模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的rfid網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法

模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的rfid網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，首先模擬冰壺運(yùn)動(dòng)構(gòu)建閱讀器模型，設(shè)計(jì)閱讀器的移動(dòng)與碰撞操作；構(gòu)建一個(gè)閱讀器；定義閱讀器在工作區(qū)域中的移動(dòng)操作和碰撞操作；閱讀器在工作區(qū)域中一直進(jìn)行移動(dòng)與碰撞的運(yùn)動(dòng)搜索，直至閱讀器移動(dòng)次數(shù)大于預(yù)設(shè)最大移動(dòng)次數(shù)閾值完成該閱讀器的一次運(yùn)動(dòng)操作；構(gòu)建新的閱讀器，閱讀器個(gè)數(shù)加1，計(jì)算此時(shí)工作區(qū)域中所有閱讀器對(duì)標(biāo)簽的覆蓋率COV，直至覆蓋率大于預(yù)設(shè)最小覆蓋率閾值；完成RFID網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，對(duì)閱讀器進(jìn)行消除操作，并輸出RFID網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案。本發(fā)明能夠快速有效的獲得優(yōu)化結(jié)果，并結(jié)合閱讀器消除操作，能夠自適應(yīng)的確定閱讀器的數(shù)量，可以應(yīng)用于工程化的RFID網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RF ID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于工程優(yōu)化領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及RFID網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，具體是一種模擬冰 壺運(yùn)動(dòng)的快速有效的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，用于RFID網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。
【背景技術(shù)】
[0002] 無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)是一項(xiàng)重要的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。無(wú)限射頻識(shí)別技術(shù)有著許 多應(yīng)用，例如在供應(yīng)鏈問(wèn)題中，在產(chǎn)品生產(chǎn)之前，對(duì)每一個(gè)部件加裝RFID標(biāo)簽，當(dāng)產(chǎn)品出問(wèn) 題時(shí)，通過(guò)讀取RFID標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)能夠快速準(zhǔn)確追蹤問(wèn)題部件的來(lái)源和獲得問(wèn)題部件的信 息。在庫(kù)存管理中，對(duì)倉(cāng)庫(kù)中每一個(gè)物品添加RFID標(biāo)簽，倉(cāng)庫(kù)中的閱讀器讀取RFID標(biāo)簽中的 數(shù)據(jù)并傳輸給中央計(jì)算機(jī)，中央計(jì)算機(jī)整合閱讀器發(fā)送的信息，能夠快速準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)庫(kù)存 數(shù)量和獲得庫(kù)存中物品的信息。由于閱讀器的檢測(cè)范圍有限而且標(biāo)簽的數(shù)量較多，無(wú)限射 頻識(shí)別系統(tǒng)通常包含多個(gè)閱讀器。如何去設(shè)定閱讀器的數(shù)量和布局運(yùn)些閱讀器的位置是一 個(gè)十分重要的技術(shù)問(wèn)題。閱讀器的數(shù)量過(guò)少，會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)簽的覆蓋率過(guò)低，閱讀器數(shù)量 過(guò)多，則會(huì)造成資源的浪費(fèi)。當(dāng)不同閱讀器同時(shí)檢測(cè)一個(gè)標(biāo)簽時(shí)，閱讀器之間會(huì)造成干擾， 使得數(shù)據(jù)傳輸不可靠。越來(lái)越多的學(xué)者設(shè)計(jì)了各種方法來(lái)優(yōu)化RFID網(wǎng)絡(luò)，確定所需閱讀器 的個(gè)數(shù)并布局閱讀器的位置。因此，設(shè)計(jì)一種合理有效的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法仍是研究的重 要方向，不僅能夠節(jié)省成本支出，還能增強(qiáng)RFID網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。
[0003] 方案一，Botero等發(fā)表的 "RFID network topology design based on genetic algorithms''（《IEEE International Conference on RFID-technologies and Applications》，文章編號(hào)：300-305(2011)),該文章的核屯、是使用遺傳算法編碼對(duì)解空間 進(jìn)行捜索，具體的做法是用種群中的個(gè)體串來(lái)對(duì)閱讀器的位置和功率進(jìn)行編碼，將標(biāo)簽覆 蓋率，干擾率等指標(biāo)作為適應(yīng)度函數(shù)，每一次捜索稱(chēng)為一代，在每一代中保留種群中適應(yīng)度 函數(shù)最大的個(gè)體，直至滿(mǎn)足一定的終止條件。
[0004] 方案二，Y.Gong等發(fā)表的('Optimizing RFID network planning by using a particle swarm optimization algorithm with redundant reader elimination'' (《IE 邸 Transactions on Industrial Informatics》，文章編號(hào)：900-912(2012)),該文章 的核屯、是使用粒子群算法對(duì)解空間進(jìn)行捜索，具體的做法是用種群中的粒子來(lái)對(duì)問(wèn)題的閱 讀器的位置和功率進(jìn)行編碼，將標(biāo)簽覆蓋率，干擾率，負(fù)載平衡和經(jīng)濟(jì)效率作為評(píng)價(jià)粒子優(yōu) 劣的函數(shù)，用粒子個(gè)體最優(yōu)解和粒子當(dāng)前種群全局最優(yōu)解優(yōu)化群體中的每個(gè)粒子，同時(shí)結(jié) 合多余閱讀器消除策略更改粒子中閱讀器的個(gè)數(shù)，不斷更新種群中粒子的信息并保留函數(shù) 值大的粒子，直到滿(mǎn)足一定的終止條件。
[0005] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在W下問(wèn)題：
