物聯網感知層的數據獲取范文

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1數據的獲取

在物聯網中對貨物、產品部件、機械裝備、物流和托運、倉儲、零售商的設施或終端用戶的資產狀態均可進行檢測．方便監測可以在對象上面嵌入具有無線功能的嵌入式設備，讓他們成為被監測對象的一部分，就如同條形碼貼紙一樣，成為大部分產品中的一部分．無線傳感器網絡（WSN）是由大量傳感器節點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，它能夠實現數據的采集量化、處理融合和傳輸應用．由于它的運作原理可以滿足物聯網的需求，使它成為了連接物聯網上對象設備最佳的候選者．如圖1物聯網架構下RFID與WSN的融合所示．RFID側重于識別，能夠實現對目標的標識和管理，同時RFID系統具有讀寫距離有限、抗干擾性差、實現成本較高的不足；WSN側重于組網，實現數據的傳遞，具有部署簡單，實現成本低廉等優點，但一般WSN并不具有節點標識功能．RFID與WSN的結合存在很大的程度上解決了以上缺陷．

2RFID網絡的拓撲結構優化設計

RFID是物聯網數據的重要來源之一，它廣泛用于生產鏈和商店項目的跟蹤和追查及其創新應用，如監控、公共交通等等；對于某些應用程序如超市中的商品的跟蹤，它需要考慮具有成本效益的方式部署．RFID讀寫器網絡，涉及到網絡規劃中的拓撲設計、網絡合成和網絡實現，在這個過程中要考慮到不同的因素對網絡成本的影響，比如：覆蓋范圍、干擾效果、標簽的密度、部署所花費的代價．顯然，最佳的滿足這些具有沖突性的目標，需要解決一個大的搜索空間和非線性優化問題，假設部署的為RFID為無源標簽，需要考慮一下幾個方面的問題．

2.1閱讀區域的重疊位于閱讀區域內的標簽將會被正常檢測，但如果受到其他閱讀器的干擾就有可能發生碰撞，如圖2閱讀區域的重疊．因此，為了選擇減少閱讀區域影響的唯一解決方法，通過所有部署的閱讀器跟定義的驗收閾值，測量了重疊區域．式（1）～式（4）表明了第一個目標函數（1）的定義．覆蓋率（CRatio）是指允許每個閱讀器允許的重疊量，CArea表示候選解決方案的總覆蓋面積．

2.2無用的閱讀器數量需要注意，即使符合重疊參數的布局，有可能獲取不覆蓋任何標簽的閱讀器，它們需要被最佳的解決方案丟棄，如圖3無用的閱讀器所示．優化的策略是盡量的減少無用的閱讀器．那么優化公式可以列為公式。

2.3覆蓋標簽的數量RFID部署的主要目標之一是能夠檢測并獲得總體部署標簽的ID．下面定義了100％的檢測標簽目標，等式（8）～（10）．假設標簽被覆蓋，它們將會被偵破．但在實際的應用中要考慮的更加全面，提供了由定于3種情況決定的錯誤參考值．在第1種情況下，對探測的標簽結果關聯一個均勻概率分布．第2種和第3種情況，在閱讀區域內根據探測標簽的變量概率定義了圓形區域中心．對于兩個區域的情況，按經驗定義90％和10％作為探測概率，而對于3個區域情況則為90％、70％和10％．如圖4不同的標簽監測概率與覆蓋區域．

2.4位于部署區域外閱讀器的數量要評估大量的解決方案，就要有效的限制所有那些只位于待覆蓋區域內的閱讀器，因此，衡量位于既定邊界的閱讀器數量，并有效的消除這些閱讀器對整體方案的影響，公式（11）～（13）

2.5冗余的閱讀器的數量當兩個或更多的閱讀器覆蓋了相同標簽或它的一個自己的時候，會有一些解決方案可能包括多余的閱讀器，如圖5冗余的閱讀器所示．由于一些解決方案的干擾，以及一些無用的操作和額外的費用，所以，必須丟棄它們．為了測量多余的閱讀器，觀察每個閱讀器可能探測到的標簽的集合并增加每次的計數時間，找到冗余的閱讀器．目標是設置零冗余的閱讀器，公式（14）～（16）．

2.3位于閱讀器重疊區域內的標簽數量對于某些幾何考慮的閱讀器往往會在某些領域內重疊．此外，它有可能獲得符合先前所有五個目標解決方案，但可能會在重疊的領域內出現標簽，如圖6重疊區域中的標簽所示．由于一些閱讀器咋同一時間內執行閱讀的時候可能會發生沖突，因此，定義了最后一個目標函數，考慮防止這個問題公式（17）～（19）．

3結語

在物聯網中，數據的重要來源是RFID網絡，有效地放置閱讀器，使得閱讀器可以讀取多個標簽信息同時減小沖突的問題，對RFID網絡拓撲結構進行優化設計，根據解決方案的評價指標，具體列出了6個方面的內容，最佳的滿足了所有這些具有沖突性的目標．

作者：代玉梅馬黎單位：商丘職業技術學院