFID和物联网应用领域的重要研究问题.在对各种改进算法及IPA基本算法进行分析的基础上,结合JDS(跳跃式动态树形防碰撞算法)算法,提出一种精简IPA防碰撞算法.该算法通过精简ID标签中的非碰撞位,采取跳跃式后退查询策略,可有效减少通信冗余,提高识别性能.仿真结果表明,精简IPA算法较大幅度降低阅读器问询和标签应答的次数及比特数.     

室内RFID网络跟踪算法研究

随着RFID技术的不断发展和应用,基于RFID技术的定位系统已成为当前研究的热点问题。详细介绍了一种RFID定位算法,以阅读器网络为研究对象,存储在系统中的阅读器拓扑结构为母板,通过收集到的跟踪向量与母板匹配,寻找最佳路径。实验表明,RFID网络跟踪算法在大空间中能够准确地跟踪物体、检测阅读器工作状态;当阅读器出现故障时,算法仍能对物体跟踪定位,具有较好的鲁棒性。     

一种改进的RFID阅读器定位容错算法研究

针对RFID故障频率较高而导致RFID阅读器定位准确性较低的问题,首先对RFID阅读器的故障类型进行了分析,然后基于线性二阶锥形规划,提出了一种可以处理长时间大范围故障的RFID阅读器定位算法,并提出了一种质量指数指标来衡量该算法得出的定位结果的质量.仿真实验结果表明,该算法在定位精度方面优于当前算法,并可提供定位质量信息.最后,实现了基于该算法的阅读器定位系统RFID-RLS,并在办公室环境内进行测试,验证了该算法的有效性.     

一种面向用户的企业级无线局域网冗余消除机制

智能手机和移动设备的迅速普及,推动了企业级无线网络的广泛部署.通过收集上海某高校WiFi校园网中10000多位匿名用户的WiFi网络数据,发现无线局域网中存在超过高达24%的冗余数据传输.通过分析,挖掘无线用户数据的冗余特性,提出了一种面向用户的冗余数据消除机制.该机制可自适应地根据不同用户冗余度的动态变化,为不同的用户分配不同的缓存大小.从而在路由器缓存有限的条件下获得最大的冗余消除收益.通过基于真实历史数据的仿真实验,证实了该冗余消除机制能够有效识别并消除系统中的冗余数据,并获得较高的系统冗余消除收益.     

端到端冗余流量消除技术的指纹选择算法研究

为了兼顾服务器端的内存消耗和有效性,在分析了现有端到端冗余流量消除技术中的指纹选择算法后,提出了贪婪指纹选择算法。该算法认为两个数据包中相同片段的邻接片段很有可能也是相同的,基于这一原理,邻接片段的指纹也将被选为代表指纹,有效地避免了在服务器端缓存整个数据包,大大减少了服务器端的内存消耗。仿真实验结果表明,该算法与现有的指纹选择算法相比,能够大大减少服务器端和用户终端的内存消耗,同时冗余消除率在10%-50%之间,与现有算法相近,证明了该算法的有效性。     

基于神经网络图着色的阅读器防冲突算法

阅读器冲突问题严重影响了RFID系统的性能,降低了识别率。使用图着色方法将频率或时隙等资源合理分配,可以防止阅读器冲突的发生。但是图着色问题是一个NP难题,利用神经网络良好的非线性逼近能力,提出基于神经网络图着色的阅读器防冲突算法。分析了阅读器冲突类型及解决方法,给出了算法的详细步骤、公式推导和能量函数,并通过计算机仿真验证了算法的有效性。     

预估计锁位RFID二进制防碰撞算法

随着RFID(射频识别技术)逐渐从概念步入到商业应用阶段,标签碰撞问题影响着数据传输的完整性和正确性,为了解决标签冲突,现有的DBS算法在电子标签向阅读器发送识别码时都存在重复信息的发送,使得系统信道利用率低,同时识别效率降低。为了提高RFID系统防冲撞算法的有效性,该文研究了一种改进的二进制冲撞比特搜索算法。首先检测冲撞比特的位置信息,通过只传输具体冲撞位信息的方法减少传输的总数据量。采用回退策略以降低阅读器发送请求命令的次数。经过实验验证,该算法有效的减少了搜索次数和时延,提高了系统识别效率。     