[0006] 方案一的捜索空間占用較大，并且捜索之前需先定義閱讀器的具體個(gè)數(shù)，閱讀器 的個(gè)數(shù)是否合理很大程度上決定了RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的結(jié)果，而在實(shí)際工程應(yīng)用中，估計(jì)合理 的閱讀器個(gè)數(shù)往往是一個(gè)比較困難的問(wèn)題;而在方案二中雖然可W在捜索過(guò)程中自適應(yīng)確 定閱讀器的個(gè)數(shù)，但是計(jì)算量較大，很難應(yīng)用到大規(guī)模問(wèn)題中。工程中隨著數(shù)據(jù)處理量的不 斷增加，海量數(shù)據(jù)處理問(wèn)題變得越來(lái)越重要，即使技術(shù)方案能實(shí)現(xiàn)優(yōu)良效果，但海量的數(shù)據(jù) 處理會(huì)造成實(shí)際工程的無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中遺傳算法和粒子群算法存在計(jì)算量大，不能自適應(yīng)確定閱讀 器個(gè)數(shù)的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種快速有效的自適應(yīng)確定閱讀器個(gè)數(shù)W及合理性的模 擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法。
[0008] 本發(fā)明是一種模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，其特征在于，所述模擬冰壺運(yùn) 動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，包括有如下步驟：
[0009] 步驟一，模擬冰壺運(yùn)動(dòng)構(gòu)建閱讀器模型，模擬冰壺運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)閱讀器的移動(dòng)操作與 碰撞操作；
[0010] 1.1構(gòu)建閱讀器模型，將要優(yōu)化的RFID網(wǎng)絡(luò)工作區(qū)域定義為冰壺運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，工作區(qū)域 光滑平坦有邊界，工程中待被覆蓋的標(biāo)簽散布在工作區(qū)域之中，閱讀器在工作區(qū)域中通過(guò) 移動(dòng)進(jìn)行捜索；
[0011] 1.2設(shè)計(jì)閱讀器的移動(dòng)操作，閱讀器移動(dòng)操作具有如下特征，有標(biāo)簽的區(qū)域表面摩 擦系數(shù)較大，沒(méi)標(biāo)簽的區(qū)域表面摩擦系數(shù)為零，閱讀器在工作區(qū)域中移動(dòng)遇到標(biāo)簽時(shí)會(huì)受 到摩擦力的作用，閱讀器之間彼此無(wú)作用；
[0012] 1.3設(shè)計(jì)閱讀器的碰撞操作，閱讀器碰撞操作具有如下特征，閱讀器遇到工作區(qū)域 邊界時(shí)會(huì)被彈回，閱讀器彼此之間無(wú)碰撞作用，閱讀器與標(biāo)簽之間也無(wú)碰撞作用，碰撞時(shí)間 忽略不計(jì)，碰撞次數(shù)忽略不計(jì)；
[0013] 步驟二，根據(jù)閱讀器模型構(gòu)建一個(gè)閱讀器；
[0014] 步驟=，閱讀器在工作區(qū)域中的移動(dòng)操作，閱讀器在工作區(qū)域的當(dāng)前位置為(X0， yo)，在給定的一次移動(dòng)時(shí)間A t內(nèi)，計(jì)算閱讀器的移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)位置(XI，yi)，如果(XI，yi)位于 工作區(qū)域內(nèi)部，則用移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)位置(xi，yi)更新閱讀器當(dāng)前位置(xo，yo)，并對(duì)該閱讀器移 動(dòng)次數(shù)加1，閱讀器在工作區(qū)域內(nèi)繼續(xù)捜索;如果在給定的一次移動(dòng)時(shí)間A t內(nèi)，閱讀器移動(dòng) 結(jié)束點(diǎn)位置不在工作區(qū)域內(nèi)部，則定義閱讀器未做移動(dòng)操作，不用(xi，yi)修改閱讀器當(dāng)前 的位置(xo，yo);
[0015] 步驟四，閱讀器在工作區(qū)域中的碰撞操作，在給定的一次移動(dòng)時(shí)間At內(nèi)，若閱讀 器移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)不在工作區(qū)域內(nèi)部，則認(rèn)定閱讀器進(jìn)行了碰撞操作，閱讀器是在工作區(qū)域邊 緣某一位置發(fā)生碰撞，該碰撞點(diǎn)位置為(x'，y')，碰撞后閱讀器速度的大小不變，方向發(fā)生 改變，依據(jù)彈性碰撞計(jì)算并獲得發(fā)生碰撞的閱讀器速度V'和閱讀器速度方向0'，并修正下 一次移動(dòng)操作的一次移動(dòng)時(shí)間A t，閱讀器在工作區(qū)域內(nèi)繼續(xù)捜索；
[0016] 步驟五，重復(fù)執(zhí)行步驟=至步驟四，閱讀器在工作區(qū)域中一直進(jìn)行運(yùn)動(dòng)捜索，直至 該閱讀器的閱讀器移動(dòng)次數(shù)大于預(yù)設(shè)最大移動(dòng)次數(shù)闊值時(shí)，完成對(duì)該閱讀器的操作，此時(shí)， 定義閱讀器位置處功率半徑范圍內(nèi)的標(biāo)簽被該閱讀器所覆蓋；
[0017] 步驟六，重復(fù)步驟二至步驟五，構(gòu)建新的閱讀器，閱讀器的個(gè)數(shù)加1，并將被覆蓋標(biāo) 簽的比率作為覆蓋率C0V，直至覆蓋率大于預(yù)設(shè)最小覆蓋率闊值；
[0018] 步驟屯，完成RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，對(duì)所述工作區(qū)域中的全部閱讀器進(jìn)行閱讀器消除操 作，完成對(duì)工作區(qū)域中所有閱讀器的操作，并輸出RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
[0020] (1)通過(guò)模擬冰壺運(yùn)動(dòng)中冰壺的滑行過(guò)程，將閱讀器看成冰壺在工作區(qū)域中滑動(dòng) 進(jìn)行捜索優(yōu)化，工作區(qū)域中的標(biāo)簽提供阻力阻礙閱讀器滑行使得閱讀器停留并覆蓋標(biāo)簽， 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法，從一個(gè)新的角度來(lái)優(yōu)化RFID網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。
[0021] (2)通過(guò)運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)中摩擦力對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的阻礙作用運(yùn)一物理規(guī)律，將閱讀器看 成在工作區(qū)域中滑行，每一個(gè)標(biāo)簽提供一部分摩擦力，最終使得閱讀器能夠有效地停在標(biāo) 簽數(shù)量較多的區(qū)域。對(duì)于已經(jīng)被閱讀器覆蓋的標(biāo)簽，減少運(yùn)些標(biāo)簽提供的摩擦力，使得被覆 蓋的標(biāo)簽對(duì)其他閱讀器的阻礙作用減小，避免閱讀器重復(fù)覆蓋相同標(biāo)簽。W上特點(diǎn)使得本 發(fā)明方法能夠有效地而且簡(jiǎn)單地優(yōu)化閱讀器的位置。
