庆南fc对鹿岛鹿角视频: 基于WiFi和RFID的室內物品出入管理系統的研究與設計之物聯網技術研究

來源: 庆南fc对蔚山现代 作者:vicky 發布時間:2019-10-04 論文字數:0字
論文編號: sb2019100415184528078 論文語言:中文 論文類型:碩士畢業論文
本文是一篇物聯網技術論文,本系統通過 WiFi ??槲魷低程峁┩緇肪?,實現局域網通信。并設計編寫移動終端應用 APP,當用戶與系統處于同一局域網時,用戶通過移動終端 APP 對室內物品

第 1 章緒論

1.1 研究背景
因物聯網技術的誕生及興起,技術方面的與日俱進,“無人”管理系統已悄然走進公共安全、社會服務、民用服務等領域。近年來,“無人”管理系統在商業、企業生產等方面的廣泛應用,激發了人們對其研究熱情;對于“無人”管理系統的研發和開拓,世界各國均給予關注和重視[1]。但是由于室內環境復雜多變,研制“無人”管理系統的難度極大。RFID 技術擁有非接觸、非視距、定位準確度高、低成本等優點,是“無人”管理系統的重要應用技術之一。目前基于RFID 技術的“無人”智能管理系統已應用于多個領域,例如畜牧業、農業大棚、“無人超市”等[2,3]。同時 WiFi 技術也已逐步廣泛使用于人們日常生活中,讓人們可以在任何時間、任何地點都能夠快速、便捷的接入網絡。并且 WiFi 技術具備傳輸速度快、有效距離遠、可靠性高、應用領域廣泛等優勢,故基于 WiFi 無線網絡的物聯網正逐漸成為物聯網技術發展的主干線[4]。
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1.2 國內外研究現狀及研究意義
1)國內外研究現狀
WiFi 技術最早始于澳洲政府的研究(的研究最早起源于歐洲政府),發展至今,WiFi 已風靡全球,融入進人們的生活、工作和學習中。早在 20 世紀 90 年代,澳洲相關機構就已在美國申請了無線技術這一專利。該技術相比世界其他國家,我國對其研究起步相對較晚。但由于 WiFi 技術設置便捷、傳輸速度快等優點,近些年在國家的大力支持下,WiFi 技術在國內也得以迅速發展[6]。
RFID 技術最早來源于英國,當時主要用于二戰交戰雙方戰機的識別,從上世紀 60 年代開始步入商業發展,經過幾十年的研究完善,如今已經應用于倉儲、交通、車庫泊車、高危藥品保存及圖書行業等多個領域。世界上美國在 RFID 硬件研制開發和應用規范擬定方面,一直是名列前茅。日本 UID(Ubiquituous ID)規范和歐洲 15018000規范也促進了 RFID 的進一步發展[7]。同樣在 RFID 技術方面中國市場起步也相對比較晚,但是隨著中國綜合國力提升和對科技創新的重視,據《2017-2022 年中國 RFID 行業市場前瞻與投資戰略規劃研究報告》概述,我國 RFID 市場在 2016 的產值接近 542.7 億元,同比增加 27.25%。依據前瞻產業研究院《2017-2022 年中國人工智能行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》闡述說明,近年來我國結合 RFID的人工服務系統也有飛速進展,據統計我國人工智能行業在 2016 年的市場產值趨近 100.6 億元,同比增加 43.3%,并預計 2019 年將達到 344.30 億元。
我國在 RFID 領域應用典型的案例有:由我國自立開創研制的“中國鐵路車號自動識別系統”、城市中的公交自動刷卡收費系統和第二代居民身份證個人信息的自主辨識[8]。
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第 2 章 基于 WiFi/RFID 的室內定位算法

2.1基于 RFID 的室內定位算法
RFID 定位技術具有可測距離遠、穿透能力強、多物品識別、低成本、易于部署、定位精度高等優點,是眾多室內定位技術中極為突出的一類定位技術[11,12]。為盡可能提高定位精度,研究者們提出很多基于 RFID 的室內定位算法,其中主要為 LANDMARC 算法[13,14]、VIWE 算法[15]等。
2.1.1 LANDMARC 算法
LANDMARC( Location Identification Based on Dynamic ActiveRFID Calibration )定位算法思想:根據預先在室內布置的參考標簽的 RSSI 值,將待測標簽的 RSSI 值與參考標簽的 RSSI 相比較。計算兩者的 RSSI 差值,找出最小 RSSI 差值所對應的參考標簽;由已知位置信息的參考標簽,推算獲得待測標簽的位置信息[16-17],解決對待測物品的定位問題,其 LANDMARC 算法具體流程如圖 2-1。圖 2-1 中參考標簽和目標標簽的信號強度矩陣 M、N 及兩者之間的關聯矩陣 E計算方法在此不詳細介紹,具體描述可參考文獻[18-19]敘述。
但以此方法獲取的物品位置信息,使得定位精度與參考標簽的選擇緊密相關。同時標簽 RSSI 值易受環境因素干擾,造成信息 RSSI 值起伏不定,即無法保證定位精度。同時電信號在室內傳播時發生多徑效應,導致信號參數產生波動,發生數據延遲。故僅僅憑借標簽 RSSI值估算物品位置信息,其定位精度較差[20-21]

