多天线RFID系统对标签的高效识别研究

摘要

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术作为物联网技术的重要基础技术之一，已在国防、社会、经济等领域得以应用,如二代身份证、物流供应链管理、ETC（Electronic Toll Collection 不停车收费系统)等。多天线技术的出现使得RFID技术的应用范围更加广泛，因多天线RFID系统的信号覆盖范围更广，使得此系统可以在相同的时间内识别更多的标签，而标签数量的增加使得标签碰撞的问题更加严重，影响了RFID系统的识别效率。而在一些实际应用中，要求多天线RFID系统要具有较高的识别效率，如汽车电子标识系统中，即要求RFID系统信号覆盖广，又要求对快速移动的多个汽车电子标识进行识别。 针对多天线RFID系统的标签碰撞问题严重、识别效率要求较高的应用需求，本论文主要的研究内容是如何提高多天线RFID系统在标签数量较多时的识别效率，即主要通过研究多天线多标签场景下的防碰撞算法，达到提高多天线RFID系统识别效率的目的。本论文所提出的解决方案由三部分组成： 1、采用标签估计算法估计天线范围内的标签数量； 2、根据帧时隙估计算法估计帧时隙的数量，标签会随机选择时隙，因此会出现多个标签同时选择同一个时隙的情况，这就是标签碰撞的问题； 3、采用盲源分离的方法解决标签碰撞的问题，盲源分离方法中不需要先验知识仅根据观测信号就可以分离盲信号，因此标签碰撞发生时，可利用此方法进行碰撞标签的识别。 本论文提出了基于盲源分离的动态帧时隙估计算法，并根据2017年12月份提出的汽车电子标识的国家标准，设计了基于汽车电子标识的多车道车辆识别系统和基于汽车电子标识的路内停车系统的工程方案。 经过仿真验证，所提出的基于盲源分离的动态帧时隙估计算法具有较高的帧识别率，适合应用于多天线多标签的场景。经过对基于汽车电子标识的多车道多车辆识别系统和路内停车系统的识别速度的分析计算，本算法完全能够满足汽车电子标识国家标准的相关指标要求，初步证明了本算法的工程适用性。

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摘 要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 RFID技术的研究背景

1.1.1 RFID技术的国内外研究现状

1.1.2 多天线RFID系统的研究现状

1.2 RFID系统中的碰撞问题

1.3 论文主要研究内容

1.4论文组织架构

1.5 本章小结

2 RFID技术概述

2.1 RFID系统的组成和工作流程

2.2 RFID技术的应用

2.3 RFID技术在智能交通中的应用

2.4 本章小结

3 多天线RFID系统的防碰撞算法

3.1标签估计算法概述

3.1.1 泊松标签估计

3.1.2 切比雪夫不等式标签估计技术

3.1.3 基于0-1分布的标签估计算法

3.1.4 基于粗精二次估计的标签估计算法

3.2帧时隙估计算法概述

3.3 盲源分离

3.3.1 盲源分离方法概述

3.3.2 盲源分离的分类

3.4 本章小结

4 盲源分离在多天线RFID系统中的应用

4.1 基于ICA方法帧时隙估计算法

4.2 基于欠定盲源分离的防碰撞算法

4.2.1基于非负矩阵分解的分离方法

4.2.2基于扩展Infomax的欠定ICA方法

4.4 本章小结

5 汽车电子标识的工程应用方案

5.1 基于汽车电子标识的多天线RFID系统

5.1.1 汽车电子标识

5.1.2 基于汽车电子标识的多车道车辆识别系统

5.1.3 基于汽车电子标识的路内泊车系统

5.1.4工程适用性分析

5.2 本章小结

6 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究的展望

参考文献

致 谢

攻读学位期间的相关研究工作