[0022] (3)由于本發(fā)明在初始階段依次增加閱讀器的個(gè)數(shù)，直到RFID網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率滿(mǎn)足 工程要求，并結(jié)合一定的多余閱讀器消除的操作，使得本發(fā)明能夠有效的自適應(yīng)地分配閱 讀器的數(shù)量，同時(shí)因?yàn)閱蝹€(gè)閱讀器捜索完成之后再放入第二個(gè)閱讀器進(jìn)行捜索，而不是初 始化大量的閱讀器進(jìn)行捜索，運(yùn)一特點(diǎn)使得本發(fā)明計(jì)算量相對(duì)較小，能夠快速地實(shí)現(xiàn)閱讀 器的布局。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法的示意框圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明的簡(jiǎn)要流程示意圖；
[0025] 圖3是本發(fā)明提供的閱讀器的簡(jiǎn)化模型示意圖；
[00%]圖4是本發(fā)明閱讀器移動(dòng)操作示意圖；
[0027] 圖5是本發(fā)明閱讀器碰撞操作示意圖；
[0028] 圖6是本發(fā)明的工作區(qū)域示意圖；
[0029] 圖7是被發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果仿真圖，其中，
[0030] 圖7(a)是本發(fā)明對(duì)數(shù)據(jù)集C_30進(jìn)行仿真的結(jié)果示意圖；
[0031 ]圖7(b)是本發(fā)明對(duì)數(shù)據(jù)集C_50進(jìn)行仿真的結(jié)果示意圖；
[0032] 圖7(c)是本發(fā)明對(duì)數(shù)據(jù)集C_100進(jìn)行仿真的結(jié)果示意圖；
[0033] 圖7(d)是本發(fā)明對(duì)數(shù)據(jù)集R_30進(jìn)行仿真的結(jié)果示意圖；
[0034] 圖7(e)是本發(fā)明對(duì)數(shù)據(jù)集R_50進(jìn)行仿真的結(jié)果示意圖；
[0035] 圖7(f)是本發(fā)明對(duì)數(shù)據(jù)集R_100進(jìn)行仿真的結(jié)果示意圖；
[0036] 圖7(g)是本發(fā)明對(duì)數(shù)據(jù)集C_500進(jìn)行仿真的結(jié)果示意圖；
[0037] 圖7化)是本發(fā)明對(duì)數(shù)據(jù)集R_500進(jìn)行仿真的結(jié)果示意圖；
[0038] 圖8是本發(fā)明與遺傳算法、粒子群算法均對(duì)數(shù)據(jù)集C_100進(jìn)行仿真的覆蓋率隨時(shí)間 變化結(jié)果比較曲線圖；
[0039] 圖9是本發(fā)明與遺傳算法、粒子群算法均對(duì)數(shù)據(jù)集C_100進(jìn)行仿真的干擾率隨時(shí)間 變化結(jié)果比較曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0041 ] 實(shí)施例1
[0042] 本發(fā)明是一種模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的快速有效的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，參見(jiàn)圖I，
[0043] 模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，包括有如下步驟：
[0044] 步驟一，模擬冰壺運(yùn)動(dòng)構(gòu)建閱讀器模型，模擬冰壺運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)閱讀器的移動(dòng)操作與 碰撞操作。冰壺可W在冰面上滑行，滑行過(guò)程中會(huì)受到摩擦力的作用而減速，若冰壺運(yùn)動(dòng)場(chǎng) 四周有邊界，冰壺滑動(dòng)到邊界時(shí)會(huì)被邊界彈回，給定一定的初速度讓冰壺在冰壺運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中 滑行，一段時(shí)間后冰壺會(huì)停在冰壺運(yùn)動(dòng)場(chǎng)之中，根據(jù)運(yùn)個(gè)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，將閱讀器看作冰壺，將 RFID網(wǎng)絡(luò)工作區(qū)域看作冰壺運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，工程中待覆蓋的標(biāo)簽散布在工作區(qū)域之中，本發(fā)明中 整個(gè)優(yōu)化過(guò)程就是對(duì)工程中存在的標(biāo)簽進(jìn)行覆蓋的過(guò)程，覆蓋率越高，優(yōu)化結(jié)果越好。
[0045] 標(biāo)簽會(huì)改變冰面的摩擦系數(shù)，阻礙閱讀器的滑行，閱讀器滑行到工作區(qū)域邊界會(huì) 被彈回，由此設(shè)計(jì)閱讀器移動(dòng)操作與碰撞操作，使閱讀器模擬冰壺的運(yùn)動(dòng)過(guò)程在工作區(qū)域 中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)捜索。
[0046] 1.1構(gòu)建閱讀器模型，將要優(yōu)化的RFID網(wǎng)絡(luò)工作區(qū)域定義為冰壺運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，工作區(qū)域 光滑平坦有邊界，工程中待被覆蓋的標(biāo)簽散布在工作區(qū)域之中，閱讀器在工作區(qū)域中通過(guò) 移動(dòng)進(jìn)行捜索，閱讀器通過(guò)該模型模擬冰壺的特點(diǎn)在工作區(qū)域中運(yùn)動(dòng)。閱讀器有一定的質(zhì) 量，但閱讀器的質(zhì)量在計(jì)算加速度時(shí)會(huì)被約去，閱讀器的質(zhì)量對(duì)閱讀器的移動(dòng)無(wú)影響，因此 不需要專(zhuān)口定義閱讀器的質(zhì)量。
[0047] 1.2設(shè)計(jì)閱讀器的移動(dòng)操作，模擬冰壺的移動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)，閱讀器移動(dòng)操作具有如下 特征，有標(biāo)簽的區(qū)域表面摩擦系數(shù)較大，沒(méi)標(biāo)簽的區(qū)域表面摩擦系數(shù)為零，閱讀器在工作區(qū) 域中移動(dòng)遇到標(biāo)簽時(shí)會(huì)受到摩擦力的作用，閱讀器之間彼此無(wú)作用，移動(dòng)操作使得閱讀器 能夠在工作區(qū)域中進(jìn)行移動(dòng)捜索。
[004引 1.3設(shè)計(jì)閱讀器的碰撞操作，模擬冰壺與邊界的碰撞進(jìn)行碰撞，冰壺滑動(dòng)到運(yùn)動(dòng)場(chǎng) 邊界時(shí)會(huì)被彈回，閱讀器碰撞操作具有如下特征，閱讀器遇到工作區(qū)域邊界時(shí)會(huì)被彈回，閱 讀器彼此之間無(wú)碰撞作用，閱讀器與標(biāo)簽之間也無(wú)碰撞作用，碰撞時(shí)間忽略不計(jì)，碰撞次數(shù) 忽略不計(jì)，碰撞操作改變閱讀器的速度方向，邊界使得閱讀器能夠在固定的工作區(qū)域中進(jìn) 行捜索。
[0049] 步驟二，根據(jù)閱讀器模型構(gòu)建一個(gè)閱讀器，在給定的參數(shù)闊值范圍內(nèi)初始化閱讀 器的參數(shù)。
