rfid多标签动态几何模式研究(附件)
为了提高 RFID 系统的动态定位性能，减小其定位误差，本文提出一种利用 Fisher信息矩阵的动态定位方法，引入含状态参量的 Fisher 矩阵行列式，作为目标被识别的概率大小和判断不同规划路径定位效果优劣的依据。通过合理布局标签，分析 RFID 多标签几何模式。仿真结果可以表明标签个数、选择路径、目标运动速率都将会直接影响定位性能，在分析仿真结果图后，可以类推出实际应用中，通过测试位置的调整、路径的规划、目标的限速，从而达到提高RFID 系统动态定位性能的目的。本文的研究具有很重要的理论意义和应用价值。关键词 RFID, 多标签, 动态定位, 几何模式
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 主要研究内容 2
2 基本原理 3
2.1 相关几何参数定义 3
2.2 基于 Fisher 信息矩阵的行列式 3
2.3 理论推导 4
3 系统仿真与分析 5
3.1 系统的研究思路 5
3.2 移动路径的分析 5
3.3 参考标签位置分布 6
3.3.1 正三角形标签位置分布 6
3.3.2 正四边形标签位置分布 7
3.3.3 正五边形标签位置分布 8
3.3.4 正六边形标签位置分布 8
4 多标签几模式动态定位研究 9
4.1 目标沿不同路径匀速运动 9
4.1.1 三种运动方式下的七条运动路径 9
4.1.2 目标定位识别值随时间变化曲线 11
4.1.3 不同标签分布下不同路径定位识别值随时间变化关系 13
4.2 目标沿不同路径变速运动 15
4.2.1 不同标签数目、不同速度下定位识别值随时间变化关系 15
4.2.2 不同标签数目、不同加速度下定位识别值随时间变化关系 18
结 论 21
致 谢 22
参 考 文 献 23
附录 25
1 引言
1.1 研究背景及意义 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
这些年以来，基于 RFID 的定位系统正在迅速地发展，因为基于 RFID 的定位系统以非接触、高精度、低成本等特点正成为室内定位的优选技术，引起了很多国内外学者及大量科研人员的广泛关注[13]。其研究的方向主要是集中在室内定位、组合定位、煤矿井下人员定位等方面[4]。根据目标是否移动，可以将定位研究分为两大类，第一类是静态定位，第二类是动态定位[5]。但是现实生活中，大都用的是动态定位，这就面临着如何提高 RFID 系统动态定位性能，减小定位误差的问题。本文的研究为 RFID 定位技术的发展提供了有效的途径。
1.2 国内外研究现状
这些年以来，国内外的学者对 RFID 定位系统的动态路径的规划进行了广泛的研究，给出了很多种路径规划的算法，如 Dijkstra 搜索算法[7]、A*算法[8]、遗传算法及蚁群算法]等。他们都对 RFID 定位系统的发展做出了一份很大的贡献。
Ke Jian Hua 在研究 RFID 技术和 CAN 技术的基础上，设计了一套井下人员跟踪系统[2]。利用的是RFID 技术，可以实现对带有电子标签的人员进行定位和识别。收集的信息可以通过 CAN 总线传给地面上，从而可以达到进行井下人员登记统计，为井下人员的分布查询提供参考的目的。
潘翔提出了将无线传感网络和射频识别技术结合起来的方法，将会提高空间定位的有效性[4]。并且同时给出了相应的实验，证明了将这两种技术结合起来的方法确实能起到网络性能良好，定位性能显著的效果。可以应用在矿工井下作业时的空间定位方面，具有非常重要的实际应用价值。
于银山提出了合理利用标签几何分布提高射频识别系统性能的新方法[9]。该方法引入了基于 Fisher 的信息矩阵作为判定依据,通过计算标签与阅读器方位角的 Fisher 矩阵行列式极值,获取多标签系统的最优几何分布。随后通过仿真对多标签几何分布与射频识别系统识读性能的关系进行了分析与评估。
