基于RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標跟蹤問題研究

RFID技術(shù)和WSN技術(shù)具有不同的技術(shù)特點，WSN可以監(jiān)測四面八方感應(yīng)到的各種信息，但對物品的標識能力卻有所缺乏，RFID技術(shù)強大的標識物品的能力正好可以彌補；RFID抗干擾性較差，而且無源RFID的有效讀取距離一般小于10m，如果能利用WSN長達100M的有效距離，將會拓展RFID技術(shù)的應(yīng)用范圍。將RFID和WSN進行集成應(yīng)用，會極大地推動兩項技術(shù)的應(yīng)用。 目前國內(nèi)外對RFID與WSN的集成技術(shù)研究，主要集中在集成傳感器的RFID標簽、集成的體系架構(gòu)、以及集成的應(yīng)用開發(fā)等方面。但是，對于將RFID讀寫器集成到傳感器網(wǎng)絡(luò)中體系架構(gòu)的研究目前還只是抽象的架構(gòu)設(shè)計。

RFID 的一個發(fā)展趨勢是與網(wǎng)絡(luò)集成，目前RFID網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始逐步走向成熟。將傳感器節(jié)點集成到RFID系統(tǒng)中可以獲取更多所需的環(huán)境信息，并且可以擴大RFID系統(tǒng)的識別范圍。因此我們設(shè)計RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

我們可以利用這一RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)對移動的目標進行跟蹤定位研究。這一網(wǎng)絡(luò)擁有大量的傳感器節(jié)點和RFID讀寫器，傳感器節(jié)點可以用來精確的監(jiān)控移動目標的周圍環(huán)境，同時RFID讀寫器可以用來確定目標的移動軌跡，并防止目標進入限制區(qū)域。

圖3 RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

3 目標跟蹤系統(tǒng)

移動目標的跟蹤定位是最近在供應(yīng)鏈領(lǐng)域新涌現(xiàn)出的一個研究內(nèi)容。目前在這一問題中，WSN應(yīng)用的比較廣泛。

典型的RFID系統(tǒng)，只能提供有限范圍內(nèi)的單品目標跟蹤。例如在倉儲管理中，通常是在安全區(qū)域的大門進出口處安裝RFID讀寫器設(shè)備，經(jīng)過此處的物品可同時一次性進行識別驗證。所有安裝了標簽的托盤或者物品就在這一刻被確定了當前的位置。

由于傳感器節(jié)點體積小、價格低廉、采用無線通信方式，以及傳感器網(wǎng)絡(luò)部署隨機，具有自組織性、魯棒性和隱藏性等特點，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非常適合于移動目標的定位和跟蹤。但是傳感器節(jié)點存在很多硬件資源的限制，還經(jīng)常遭受外界環(huán)境的影響，無線鏈路受到干擾，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)動態(tài)變化，而傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動目標跟蹤應(yīng)用具有很強的實時性，因此引入了RFID讀寫器的傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以更好的解決這一問題。

現(xiàn)代的目標跟蹤問題中常常關(guān)注著目標移動的曲線，并且伴隨著大量的監(jiān)控信息，例如周圍環(huán)境的溫度，濕度等等。在RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)中，RFID讀寫器負責探測并確定當前移動目標的位置，以及移動的方向，傳感器負責搜集目標周圍的其他相關(guān)信息，并在適當?shù)臅r候做出報警。

圖4 RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)中目標跟蹤軌跡

4 實驗

在我們的實驗中，假設(shè)目標的移動軌跡為一條曲線，如圖4所示。我們設(shè)定一個由16個RFID讀寫器組成的4 4正方形跟蹤區(qū)域，由圖中虛心圓點標識。實心圓點代表傳感器。

當一個攜帶標簽的移動目標如圖中所示由 移動到 ，兩點之間的直線被認為是目標移動的軌跡。因此，當目標沿著圖中的曲線運動時，由相應(yīng)的RFID讀寫器確定其位置，相應(yīng)順序激活的RFID讀寫器為：

在目標的移動過程中，如果接近其中一個傳感器，該傳感器就會搜集該目標周圍環(huán)境的相關(guān)信息，例如溫度、濕度，并且將這些信息通過RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)及時傳送給計算機管理系統(tǒng)。圖中傳感器的作用順序為：

5 結(jié)論

在這篇文章中，我們提出了一個將RFID讀寫器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這一架構(gòu)可以擴大系統(tǒng)的覆蓋范圍并擴展RFID信息系統(tǒng)的信息種類。我們初步將這一架構(gòu)應(yīng)用在移動目標的跟蹤定位上，理論上取得一定的進展。未來的研究重點放在這一框架在供應(yīng)鏈系統(tǒng)中的實際應(yīng)用。