[0050] 步驟=，閱讀器在工作區(qū)域中的移動(dòng)操作，閱讀器在工作區(qū)域的當(dāng)前位置為(X0， yo)，在給定的一次移動(dòng)時(shí)間A t內(nèi)，計(jì)算閱讀器的移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)位置(XI，yi)，如果(XI，yi)位于 工作區(qū)域內(nèi)部，則用移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)位置(xi，yi)更新閱讀器當(dāng)前位置(xo，yo)，并對(duì)該閱讀器移 動(dòng)次數(shù)加1，閱讀器在工作區(qū)域內(nèi)繼續(xù)捜索;如果在給定的一次移動(dòng)時(shí)間A t內(nèi)，閱讀器移動(dòng) 結(jié)束點(diǎn)位置不在工作區(qū)域內(nèi)部，則定義閱讀器未做移動(dòng)操作，不用(xi，yi)修改閱讀器當(dāng)前 的位置(xo，yo)。
[0051] 步驟四，閱讀器在工作區(qū)域中的碰撞操作，在給定的一次移動(dòng)時(shí)間At內(nèi)，若閱讀 器移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)位置不在工作區(qū)域內(nèi)部，則認(rèn)定閱讀器進(jìn)行了碰撞操作，此時(shí)也可W理解為 閱讀器移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)位置位于工作區(qū)域之外，實(shí)質(zhì)上閱讀器是在工作區(qū)域邊緣某一位置發(fā)生 碰撞，該碰撞點(diǎn)位置為(x'，y')，碰撞后閱讀器速度的大小不變，方向發(fā)生改變，依據(jù)彈性碰 撞計(jì)算并獲得發(fā)生碰撞的閱讀器速度V'和閱讀器速度方向0'，并修正下一次移動(dòng)操作的一 次移動(dòng)時(shí)間A t，閱讀器在工作區(qū)域內(nèi)繼續(xù)捜索。
[0052] 步驟五，重復(fù)執(zhí)行步驟=至步驟四，閱讀器在工作區(qū)域中一直進(jìn)行運(yùn)動(dòng)捜索，直至 該閱讀器的閱讀器移動(dòng)次數(shù)大于預(yù)設(shè)最大移動(dòng)次數(shù)闊值時(shí)，完成對(duì)該閱讀器的操作，此時(shí)， 定義閱讀器位置處功率半徑范圍內(nèi)的標(biāo)簽被該閱讀器所覆蓋，閱讀器的一次給定移動(dòng)時(shí)間 與預(yù)設(shè)最大移動(dòng)次數(shù)闊值根據(jù)實(shí)際工程問(wèn)題復(fù)雜程度來(lái)設(shè)定，問(wèn)題越復(fù)雜，閱讀器的一次 給定移動(dòng)時(shí)間越小，預(yù)設(shè)最大移動(dòng)次數(shù)闊值越大。
[0053] 步驟六，重復(fù)步驟二至步驟五，構(gòu)建新的閱讀器，閱讀器的個(gè)數(shù)加1，并將被覆蓋標(biāo) 簽的比率作為覆蓋率C0V，直至覆蓋率大于預(yù)設(shè)最小覆蓋率闊值，預(yù)設(shè)最小覆蓋率闊值根據(jù) 工程問(wèn)題的最低覆蓋率要求確定。
[0054] 步驟屯，完成RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，對(duì)所述工作區(qū)域中的全部閱讀器進(jìn)行閱讀器消除操 作，完成對(duì)工作區(qū)域中所有閱讀器的操作，并輸出RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。
[0055] 本發(fā)明通過(guò)模擬冰壺運(yùn)動(dòng)中冰壺的滑行過(guò)程，將閱讀器看成冰壺在工作區(qū)域中滑 動(dòng)，滑動(dòng)中有移動(dòng)，有碰撞;本發(fā)明在初始階段通過(guò)增加閱讀器的數(shù)量來(lái)滿(mǎn)足最小覆蓋率需 求，其過(guò)程中逐次對(duì)閱讀器個(gè)數(shù)加1，當(dāng)滿(mǎn)足最小覆蓋率需求時(shí)，對(duì)工作區(qū)域中的閱讀器進(jìn) 行多與閱讀器消除操作，有效降低了數(shù)據(jù)處理量，且能自適應(yīng)獲得合理的閱讀器個(gè)數(shù)。本發(fā) 明通過(guò)模擬冰壺運(yùn)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)捜索，工作區(qū)域中的標(biāo)簽提供阻力阻礙閱讀器滑行使得閱讀 器停留并覆蓋標(biāo)簽，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法，從一個(gè)新的角度來(lái)優(yōu)化RFID網(wǎng)絡(luò)。
[0056] 實(shí)施例2
[0057]模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法同實(shí)施例1，其中步驟一中模擬冰壺運(yùn)動(dòng)構(gòu)建 閱讀器模型，具體包括：
[005引定義一個(gè)閱讀器模型R(x，y，v，目，R)，包括閱讀器的位置坐標(biāo)(x，y，），閱讀器的速 度大小V，閱讀器速度的方向0，W及閱讀器的功率半徑R。
[0059] 其中步驟二中根據(jù)閱讀器模型構(gòu)建一個(gè)閱讀器，具體包括：
[0060] 按照該閱讀器模型并使用隨機(jī)算法構(gòu)建閱讀器，在工作區(qū)域中隨機(jī)初始化(x，y)， 作為閱讀器的位置坐標(biāo)，在速度范圍內(nèi)隨機(jī)初始化V和0，作為閱讀器的初始速度大小和初 始速度方向，在功率半徑范圍內(nèi)隨機(jī)初始化R，作為閱讀器的功率半徑，初始化后的RU，y， v，0，R)代表一個(gè)閱讀器，完成閱讀器的構(gòu)建，其中的參數(shù)閱讀器功率半徑范圍由閱讀器本 身的種類(lèi)決定，閱讀器的位置坐標(biāo)范圍根據(jù)工程問(wèn)題的區(qū)域范圍確定，閱讀器速度的方向0 為[-n，n]，閱讀器的速度范圍由工程問(wèn)題的復(fù)雜程度決定。
[0061] 實(shí)施例3
[0062] 模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法同實(shí)施例1-2,其中，步驟S中閱讀器在工作區(qū) 域中的移動(dòng)操作，包括有如下步驟：
[0063] 3.1掃描當(dāng)前閱讀器功率半徑范圍內(nèi)的標(biāo)簽，分別統(tǒng)計(jì)運(yùn)些標(biāo)簽被覆蓋的次數(shù)，運(yùn) 些標(biāo)簽都會(huì)分別對(duì)該閱讀器提供一部分摩擦力，每個(gè)標(biāo)簽提供的摩擦力與標(biāo)簽被覆蓋的次 數(shù)相關(guān)，閱讀器受到的摩擦力為功率半徑中所有標(biāo)簽提供的摩擦力總和f;
[0064] 3.2由閱讀器受到的摩擦力計(jì)算閱讀器的加速度a,在該加速度的作用下，規(guī)定在 一次移動(dòng)時(shí)間At內(nèi)閱讀器受到的摩擦力大小不變，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，由閱讀器當(dāng)前位置 (xo，yo)，閱讀器當(dāng)前的速度V，閱讀器的速度方向0，閱讀器的加速度aW及A t計(jì)算閱讀器移 動(dòng)結(jié)束點(diǎn)的位置(xi，yi)，如果該移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)在工作區(qū)域中，則完成了一次移動(dòng)過(guò)程，對(duì)閱讀 器移動(dòng)次數(shù)加一，用(xi，yi)更新閱讀器位置(xo，yo)，完成閱讀器的一次移動(dòng)操作。
[00化]實(shí)施例4
[0066] 模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法同實(shí)施例1-3,其中，步驟3.1中所述的每個(gè)標(biāo) 簽提供的摩擦力f與標(biāo)簽被覆蓋的次數(shù)C相關(guān)，閱讀器受到的摩擦力為功率半徑中所有標(biāo)簽 提供的摩據(jù)九總巧f.且化縣?