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2.2 基于 WiFi 的室內定位算法
近年,人們對無線通信技術的熱忱和智能移動終端的普及,基于移動終端的室內定位技術成為了當今研究熱點之一[26]。同時目前國家和移動、電信運營商已基本完成 WiFi 全覆蓋,實現基于 WiFi 的室內定位提供進一步保障,并且 WiFi 具有覆蓋范圍廣、傳輸數率快等優點,故基于 WiFi 的室內定位技術已成為室內定位領域的熱門研究方向[25]。但是根據 WiFi 接收的 RSSI 值的 WiFi 室內定位技術,因環境影響使得信號 RSSI 值不穩定,故其定位精度也不高[27]。
2.1 節詳細闡述基于 RFID 的幾類典型室內定位算法,但是將基于 RFID 的室內定位算法投入實際應用時,室內環境的多變復雜導致其定位精度都不是很理想;特別是定位室內物品出、入狀態時,需部署多臺 RFID 讀卡器和多天線確定物品出/入狀態。但是通過多臺 RFID讀卡器和多天線處理此問題,不僅增加其工作計算量,且存在數據傳輸延遲。本文采用 LANDMARC 算法為本系統的核心思想,并使用 WiFi通信,整個系統實現無線通信。
在室內環境下,電信號在空間中傳輸時會發生散射、饒射等現象,造成多徑干擾效應,使得信號 RSSI 值出現不同程度衰減,導致定位精度不高。但在本文中將多徑效應轉變為本系統的函數變量之一,利用信號多徑效應、WiFi、RFID 與相關算法來實現對室內物品出入智能管理。通過此方法不需布置多臺 RFID 讀卡器和多天線即可定位物品出、入狀態,不僅降低成本,提高對室內物品管理效率;特別是對于大型室內環境,可以很大程度上減少人力資源使用。
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第 3 章 一種 HCTRP 協議下 PEGASIS 最優路徑算法研究....................................11
3.1 PEGASIS 算法............................. 11
3.1.1 算法思想..............................11
3.1.2 算法優缺點分析..................................11
第 4 章 改進的 LEACH 算法研究...................................23
4.1 LEACH 算法......................................... 23
4.2 改進的 LEACH 算法............................ 24
第 5 章 基于 WiFi 與 RFID 室內物品出入管理系統設計........................................34
5.1 系統的總體設計....................... 34
5.2 系統的硬件設計................................. 34

第 5 章基于 WiFi 與 RFID 室內物品出入管理系統設計

5.1 系統的總體設計
為實時定位室內物品出入情況,設計一款基于 WiFi 和 RFID 的室內物品出入智能管理系統。本系統通過 WiFi ??槲魷低程峁┩緇肪?,實現局域網通信。并設計編寫移動終端應用 APP,當用戶與系統處于同一局域網時,用戶通過移動終端 APP 對室內物品進行遠程監控和管理。系統總體設計從以下幾方面進行設計,即:硬件設計、軟件功能設計、系統實際環境搭建設計。具體如圖 5-1。

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第六章 總結與展望

6.1 總結
本文通過使用 LANDMARC 算法和相關改進路由算法,結合 WiFi 和RFID 技術,設計的基于 WiFi 和 RFID 的室內物品出入管理系統;成功的解決大型室內環境對物品出/入管理困難、管理效率低等問題?;毓斯檳扇?本文主要做了如下工作:
(1)了解并分析當前對室內物品出、入管理時,存在的不足和本系統相關技術發展現狀,據此現狀闡述設計本系統的目的及意義。
(2)針對 WSNs 中部分節點重復采集同一數據,提出一種 HCTRP 協議下的 PEGASIS 最優路徑算法,對比 LEACH、PEGASIS、HCTRP-PEGASIS,
本文改進算法可以提高網絡生存周期約 20%;網絡平均總能耗平均到每個節點,本文改進算法可以至少降低 9 J。
(3)針對實際環境中障礙產生的陰影效應影響節點間無線通信,本文提出一種改進的 LEACH 算法-新選簇方法。相比 LEACH、ALEACH、Kost-LEACH,本文改進 LEACH 選算法提高至少 2%的節點利用率,普通節點入簇失敗的概率,至少降低 3.7%。
參考文獻(略)


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