支持STL数据源的网格曲面动态空间索引

针对STL文件格式存在网格顶点数据冗余以及缺乏面片邻接信息等缺陷,提出一种基于多维动态空间索引的显式曲面拓扑重建算法,在消除网格顶点数据复本的过程中逐步构建网格曲面顶点的KD树,通过该索引提高顶点数据复本消除效率,并基于KD树叶节点层数据存储的开放性融入半边数据结构,实现曲面拓扑结构的快速重建。最后,对6个不同规模的数据模型进行实验:与采用R^*-Tree、数组、散列表作为索引等方法相比,所提出的KD树与半边结构融合的动态空间索引在处理近百万面片的数据文件时,去除冗余顶点用时11.93 s,拓扑重建仅仅需要2.87 s,大大减少了冗余顶点的去除时间和拓扑重建时间,并且有效支持网格曲面拓扑邻域信息的快速查询,查询时间在1 ms之内,远小于对比算法所用时间。实验结果表明:所提算法能够提高网格曲面冗余顶点去除效率和拓扑重建效率,实现网格曲面拓扑邻域信息的快速查询。     

PTN网状网拓扑设计动态删枝算法

针对分组传送网(PTN)网状网拓扑的特点,为提高PTN网状网拓扑设计中的计算效率,提出了一种改进的PTN网状网拓扑设计动态删枝算法(SR-DE)。该算法先分析PTN网络资源和业务信息,在对优化网络成本循环中动态改变每次循环中删除冗余链路数量,并对业务进行稳定路由,因此可以减少了网络权值的改变次数,避免对业务重复路由,提高了计算效率。模拟仿真结果表明,该算法有效地提高了设计满足业务需求PTN网状网拓扑的计算效率。     

Efficient tag detection in RFID systems

Recent technological advances have motivated large-scale deployment of RFID systems. However, a number of critical design issues relating to efficient detection of tags remain unresolved. In this paper, we address three important problems associated with tag detection in RFID systems: (i) accurately detecting RFID tags in the presence of reader interference (reader collision avoidance problem); (ii) eliminating redundant tag reports by multiple readers (optimal tag reporting problem); and (iii) minimizing redundant reports from multiple readers by identifying a minimal set of readers that cover all tags present in the system (optimal tag coverage problem). The underlying difficulties associated with these problems arise from the lack of collision detection mechanisms, the potential inability of RFID readers to relay packets generated by other readers, and severe resource constraints on RFID tags. In this paper we present a randomized, distributed and localized Reader Collision Avoidance (RCA) algorithm and provide detailed probabilistic analysis to establish the accuracy and the efficiency of this algorithm. Then, we prove that the optimal tag coverage problem is NP-hard even with global knowledge of reader and tag locations. We develop a distributed and localized Redundant Reader Elimination (RRE) algorithm, that efficiently identifies redundant readers and avoids redundant reporting by multiple readers. In addition to rigorous analysis of performance and accuracy, we provide results from elaborate simulations for a wide range of system parameters, demonstrating the correctness and efficiency of the proposed algorithms under various scenarios.     

基于无线传感器网络节点的RFID系统节能研究

为了提高射频识别(RFID)系统的能量利用效率,在无线传感器网络节点结构的基础上,提出一种改进方案,将RFID读写器集成到传感器节点中,取代原有的传感器模块,形成读写器智能节点,并利用传感器节点的节能控制机制实现RFID系统对有限能量的高效利用。以SK—WSN—I无线传感器网络节点和SK—RFID—TRF796X—II读写器模块作为实验平台,进行Matlab仿真,验证了改进方案的节能效果。     