[0067]
[006引
[0069]
[0070] 其中，fn是摩擦系數(shù)控制因子，C(i)表示第i個(gè)標(biāo)簽被當(dāng)前工作區(qū)域中閱讀器覆蓋 的次數(shù)，Nr表示對(duì)于當(dāng)前閱讀器r功率半徑內(nèi)標(biāo)簽的個(gè)數(shù)，m是閱讀器的質(zhì)量，g是重力加速 度，y是閱讀器受到的摩擦系數(shù)，Wmin是摩擦系數(shù)最小值，iimax是摩擦系數(shù)最大值，d為維度。
[0071] 實(shí)施例5
[0072] 模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法同實(shí)施例1-4,步驟四中所述閱讀器在工作區(qū) 域中的碰撞操作，包括有如下步驟：
[0073] 4.1讀取所述移動(dòng)操作移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)位置^1，71)，由閱讀器當(dāng)前位置^日，7日)和移動(dòng) 結(jié)束點(diǎn)位置(xi，yi)確定該閱讀器與所述工作區(qū)域的碰撞邊界，由此計(jì)算閱讀器從(xo，yo) 到碰撞邊界的時(shí)間A t'，通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，由（XO，y日），A t'，V，0，W及a，計(jì)算和獲取碰撞點(diǎn) 位置(x'，y')及所述閱讀器碰撞后的速度V'與閱讀器碰撞后速度的方向0'。
[0074] 4.2修正下一次該閱讀器移動(dòng)操作，由所述一次移動(dòng)時(shí)間A t減去閱讀器到碰撞邊 界的時(shí)間得到閱讀器碰撞后的剩余移動(dòng)時(shí)間A t'，用剩余移動(dòng)時(shí)間A t'更新下一次所述閱 讀器移動(dòng)操作的一次移動(dòng)時(shí)間At,用(x'，y')更新閱讀器的位置(xo，yo)，用V'更新閱讀器 的速度V，用0'更新閱讀器的速度的方向0，完成一次閱讀器碰撞操作。
[00巧]實(shí)施例6
[0076] 模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法同實(shí)施例1-5,步驟屯中所述完成RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī) 劃的過(guò)程，包括有如下步驟：
[0077] 7.1掃描工作區(qū)域中構(gòu)建的所有閱讀器并統(tǒng)計(jì)每個(gè)閱讀器覆蓋標(biāo)簽的數(shù)量，刪除 工作區(qū)域中覆蓋標(biāo)簽數(shù)為0的閱讀器;對(duì)于工作區(qū)域中剩下的閱讀器，每次從工作區(qū)域中找 到覆蓋標(biāo)簽數(shù)量最少的閱讀器，如果刪除該所述閱讀器標(biāo)簽覆蓋率不會(huì)降低或降低小于預(yù) 設(shè)闊值時(shí)，該闊值可根據(jù)具體工程要求設(shè)定，執(zhí)行刪除操作刪除該所述閱讀器，重復(fù)執(zhí)行一 定次數(shù)的閱讀器消除操作直到覆蓋率基本保持穩(wěn)定時(shí)，將所述工作區(qū)域中剩余的閱讀器的 位置坐標(biāo)和功率半徑作為RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案并計(jì)算所述RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的性能指標(biāo)。
[0078] 本發(fā)明屬于工程優(yōu)化領(lǐng)域。包括構(gòu)建閱讀器;對(duì)閱讀器進(jìn)行閱讀器移動(dòng)操作與閱 讀器碰撞操作;對(duì)工作區(qū)域中多余的所述閱讀器進(jìn)行多余閱讀器消除操作，將所述工作區(qū) 域中剩余的閱讀器位置和功率半徑作為RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案并計(jì)算RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的性 能指標(biāo)。本發(fā)明通過(guò)模擬冰壺項(xiàng)目中冰壺的運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)了一種基于運(yùn)動(dòng)學(xué)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 方法，能夠快速有效的獲得較好的優(yōu)化結(jié)果，并結(jié)合所述多余閱讀器消除操作，能夠自適應(yīng) 的確定所述閱讀器的數(shù)量。
[0079] 實(shí)施例7
[0080] 模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法同實(shí)施例1-6,在進(jìn)行處理前，需要對(duì)本發(fā)明設(shè) 計(jì)到的參數(shù)和名詞進(jìn)行定義，設(shè)R(x，y，v，0，R)代表一個(gè)閱讀器，其中（x，y)為閱讀器的位置 坐標(biāo)，V為閱讀器速度的大小，0為閱讀器速度的方向，即0為速度與X軸正向的夾角，R為閱讀 器的功率半徑;COV為工作區(qū)域中標(biāo)簽的覆蓋率，MC為最小覆蓋率闊值;t表示閱讀器移動(dòng)次 數(shù)，M表示閱讀器最大移動(dòng)次數(shù)闊值;OoUo, yo)為閱讀器移動(dòng)操作的移動(dòng)開(kāi)始點(diǎn)，OiUi, yi) 為閱讀器移動(dòng)操作的移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)，〇'(x'，y')為閱讀器碰撞操作的碰撞點(diǎn)；TS是標(biāo)簽集，RS 是閱讀器集，Nt是標(biāo)簽的數(shù)量，山,t是閱讀器r到標(biāo)簽t的距離，Radiusr是閱讀器r的功率半 徑;f為閱讀器受到的摩擦力，m是閱讀器的質(zhì)量，g是重力加速度，a是閱讀器的加速度，y是 摩擦系數(shù)，Wmin是摩擦系數(shù)的最小值，iimax是摩擦系數(shù)的最大值，S是閱讀器經(jīng)過(guò)一次閱讀器 移動(dòng)操作移動(dòng)的距離，At是閱讀器的一次移動(dòng)總時(shí)間，fn是摩擦系數(shù)控制因子，d為維度。
[0081] 本發(fā)明提供了一種模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的快速有效的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，本例中具體對(duì) 一個(gè)包含100個(gè)標(biāo)簽的RFID網(wǎng)絡(luò)測(cè)試樣例數(shù)據(jù)集進(jìn)行RFID網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，該數(shù)據(jù)集是根據(jù)倉(cāng)庫(kù) 管理中物品的位置來(lái)生成的標(biāo)簽位置數(shù)據(jù)，模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，如圖1所 示，包括有如下步驟：
[0082] 步驟一，模擬冰壺構(gòu)建閱讀器模型。
[0083] 步驟二，根據(jù)閱讀器模型構(gòu)建一個(gè)閱讀器：
[0084] 如圖3所示，定義一個(gè)閱讀器模型并建立一個(gè)閱讀器R(x，y，v，0，R)，產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī) 數(shù)rG[0，l]，用該隨機(jī)數(shù)r乘W工作區(qū)域的寬度得到xo，用該隨機(jī)數(shù)r乘W工作區(qū)域的長(zhǎng)度 得到y(tǒng)o,用該隨機(jī)數(shù)r乘W速度大小范圍得到V0,用該隨機(jī)數(shù)r乘W速度方向范圍得到00,用 該隨機(jī)數(shù)r乘W功率半徑范圍得到Ro，R(xo，yo，vo，0〇，Ro)表示一個(gè)初始化的閱讀器。閱讀器 始終具有位置參數(shù)，速度大小參數(shù)和速度方向參數(shù)，W及功率半徑參數(shù)。
