[发明专利]一种有长方体障碍物的三维空间读写器天线优化部署方法

说明书

本发明公开了一种有长方体障碍物的三维空间读写器天线优化部署方法。首先建立了长方体障碍物RFID天线部署优化环境模型，采用改进的读写器天线感知模型，给出标签能被读写器天线感知的约束条件以及判断读写器天线与标签之间是否存在长方体障碍物的方法。然后以覆盖率、干扰度和负载平衡函数为目标函数，模拟RFID现场工作环境，应用改进萤火虫算法得出读写器天线最优部署方案的最优解及适应度值，完成读写器天线的部署及优化。本发明解决标签存在长方体障碍物之间或物料本身是障碍物的RFID环境的读写器天线部署问题，并达到最优的读写器天线部署，使读写器天线对标签的识读率达到最高。

技术领域

本发明涉及RFID读写器天线优化部署领域，尤其涉及在有长方体障碍物的三维空间下快速部署和优化读写器天线的位置及方向的方法。

背景技术

RFID技术是物联网感知层的重要核心之一，不仅促进作为继计算机、物联网和移动通信之后的又一次信息产业革命——物联网迅速发展，还推进了RFID技术的应用发展。涉及到物流、防伪、零售、食品、制造业、汽车、服装业、交通、医疗、身份识别、军事等社会生活的方方面面，应用十分广泛。RFID系统主要包括四个组件：主机系统、RFID读写器、天线和RFID标签。RFID读写器天线作为RFID系统性能的重要决定因素之一，其读写器天线数量、部署的位置和方向对标签的识读率有着重要影响，提高RFID通信的有效性和稳定性。

RFID天线优化部署是指有效的进行RFID读写器天线部署，使读写器天线得到优化分配，RFID天线优化部署环境主要有两种形式——无障碍物和有障碍物。在RFID天线优化部署无障碍物的条件下，即RFID的工作环境理想的条件下，综合考虑覆盖率、读写器天线间的干扰度、经济成本等，建立RFID天线优化部署模型，利用粒子群算法、蚁群算法等解决RFID天线优化部署问题；RFID天线优化部署的工作环境往往存在金属等RFID不容易穿透的物体，即障碍物，但目前针对存在障碍物的RFID天线优化部署比较少，现行的方法是将障碍物看成矩形或者长方体等典型形状。当考虑障碍物为矩形时，将读写器天线对标签的识读问题转化为读写器天线、标签为端点的线段与矩形障碍物两对角线线段的交叉问题，设计“跨立试验”，建立的RFID优化模型较为复杂，并没有考虑障碍物为长方体的情况，且识读率低；但实际障碍物往往是长方体，虽然现在有方法解决将障碍看成长方体，但只是考虑到障碍物是单独存在于RFID三维空间中，如图4，未考虑标签存在障碍物之间，或者物料本身。那么有效解决标签存在长方体障碍物或者物料本身是障碍物的情况下如何对读写器天线进行部署就很有必要。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，建立了将障碍物看成长方体的RFID天线优化部署环境模型，如图3，综合覆盖率、干扰度、负载平衡建立读写器天线的识读率模型，利用混沌初始化方法和惯性权重方法，融入萤火虫算法，对RFID天线部署进行寻优，实现了对RFID读写器天线的最优部署，提出了一种有长方体障碍物的三维空间读写器天线优化部署方法，简洁有效地解决标签存在长方体障碍物之间或物料本身是障碍物的RFID环境的读写器天线部署问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种有长方体障碍物的三维空间读写器天线优化部署方法，该方法步骤如下：

(1)通过改进的读写器天线感知模型判断读写器天线与标签之间是否存在长方体障碍物影响其通讯，所述改进的读写器天线感知模型具体如下：

设读写器天线R的位置坐标为(x_r,y_r,z_r)，读写器天线平面法向量为(a,b,c)，某一标签T的位置坐标为(x_t,y_t,z_t)，该标签能被该读写器天线感知的约束条件为：