基于改进型灰狼算法的RFID网络规划

随着物联网技术的飞速发展,射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)系统因具有非接触、快速识别等优点而成为了解决物联网问题的首选方案。RFID网络规划问题要考虑多个目标,被证明是多目标优化的问题。群体智能(Swarm Intelligence,SI)算法在解决多目标优化问题方面得到了广泛的关注。文中提出了一种改进型灰狼算法(Improved Grey Wolf Optimizer,IGWO),利用高斯变异算子和惯性常量策略来实现RFID网络规划。通过建立优化模型,在满足标签100%覆盖率、部署更少的阅读器、避免信号干扰、消耗更少的功率4个目标的基础上,将所提算法与粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)、遗传算法(Genetic Algorithm,GA)、帝王蝶算法(Monarch Butterfly Algorithm,MMBO)进行了对比分析。实验结果表明,灰狼算法在RFID网络规划时表现更优异,在相同的实验环境下,相较于其他算法,IGWO的适应度值比GA提高了20.2%,比PSO提高了13.5%,比MMBO提高了9.66%;并且覆盖的标签数更多,可以更有效地求出最优化方案。     

RFID读写器功率的自适应调节策略

射频识别(RFID)读写器一般以恒定功率工作,会导致电能的不必要消耗。针对该问题,提出一种基于模糊控制理论的RFID读写器功率自适应调节策略,在前后2次读取RFID标签数差值的基础上,采用相应模糊控制算法动态改变RFID读写器的输出功率,从而优化输出。仿真测试结果表明,该策略能明显降低读写器的能耗。     

RFID传感网络中密集阅读器防碰撞算法的研究

为了解决RFID传感网络中阅读器与阅读器之间的信号的碰撞问题提出了防碰撞的概率功率控制算法。该算法利用各阅读器的发射功率在同一时隙服从不同的概率分布,从而来减少相互之间的干扰,获得最大的阅读范围。功率的概率分布采用β分布。仿真结果表明,概率功率控制算法能有效地防止阅读器信息碰撞,提高阅读器的读写范围。     

一种单阅读器移动RFID系统性能评估方法

中小型区域RFID标签的识别通常采用阅读器网路实现,因为只有多阅读器才能静态实现阅读器对所有待识别标签的全覆盖。但这种方法面临阅读器使用成本高,阅读器间碰撞,标签识别率低等问题。为改善上述问题,提出一种运用于中小型区域的单阅读器移动RFID系统性能评估方法,该方法以标签丢失率和全识别圈数作为性能指标,在单阅读器移动RFID系统中对已有的静态防碰撞算法的性能进行评估。实验通过判断当前时隙类型确定阅读器是否成功识别标签,每消耗1个时隙阅读器位置调整一次使得信号区及其区内标签重新确定,直至阅读器结束标签识别任务。仿真结果表明该方法能很好地对各种已有标签算法在中小型区域的RFID标签识别环境中的性能进行有效评估,同时提高RFID系统效率。     

基于图论的射频识别阅读器防碰撞算法

射频识别（RFID）系统的运行往往需要多个阅读器,以保证覆盖整个目标区域。在密集的阅读器的环境中,由于阅读器之间存在相互干扰,会影响整个RFID系统的工作效率,降低识别效率。针对上述问题,提出一种新的基于图论的阅读器防碰撞算法。首先把阅读器网络看成简单图,以时隙对阅读器分组,同时隙阅读器为一组,相邻阅读器分配不同的时隙,以解决阅读器因读取范围交叉重叠而引起的干扰;同时考虑组内阅读器的频率干扰问题,同样以频率对组内阅读器再分组,同频率阅读器为一组,相邻阅读器分配不同频率,以解决因干扰范围过大而引起的频率碰撞问题;然后根据分组信息,中央服务器通过配置命令将时隙和频率资源调度分配给每个阅读器;最后通过时序命令控制每组阅读器的工作顺序。仿真结果显示,相比邻近友好型防碰撞（NFRA）算法,该算法平均工作效率提升了6.5个百分点;阅读器数量为1000时系统工作效率提升了9.5个百分点。新算法能优化给定时间内工作阅读器的数量,减少闲置等待的阅读器数量。     

基于混合萤火虫算法的RFID网络多目标规划*

针对RFID网络规划问题,综合考虑其整体性能,建立约束多目标优化的网络规划模型;提出混合萤火虫多目标优化算法,在算法中引入新的搜索机制和非支配排序方法,以加强其搜索能力,并更有效逼近Pareto前沿。仿真研究表明,所提算法可以有效提高RFID网络的整体性能,即在保证标签覆盖率的同时,提高网络经济效益,降低阅读器冲突,平衡网络负载,实现对RFID网络的优良规划。