基于无线射频识别的铁路集装箱堆场管理系统数据清理技术研究

摘要

铁路集装箱运输以货物损耗小、方便联运等特点成为一种现代化的重要运输手段，但是目前国内集装箱堆场管理方式较为落后，效率低下。无线射频识别(RFID)技术具有无线识别、快速扫描、抗干扰能力强等特点，将RFID技术应用于集装箱堆场管理可以实现集装箱信息的可视化，提高堆场的管理效率和服务水平。 然而，RFID数据具有不可靠性，尤其在集装箱堆场金属环境下无法达到堆场.管理的精度要求，数据清理技术应运而生。针对RFID错误和冗余数据的具体特征，数据清理技术实现了错误和冗余数据的消除，为上层应用提供准确信息。 本文首先阐述了基于无线射频识别的铁路集装箱堆场管理系统数据清理技术的研究背景和研究现状；在深入分析RFID数据特点的基础上，研究了常用的数据清理方法及各种典型的RFID数据清理框架。其次，深入调研集装箱堆场管理模式，提出了基于RFID集装箱堆场管理架构，并结合目前集装箱号编码方式和EPC标签编码特点，设计了集装箱电子标签的编码方式。随后，针对集装箱堆场管理流程和RFID技术的应用模式不同，分别研究了场内管理RFID数据清理技术和集装箱铁路出入口RFID数据清理技术：场内管理RFID数据清理技术主要针对场内管理中冗余数据较多及各种数据错误都存在的特点提出了三层架构的在场数据清理模型(InYardCleaning)；集装箱出入口RFID数据清理技术包含完整性模型和出入口数据清理模型(I&OYardCleaning)两部分，其中完整性模型用于消除标签阅读的负错误，出入口数据清理模型用于消除冗余数据和其它错误数据。在此基础上，本文对提出的集装箱堆场管理数据清理技术进行理论分析、详细设计、编码实现，并利用具体实验环境对三个模型分别进行功能验证和性能分析，评估实验结果，验证了方案的可行性和有效性。最后，对论文所做工作进行总结，并对下一步工作提出展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1引言

1.1 选题背景

1.2国内外研究现状

1.3研究的目的和意义

1.4主要研究内容

2 RFID数据特征及清理方法

2.1 RFID技术企业应用架构

2.2 RFID数据的特征

2.2.1 RFID天线电磁特性

2.2.2 RFID数据错误及冗余类型

2.3常用RFID数据清理方法

2.3.1数据过滤

2.3.2基于事件RFID冗余数据消除机制

2.3.3数据聚合

2.3.4数据平滑机制

2.4典型RFID数据清理模型及其研究

2.4.1可扩展的传感器数据流处理框架(ESP)

2.4.2基于动态窗口的SMURF模型

2.4.3基于完整性的模型

2.4.4 EPCIS信息服务架构

2.4.5分布式处理模型

2.4.6典型数据处理模型的比较和评价

2.5本章小结

3集装箱应用中RFID数据

3.1基于RFID集装箱堆场管理系统

3.1.1铁路集装箱堆场管理

3.1.2系统特征

3.1.3系统框架介绍

3.1.4关键技术研究

3.2集装箱标签数据格式

3.2.1目前集装箱号的编码方式

3.2.2 EPC-96标签的格式及编码原则

3.2.3集装箱标签数据格式

3.3本章小结

4集装箱场内管RFID数据清理技术

4.1 集装箱场内管理应用中RFID数据存在的问题

4.1.1集装箱场内管理的操作流程

4.1.2 RFID在集装箱场内管理中的应用模式

4.1.3堆场内集装箱管理中存在的RFID数据问题分析

4.2在场数据清理技术的研究

4.2.1在场数据清理技术的应用框架

4.2.2在场数据清理模型层次结构

4.3在场数据清理技术的实现

4.3.1实现过程中判决规则及参数的选择

4.3.2错误数据清理方法的软件实现

4.3.3冗余数据清理方法的软件实现

4.3.4数据更新方法的软件实现

4.4在场数据清理技术的仿真测试及分析

4.4.1测试环境的介绍

4.4.2错误数据清理的测试

4.4.3冗余数据清理和更新窗口的测试

4.4.4在场数据清理框架总流程测试

4.4.5结果分析

4.5本章小结

5集装箱铁路出入口管RFID数据清理技术

5.1 集装箱铁路出入口管理应用中RFID数据存在的问题

5.1.1当前集装箱出入场管理的操作流程

5.1.2 RFID在集装箱出入口管理中的应用模式

5.1.3集装箱出入口管理中RFID数据的特点

5.1.4出入口管理数据清理技术的应用

5.2集装箱出入场管理应用中RFID数据完整性模型的研究

5.2.1列车行车速度的研究

5.2.2 RFID阅读器的读取间隔

5.2.3 RFID天线检测模型

5.2.4阅读器读取概率研究

5.2.5基于随机样本理论的数据完整性模型

5.3完整性模型的软件实现及测试

5.3.1随机概率函数的设计与实现

5.3.2完整性模型的软件测试

5.3.3完整性模型可靠性分析

5.3.4结论

5.4出入口数据清理模型的研究

5.4.1出入口数据清理模型总流程的介绍及软件实现

5.4.2错误数据清理的方法

5.4.3冗余数据清理的方法

5.4.4软件实现

5.5集装箱铁路出入口数据清理技术测试

5.5.1测试环境及过程

5.5.2结果分析

5.6本章小结

6总结和展望

参考文献

作者简历