基于UHF RFID與WSN的集成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的實現(xiàn)與部署策略研究.pdf

1、射頻識別(RFID)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)應(yīng)用廣泛，RFID與WSN集成的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以便捷地傳送和處理關(guān)鍵數(shù)據(jù)和信息。在集成方式上，傳統(tǒng)方案是將專用集成RFID讀寫芯片與WSN網(wǎng)絡(luò)相融合，但是該方案中專用的集成RFID讀寫芯片價格較高，不利于低成本場合的應(yīng)用；此外，當(dāng)前的集成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的部署大都以人工隨機部署的策略進行，部署效率低，資源成本高，而高效的集成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點部署有利于進一步降低系統(tǒng)應(yīng)用成本，提高通信效率。綜上所述，研究集成網(wǎng)

2、絡(luò)節(jié)點的低成本實現(xiàn)方案和部署策略具有重要的科學(xué)意義和實用價值。本文工作的主要研究內(nèi)容包括：
　　首先，本文介紹了射頻識別技術(shù)、無線傳感器技術(shù)的通信協(xié)議，然后對當(dāng)前RFID和WSN的融合技術(shù)進行分析。針對傳統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實現(xiàn)方案高成本的缺陷，本文提出了一種基于FPGA搭建的低成本集成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實現(xiàn)方案。該方案基于FPGA完成了RFID系統(tǒng)數(shù)字基帶電路的設(shè)計，基于Nios II處理器完成了RFID系統(tǒng)驅(qū)動層、協(xié)議層和應(yīng)用層的設(shè)計；數(shù)字基

3、帶信號通過SPI接口加載到射頻收發(fā)芯片上，由射頻收發(fā)芯片完成對數(shù)字基帶信號的調(diào)制，考慮到射頻收發(fā)芯片發(fā)射功率有限，采用了功率放大器對射頻信號進行功率放大。
　　然后，本文針對傳統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點人工隨機部署、覆蓋效率低的缺陷，提出了一種基于改進人工蜂群算法的集成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點部署算法。該算法通過引入交叉機制對基本人工蜂群算法的缺陷進行改進，在部署算法中，首先基于集成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的信號傳輸模型將節(jié)點部署問題轉(zhuǎn)化為在保證節(jié)點高覆蓋率與低干擾目標下的

4、優(yōu)化問題，然后利用改進人工蜂群算法對節(jié)點部署目標函數(shù)進行優(yōu)化。仿真結(jié)果表明該算法不但能夠較為快速精確地尋找全局部署最優(yōu)位置，而且還能夠在保證集成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點對射頻標簽最大覆蓋率的前提下，有效地降低節(jié)點間的干擾，提高集成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的部署效率。
　　最后，本文對集成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行了多階段測試以驗證集成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計的準確性，測試結(jié)果表明：本文所提出的基于FPGA的集成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實現(xiàn)架構(gòu)有效可行，硬件算法具有高效、高速、移植性好的優(yōu)點，在未來的物聯(lián)