[0085] 步驟=，閱讀器在工作區(qū)域中的移動(dòng)操作：
[0086] 如圖4所示，閱讀器在工作區(qū)域中的當(dāng)前位置為OoUo,yo)，掃描當(dāng)前閱讀器功率半 徑內(nèi)的標(biāo)簽并分別統(tǒng)計(jì)標(biāo)簽的覆蓋次數(shù)，通過(guò)W下公式，先由每個(gè)標(biāo)簽的覆蓋次數(shù)計(jì)算標(biāo) 簽對(duì)閱讀器的摩擦系數(shù)控制因子fn，由fn，摩擦系數(shù)最小值和摩擦系數(shù)最大值計(jì)算標(biāo)簽對(duì)閱 讀器的摩擦系數(shù)結(jié)合重力加速度g計(jì)算閱讀器的加速度曰，由運(yùn)動(dòng)方程求出在一次移動(dòng) 時(shí)間A t內(nèi)，閱讀器移動(dòng)的距離S，并有該距離S與閱讀器的速度方向求出閱讀器移動(dòng)結(jié)束點(diǎn) 化(Xi，yi)，對(duì)閱讀器移動(dòng)次數(shù)t加1，記錄移動(dòng)開(kāi)始點(diǎn)位置OoUo, yo)與所述移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)位置 Oi (Xi，yi)，閱讀器從點(diǎn)Oo (別，yo)移動(dòng)到了點(diǎn)Oi (Xi，yi);
[0087] f 二-Ji Xm Xg
[008引 a = -]iXmXg/m = -liX 邑
[0089] S = VX A t+0.5XaX At^
[0090] xi = xo+SXcos0
[0091] yi = y〇+SX sin0
[0092]
[0093]
[0094] 其中，C(i)表示第i個(gè)標(biāo)簽被當(dāng)前工作區(qū)域中閱讀器覆蓋的次數(shù)，Nr表示對(duì)于當(dāng)前 閱讀器r功率半徑內(nèi)標(biāo)簽的個(gè)數(shù)。
[00M]步驟四，閱讀器在工作區(qū)域中的碰撞操作：
[0096] 如圖5所示，閱讀器由當(dāng)前位置OoUo, yo)移動(dòng)的過(guò)程中發(fā)生碰撞操作，如圖6所示， 工作區(qū)域外部被分成了八塊區(qū)域及四個(gè)角，具體劃分方法如下：區(qū)域I，x_low<xi<x_up且yi〉 y_up;區(qū)域n，Xi含x_up且yi含y_up;區(qū)域虹，義1〉義_啡且7_1〇訊<：71<：7_啡；區(qū)域IV，Xi含x_啡且 yi 蘭 y_low;區(qū)域 V，x_low<xi<x_up 日 yi<y_low:區(qū)域VI，xi 蘭 x_low且yi 蘭 y_low;區(qū)域VH，:?a〈 X-Iow 日 y_low<yi<y_up;區(qū)域Vl，xi 蘭 x_low 日 yi = y_up。
[0097] 根據(jù)閱讀器當(dāng)前位置0日(則，7日)與記錄位置〇1佔(zhàn)，71)判斷碰撞邊界，若0如1，71)位 于區(qū)域I，則所述碰撞邊界為上邊界;若化(XI，yi)位于區(qū)域n，則所述碰撞邊界可能為上邊 界，右邊界或區(qū)域n的角，通過(guò)計(jì)算所述閱讀器到達(dá)所述上邊界和所述右邊界的時(shí)間，取時(shí) 間短到達(dá)的邊界為所述碰撞邊界，若所述時(shí)間相同，則取所述角為所述碰撞邊界；當(dāng)化(XI， yi)位于其它區(qū)域時(shí)同理通過(guò)此方法判斷碰撞邊界。
[0098] 確定所述碰撞邊界之后，通過(guò)到達(dá)所述碰撞邊界的時(shí)間，閱讀器的加速度a,閱讀 器的速度V，閱讀器的速度方向0，W及閱讀器當(dāng)前位置OoUo,yo)計(jì)算碰撞點(diǎn)的位置0'(x'，y ')和閱讀器在碰撞點(diǎn)的速度，在碰撞點(diǎn)〇'(x'，y')處，根據(jù)圖5的碰撞操作圖，碰撞前后速度 與碰撞邊界的夾角相同，碰撞后閱讀器的速度大小不變，得到所述閱讀器碰撞后的速度方 向0'與碰撞后閱讀器的速度大小V'，用0'(x'，y')更新閱讀器的位置0o(xo，yo)。
[0099] 修正下一次該閱讀器移動(dòng)操作，由一次移動(dòng)時(shí)間At減去閱讀器到碰撞邊界的時(shí) 間得到閱讀器碰撞后的剩余移動(dòng)時(shí)間A t'，用剩余移動(dòng)時(shí)間A t'更新下一次所述閱讀器移 動(dòng)操作的一次移動(dòng)時(shí)間At,用(x'，y')更新閱讀器的位置(xo，yo)，用V'更新閱讀器的速度 V，用0'更新閱讀器的速度的方向0，完成一次閱讀器碰撞操作。
[0100] 步驟五，重復(fù)執(zhí)行步驟=至步驟四，閱讀器在工作區(qū)域中一直進(jìn)行運(yùn)動(dòng)捜索，直至 該閱讀器的閱讀器移動(dòng)次數(shù)大于預(yù)設(shè)最大移動(dòng)次數(shù)闊值時(shí)，完成對(duì)該閱讀器的操作，此時(shí)， 定義閱讀器位置處功率半徑范圍內(nèi)的標(biāo)簽被該閱讀器所覆蓋；
[0101] 步驟六，重復(fù)步驟二至步驟五，構(gòu)建新的閱讀器，閱讀器的個(gè)數(shù)加1，并將被覆蓋標(biāo) 簽的比率作為覆蓋率COV通巧下沐公式計(jì)算所沐工作區(qū)域中標(biāo)簽的覆蓋率COV:
[0102；
[0103；
[0104] 其中，對(duì)于任意一個(gè)標(biāo)簽t G TS，如果存在一個(gè)閱讀器r G RS使得山，t《Radiusr，那 么標(biāo)簽r被覆蓋。如果標(biāo)簽t被覆蓋，Cv (t) = 1.否則，Cv (t) = 0;
[0105] 當(dāng)COV大于最小覆蓋率闊值M別寸，停止構(gòu)建閱讀器。
[0106] 步驟屯，掃描工作區(qū)域中構(gòu)建的所有閱讀器并統(tǒng)計(jì)每個(gè)閱讀器覆蓋標(biāo)簽的數(shù)量， 每次從所述工作區(qū)域中找到覆蓋標(biāo)簽數(shù)量最少的閱讀器，如果刪除該所述閱讀器標(biāo)簽覆蓋 率不會(huì)降低或降低小于預(yù)設(shè)闊值時(shí)，執(zhí)行刪除操作刪除該所述閱讀器;執(zhí)行一定次數(shù)的閱 讀器消除操作直到覆蓋率基本保持穩(wěn)定時(shí)，將所述工作區(qū)域中剩余的閱讀器的位置坐標(biāo)和 功率半徑作為RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案并計(jì)算所述RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的性能指標(biāo)，本發(fā)明中模擬 冰壺運(yùn)動(dòng)進(jìn)行RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃實(shí)質(zhì)是一種優(yōu)化過(guò)程，得到的結(jié)果可W作為RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的工 程化實(shí)現(xiàn)方案。
[0107] 實(shí)施例8
[0108] 模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法同實(shí)施例1-7,本發(fā)明的效果通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)來(lái) 驗(yàn)證。
[0109] 1.實(shí)驗(yàn)運(yùn)行環(huán)境和條件設(shè)置：
[0110] 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行的環(huán)境：處理器為Intel Pentium B940@2.0細(xì)Z，內(nèi)存為4.00GB，硬盤(pán)為 320GB，操作系統(tǒng)為Microsoft windows 10,編程環(huán)境為Visual SUidio 叫timate 2013。