Liu XJ 综合工艺计划与调度的优化对于平衡工艺资源的负荷、缩短生产周期、降低生产成本具有重要的现实意义[10]。提出了一种基于蚁群优化 (ACO) 的集成工艺的规划与调度优化的算法，能够处理动态紧急的情况。
谢守坤提出了传统仓储管理存在的问题，并且说明了 RFID 定位技术在现代仓储管理中的应用形式[11]。最后提出了基于RFID定位技术的数字化仓储管理系统，而且还给出了构造数字化仓储管理系统的具体步骤，对现代仓储管理有着较大的意义。
刘晓华介绍了 RFID 定位技术在医疗设备管理中的应用优势和国内外的应用现状，并且简单地分析了该应用现在面临的一些问题，最后做出前景展望[12]。对医疗设备的定位、监控等方面的发展起了很大的作用，为后人的相关研究做出了铺垫。
郭桓宇在目前的 RFID 定位算法基础上，用遗传算法优化 BP 神经网络的权值和阈值，再结合现在的 RFID 定位算法来达到零部件的相对位置估计的目的[13]。实验结果表明：零件定位精度较高，这方法可以在虚拟装配方面应用。并且针对 RFID技术在制造业的应用,对现在的 RFID 定位方法进行了整理,分析了 RFID 技术在制造业中的用途[14]。
杨江兵为了达到迅速、精确地知道患者药框的放置位置的目的，研究了 RFID 定位技术[15]。为了精确地知道大量的患者药框的放置位置，将 Landwarc 算法进行了改进，提高了定位精确性。在实际的应用中，这种算法有非常好的实验效果，也能适应自动化药房定位的需要。
1.3 主要研究内容
在目标的动态定位中，不同的路径、不同的运动速度都会对定位识别值有直接的影响，例如定位精度、识别效率、能量损耗等[6]。本文研究的重点是在不同的 RFID 多标签动态几何模式下，如何获得最佳的路径及最佳的定位效果；对提前规划好的路径、速率等进行适时地调整以获得最优的定位结果。本文将 Fisher 信息矩阵理论应用于 RFID 系统定位，引入了与时间相关的参数，建立几何理论模型，分析 RFID 多标签动态几何模式。通过仿真分析，获得目标在不同路径、不同速率移动时各个时间点的定位效率，作为判定所选路径优劣的依据。借助 Fisher 信息矩阵的动态定位，可以精确地判定最优测试点，以及在定位区域内各测试点的定位性能，为提高 RFID 系统的定位性能、减少其测量误差提供了参考依据。
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 主要研究内容 2
2 基本原理 3
2.1 相关几何参数定义 3
2.2 基于 Fisher 信息矩阵的行列式 3
2.3 理论推导 4
3 系统仿真与分析 5
3.1 系统的研究思路 5
3.2 移动路径的分析 5
3.3 参考标签位置分布 6
3.3.1 正三角形标签位置分布 6
3.3.2 正四边形标签位置分布 7
3.3.3 正五边形标签位置分布 8
3.3.4 正六边形标签位置分布 8
4 多标签几模式动态定位研究 9
4.1 目标沿不同路径匀速运动 9
4.1.1 三种运动方式下的七条运动路径 9
4.1.2 目标定位识别值随时间变化曲线 11
4.1.3 不同标签分布下不同路径定位识别值随时间变化关系 13
4.2 目标沿不同路径变速运动 15
4.2.1 不同标签数目、不同速度下定位识别值随时间变化关系 15
4.2.2 不同标签数目、不同加速度下定位识别值随时间变化关系 18
结 论 21
致 谢 22
参 考 文 献 23
附录 25
1 引言
1.1 研究背景及意义 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
这些年以来，基于 RFID 的定位系统正在迅速地发展，因为基于 RFID 的定位系统以非接触、高精度、低成本等特点正成为室内定位的优选技术，引起了很多国内外学者及大量科研人员的广泛关注[13]。其研究的方向主要是集中在室内定位、组合定位、煤矿井下人员定位等方面[4]。根据目标是否移动，可以将定位研究分为两大类，第一类是静态定位，第二类是动态定位[5]。但是现实生活中，大都用的是动态定位，这就面临着如何提高 RFID 系统动态定位性能，减小定位误差的问题。本文的研究为 RFID 定位技术的发展提供了有效的途径。
