RFID网络中k覆盖问题研究

摘要

近年来，随着无线传感技术，自动识别技术的飞速发展，射频技术(RFID)已被广泛应用于许多领域。RFID网络是由许多分布在检测区域中的RFID阅读器和标签组成的一种特殊网络。在对RFID网络的研究中，一个主要的方向是网络覆盖。网络覆盖通过对RFID网络中资源的有效分配，使RFID网络能够给检测任务提供更高更可靠的服务。在实际检测任务中，为了保证检测的可靠性，往往对于一个目标点需要多个阅读器同时对其进行监测，这类问题被描述为k覆盖问题。每个目标点在k个或更多个阅读器的覆盖范围内，也就是说每个目标点被至少k个不同的阅读器覆盖。
　　本文主要研究的问题是RFID网络中的覆盖问题，首先介绍了RFID网络中针对该问题的国内外研究现状，然后简述了RFID技术以及无线传感网络中覆盖、部署等重要知识。最后本文重点对RFID网络中的k覆盖问题进行了研究，提出了基于整数线性规划的近似算法和基于启发式算法的分布式FoV检测算法以及分布式贪心算法。
　　本文分析了RFID网络中k覆盖问题的系统模型，针对无障碍物环境下 k覆盖问题，提出了一种基于整数线性规划的近似算法(LPA)。传统的无障碍物环境下的k覆盖全向感知模型过于简单，具有相当的局限性，不能应用于障碍物环境中。针对上述局限，本文首次针对障碍物环境中的k覆盖问题展开讨论，并且基于启发式算法提出了一种分布式FoV检测算法，实现d-RFID的自动定向，使其能够有效的躲避障碍物，实现最大化覆盖，并且在此基础上提出了一种分布式贪心算法实现k覆盖。
　　在文章的最后分别针对无障碍环境下和有障碍物环境下的k覆盖问题进行了相关的实验验证，仿真实验结果表明：无障碍物环境中的LPA算法能够得到RFID网络中的k覆盖问题的可行解，并且完成覆盖任务所需的RFID阅读器的数量较少。障碍物环境下的分布式FoV检测算法能够使检测区域中的d-RFID完成自动定向实现最大化覆盖，分布式贪心算法具有很好的性能保障并且产生的解决方案非常接近最优解。

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第 1 章 绪论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

1.4 本文的组织结构

第 2 章 相关技术综述

2.1 RFID 技术相关内容介绍

2.2 无线传感网络相关问题介绍

2.3 本章小结

第 3 章 无障碍物环境下的 k 覆盖问题研究

3.1 引言

3.2 k 覆盖模型介绍及问题定义

3.3 基于整数线性规划的近似算法

3.4 本章小结

第 4 章 障碍物环境下的 k 覆盖问题研究

4.1 引言

4.2 问题定义及覆盖模型介绍

4.3 分布式算法实现 d-RFID 自动定向

4.4 分布式贪心算法实现 k 覆盖

4.5 本章小结

第 5 章 实验验证

5.1 引言

5.2 对无障碍物环境下的 LPA 算法的验证和评估

5.3 对障碍物环境下的两种算法的验证和评估

5.4 本章小结

第 6 章 总结与展望

6.1 研究工作总结

6.2 未来展望

致谢

参考文献

附录