[0111] 實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置:實(shí)驗(yàn)中測(cè)試了 8個(gè)RFID測(cè)試樣例。C_30，C_50，和(：_100中的標(biāo)簽滿(mǎn) 足正太分布。R_30，R_50，和3_100中的標(biāo)簽是隨機(jī)分布。(：_500和1?_500分別由(：_100和1?_100 線性組合生成的。(：_30和3_30中包含30個(gè)標(biāo)簽，(：_50和1?_50中包含50個(gè)標(biāo)簽，(：_100和1?_100 中包含100個(gè)標(biāo)簽，(：_500和3_500中包含500個(gè)標(biāo)簽。前6個(gè)測(cè)試樣例的工作區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)50m X50m的矩形區(qū)域，閱讀器的功率半徑的取值范圍為8m到15m。閱讀器的初始速度大小V取值 為lOm/s到20m/s，角度0的取值范圍為-JI到31。對(duì)于閱讀器移動(dòng)算子，捜索次數(shù)M設(shè)定為100 次，每次的捜索時(shí)間A t設(shè)定為0.5s。皿in的值為0 ,Miax的值為0.5; (：_500和1?_500測(cè)試樣例 的工作區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)150m X 150m的矩形區(qū)域。
[0112] 2.仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果分析：
[0113] 仿真實(shí)驗(yàn)采用本發(fā)明模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法對(duì)8個(gè)RFID測(cè)試樣例進(jìn)行 了測(cè)試并與已有方法進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。已有方法包括遺傳算法和粒子群算法。
[0114] 為了說(shuō)明本發(fā)明方法的有效性，本發(fā)明方法分別對(duì)8個(gè)RFID測(cè)試樣例進(jìn)行了測(cè)試， 結(jié)果如圖7所示。
[0115] 圖7(a)是對(duì)數(shù)據(jù)集C_30的仿真結(jié)果，圖7(b)是對(duì)數(shù)據(jù)集C_50的仿真結(jié)果，圖7(c) 是對(duì)數(shù)據(jù)集C_100的仿真結(jié)果，圖7(d)是對(duì)數(shù)據(jù)集R_30的仿真結(jié)果，圖7(e)是對(duì)數(shù)據(jù)集R_50 的仿真結(jié)果，圖7(f)是對(duì)數(shù)據(jù)集R_100的仿真結(jié)果，圖7(g)是對(duì)數(shù)據(jù)集C_500的仿真結(jié)果，圖 7化)是對(duì)數(shù)據(jù)集R_500的仿真結(jié)果，可W看到，對(duì)于不同標(biāo)簽數(shù)目的測(cè)試樣例，W及對(duì)于不 同標(biāo)簽分布的測(cè)試樣例，本發(fā)明的方法(CA-RNP)都能夠有效的實(shí)現(xiàn)RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的要求， 合理的分配閱讀器在工作區(qū)域中的位置，設(shè)定閱讀器功率半徑的大小及自適應(yīng)的確定所需 閱讀器的個(gè)數(shù)，有效的實(shí)現(xiàn)了 RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。
[0116] 實(shí)施例9
[0117] 模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法同實(shí)施例1-8,為了說(shuō)明本發(fā)明的方法的快速 性，下面將本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)中分別結(jié)合TRE算子的GA、PS0算法，對(duì)C_100測(cè)試樣例進(jìn)行試 驗(yàn)測(cè)試，統(tǒng)計(jì)覆蓋率和干擾率隨著時(shí)間的變化曲線。干擾率ITF的計(jì)算方式如下：
[011 引
[0119]其中，對(duì)于標(biāo)簽t屬于標(biāo)簽集TS，In(t)表示標(biāo)簽被工作區(qū)域中閱讀器的覆蓋次數(shù)， Nt為工作區(qū)域中標(biāo)簽的個(gè)數(shù)，ITF為工作區(qū)域中所有標(biāo)簽被覆蓋的次數(shù)總和與標(biāo)簽總數(shù)的 比值。
[0120] 比較的結(jié)果分別由如圖8和圖9所示，圖8是對(duì)數(shù)據(jù)集C_100進(jìn)行S種算法覆蓋率隨 時(shí)間變化的仿真結(jié)果，圖9是對(duì)數(shù)據(jù)集C_100進(jìn)行S種算法干擾率隨時(shí)間變化的仿真結(jié)果。 可W看到，本發(fā)明方法(CA-RNP)能夠快速的優(yōu)化RFID網(wǎng)絡(luò)，在較短的時(shí)間內(nèi)，使得工作區(qū)域 中的標(biāo)簽的覆蓋率在較短時(shí)間內(nèi)迅速升高，當(dāng)覆蓋率達(dá)到要求時(shí)，干擾率也相對(duì)較低。
[0121] 實(shí)施例10
[0122] 模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法同實(shí)施例1-9,為了便于理解，下面提供一種本 發(fā)明的簡(jiǎn)要處理流程，參考圖2, W便于對(duì)本發(fā)明中所述方案的理解。
[0123] 1、開(kāi)始處理。
[0124] 2、初始化閱讀器，并將閱讀器放入工作區(qū)域中。
[0125] 3、計(jì)算當(dāng)前工作區(qū)域中標(biāo)簽的覆蓋率，確定覆蓋率與預(yù)設(shè)最小覆蓋率闊值的關(guān) 系。
[01%] 4、將閱讀器移動(dòng)次數(shù)t的值置為1。
[0127] 5、對(duì)閱讀器進(jìn)行閱讀器移動(dòng)操作，記錄閱讀器的移動(dòng)開(kāi)始點(diǎn)位置和閱讀器的移動(dòng) 結(jié)束點(diǎn)位置，對(duì)閱讀器移動(dòng)次數(shù)巧口 1。
[0128] 6、確定是否進(jìn)行碰撞操作。
[0129] 7、對(duì)閱讀器進(jìn)行碰撞操作，獲取碰撞點(diǎn)位置及所述閱讀器碰撞后的速度，修正下 一次所述閱讀器移動(dòng)操作。
[0130] 8、重復(fù)進(jìn)行5至7中的內(nèi)容，直至閱讀器的移動(dòng)次數(shù)t大于預(yù)設(shè)閱讀器最大移動(dòng)次 數(shù)闊值M。
[0131] 9、重復(fù)進(jìn)行2至8中的內(nèi)容，直至覆蓋率COV的值大于預(yù)設(shè)最小覆蓋率闊值MC。
[0132] 10、對(duì)工作區(qū)域中的閱讀器進(jìn)行多余閱讀器消除操作。
[0133] 11、將工作區(qū)域中的閱讀器的位置和功率半徑作為結(jié)果輸出。
[0134] 本發(fā)明通過(guò)模擬冰壺項(xiàng)目中冰壺的運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)了一種基于運(yùn)動(dòng)學(xué)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 方法，由2初始化閱讀器，在3中計(jì)算RFID網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的覆蓋率COV，比較覆蓋率與最小覆蓋率 闊值MC的關(guān)系，如果達(dá)到則停止，否則對(duì)閱讀器進(jìn)行一定次數(shù)的移動(dòng)操作，每完成一次移動(dòng) 操作對(duì)巧日1，移動(dòng)的過(guò)程中判斷碰撞是否發(fā)生，如果碰撞發(fā)生則執(zhí)行碰撞操作，當(dāng)閱讀器移 動(dòng)次數(shù)達(dá)到閱讀器最大移動(dòng)次數(shù)闊值時(shí)M，停止對(duì)該閱讀器的操作，重復(fù)進(jìn)行步驟2至8中的 操作，并計(jì)算當(dāng)前RFID網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率C0V，若果COV大于最小覆蓋率闊值，則對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的 所有閱讀器進(jìn)行多余閱讀器消除操作，掃描當(dāng)前RFID網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)閱讀器覆蓋標(biāo)簽的數(shù)量， 刪除覆蓋標(biāo)簽數(shù)目為0的閱讀器，最后將RFID網(wǎng)絡(luò)中剩余的閱讀器的位置和功率半徑作為 結(jié)果輸出。