1.2 国内外研究现状
这些年以来，国内外的学者对 RFID 定位系统的动态路径的规划进行了广泛的研究，给出了很多种路径规划的算法，如 Dijkstra 搜索算法[7]、A*算法[8]、遗传算法及蚁群算法]等。他们都对 RFID 定位系统的发展做出了一份很大的贡献。
Ke Jian Hua 在研究 RFID 技术和 CAN 技术的基础上，设计了一套井下人员跟踪系统[2]。利用的是RFID 技术，可以实现对带有电子标签的人员进行定位和识别。收集的信息可以通过 CAN 总线传给地面上，从而可以达到进行井下人员登记统计，为井下人员的分布查询提供参考的目的。
潘翔提出了将无线传感网络和射频识别技术结合起来的方法，将会提高空间定位的有效性[4]。并且同时给出了相应的实验，证明了将这两种技术结合起来的方法确实能起到网络性能良好，定位性能显著的效果。可以应用在矿工井下作业时的空间定位方面，具有非常重要的实际应用价值。
于银山提出了合理利用标签几何分布提高射频识别系统性能的新方法[9]。该方法引入了基于 Fisher 的信息矩阵作为判定依据,通过计算标签与阅读器方位角的 Fisher 矩阵行列式极值,获取多标签系统的最优几何分布。随后通过仿真对多标签几何分布与射频识别系统识读性能的关系进行了分析与评估。
Liu XJ 综合工艺计划与调度的优化对于平衡工艺资源的负荷、缩短生产周期、降低生产成本具有重要的现实意义[10]。提出了一种基于蚁群优化 (ACO) 的集成工艺的规划与调度优化的算法，能够处理动态紧急的情况。
谢守坤提出了传统仓储管理存在的问题，并且说明了 RFID 定位技术在现代仓储管理中的应用形式[11]。最后提出了基于RFID定位技术的数字化仓储管理系统，而且还给出了构造数字化仓储管理系统的具体步骤，对现代仓储管理有着较大的意义。
刘晓华介绍了 RFID 定位技术在医疗设备管理中的应用优势和国内外的应用现状，并且简单地分析了该应用现在面临的一些问题，最后做出前景展望[12]。对医疗设备的定位、监控等方面的发展起了很大的作用，为后人的相关研究做出了铺垫。
郭桓宇在目前的 RFID 定位算法基础上，用遗传算法优化 BP 神经网络的权值和阈值，再结合现在的 RFID 定位算法来达到零部件的相对位置估计的目的[13]。实验结果表明：零件定位精度较高，这方法可以在虚拟装配方面应用。并且针对 RFID技术在制造业的应用,对现在的 RFID 定位方法进行了整理,分析了 RFID 技术在制造业中的用途[14]。
杨江兵为了达到迅速、精确地知道患者药框的放置位置的目的，研究了 RFID 定位技术[15]。为了精确地知道大量的患者药框的放置位置，将 Landwarc 算法进行了改进，提高了定位精确性。在实际的应用中，这种算法有非常好的实验效果，也能适应自动化药房定位的需要。
1.3 主要研究内容
在目标的动态定位中，不同的路径、不同的运动速度都会对定位识别值有直接的影响，例如定位精度、识别效率、能量损耗等[6]。本文研究的重点是在不同的 RFID 多标签动态几何模式下，如何获得最佳的路径及最佳的定位效果；对提前规划好的路径、速率等进行适时地调整以获得最优的定位结果。本文将 Fisher 信息矩阵理论应用于 RFID 系统定位，引入了与时间相关的参数，建立几何理论模型，分析 RFID 多标签动态几何模式。通过仿真分析，获得目标在不同路径、不同速率移动时各个时间点的定位效率，作为判定所选路径优劣的依据。借助 Fisher 信息矩阵的动态定位，可以精确地判定最优测试点，以及在定位区域内各测试点的定位性能，为提高 RFID 系统的定位性能、减少其测量误差提供了参考依据。
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