本發(fā)明能夠快速有效的獲得較好的優(yōu)化結(jié)果，通過(guò)不斷的往工作區(qū)域中增加閱 讀器，并進(jìn)行閱讀器移動(dòng)操作與閱讀器碰撞操作進(jìn)行捜索，W增加RFID網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率，當(dāng)覆 蓋率滿(mǎn)足最小覆蓋率闊值時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的閱讀器進(jìn)行選擇，并結(jié)合所述多余閱讀器消除操 作，刪除網(wǎng)絡(luò)中冗余的閱讀器，由W上閱讀器先增加數(shù)量滿(mǎn)足覆蓋率操作和刪除多余閱讀 器操作使得本發(fā)明能夠自適應(yīng)的確定所述閱讀器的數(shù)量。
[0135] 簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明的一種模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，首先模擬冰壺運(yùn)動(dòng) 構(gòu)建閱讀器模型，設(shè)計(jì)閱讀器的移動(dòng)與碰撞操作;構(gòu)建一個(gè)閱讀器;定義閱讀器在工作區(qū)域 中的移動(dòng)操作和碰撞操作；閱讀器在工作區(qū)域中一直進(jìn)行移動(dòng)與碰撞的運(yùn)動(dòng)捜索，直至該 閱讀器移動(dòng)次數(shù)大于預(yù)設(shè)最大移動(dòng)次數(shù)闊值完成該閱讀器的一次運(yùn)動(dòng)操作;構(gòu)建新的閱讀 器，閱讀器個(gè)數(shù)加I，計(jì)算此時(shí)工作區(qū)域中所有閱讀器對(duì)標(biāo)簽的覆蓋率cov，直至覆蓋率大于 預(yù)設(shè)最小覆蓋率闊值;完成RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，對(duì)工作區(qū)域中全部閱讀器進(jìn)行消除操作，并輸出 RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。本發(fā)明能夠快速有效的獲得優(yōu)化結(jié)果，并結(jié)合閱讀器消除操作，能夠自 適應(yīng)的確定閱讀器的數(shù)量?？蒞應(yīng)用于工程化的RFID網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。
[0136] 綜上，用本發(fā)明對(duì)RFID網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，可W快速有效的得到RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。
[0137] 需要說(shuō)明的是:上述提供的模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法進(jìn)行RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 的實(shí)施例，僅作為該RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法中在測(cè)試樣例中的說(shuō)明，還可W根據(jù)實(shí)際需要而將 上述RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法在其他應(yīng)用場(chǎng)景中使用，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程類(lèi)似于上述實(shí)施例。
[0138] 上述實(shí)施例中的各個(gè)序號(hào)僅僅為了描述，不代表各部件的組裝或使用過(guò)程中的先 后順序。
[0139] W上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，其特征在于，所述模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng) 絡(luò)規(guī)劃方法，包括有如下步驟： 步驟一，模擬冰壺運(yùn)動(dòng)構(gòu)建閱讀器模型，模擬冰壺運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)閱讀器的移動(dòng)操作與碰撞 操作； 1.1構(gòu)建閱讀器模型，將要優(yōu)化的RFID網(wǎng)絡(luò)工作區(qū)域定義為冰壺運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，工作區(qū)域光滑 平坦有邊界，工程中待被覆蓋的標(biāo)簽散布在工作區(qū)域之中，閱讀器在工作區(qū)域中通過(guò)移動(dòng) 進(jìn)行搜索； 1.2設(shè)計(jì)閱讀器的移動(dòng)操作，閱讀器移動(dòng)操作具有如下特征，有標(biāo)簽的區(qū)域表面摩擦系 數(shù)較大，沒(méi)標(biāo)簽的區(qū)域表面摩擦系數(shù)為零，閱讀器在工作區(qū)域中移動(dòng)遇到標(biāo)簽時(shí)會(huì)受到摩 擦力的作用，閱讀器之間彼此無(wú)作用； 1.3設(shè)計(jì)閱讀器的碰撞操作，閱讀器碰撞操作具有如下特征，閱讀器遇到工作區(qū)域邊界 時(shí)會(huì)被彈回，閱讀器彼此之間無(wú)碰撞作用，閱讀器與標(biāo)簽之間也無(wú)碰撞作用，碰撞時(shí)間忽略 不計(jì)，碰撞次數(shù)忽略不計(jì)； 步驟二，根據(jù)閱讀器模型構(gòu)建一個(gè)閱讀器； 步驟三，閱讀器在工作區(qū)域中的移動(dòng)操作，閱讀器在工作區(qū)域的當(dāng)前位置為(XQ，yQ)，在 給定的一次移動(dòng)時(shí)間△ t內(nèi)，計(jì)算閱讀器的移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)位置(xi，yi)，如果(xi，yi)位于工作 區(qū)域內(nèi)部，則用移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)位置(X1，y〇更新閱讀器當(dāng)前位置( XQ，yQ)，并對(duì)該閱讀器移動(dòng)次 數(shù)加1，閱讀器在工作區(qū)域內(nèi)繼續(xù)搜索;如果在給定的一次移動(dòng)時(shí)間A t內(nèi)，閱讀器移動(dòng)結(jié)束 點(diǎn)位置不在工作區(qū)域內(nèi)部，則定義閱讀器未做移動(dòng)操作，不用(X1，yi)修改閱讀器當(dāng)前的位 置（xo，yo); 步驟四，閱讀器在工作區(qū)域中的碰撞操作，在給定的一次移動(dòng)時(shí)間A t內(nèi)，若閱讀器移 動(dòng)結(jié)束點(diǎn)不在工作區(qū)域內(nèi)部，則認(rèn)定閱讀器進(jìn)行了碰撞操作，閱讀器是在工作區(qū)域邊緣某 一位置發(fā)生碰撞，該碰撞點(diǎn)位置為(x'，y')，碰撞后閱讀器速度的大小不變，方向發(fā)生改變， 依據(jù)彈性碰撞計(jì)算并獲得發(fā)生碰撞的閱讀器速度ν'和閱讀器速度方向θ'，并修正下一次移 動(dòng)操作的一次移動(dòng)時(shí)間A t，閱讀器在工作區(qū)域內(nèi)繼續(xù)搜索； 步驟五，重復(fù)執(zhí)行步驟三至步驟四，閱讀器在工作區(qū)域中一直進(jìn)行運(yùn)動(dòng)搜索，直至該閱 讀器的閱讀器移動(dòng)次數(shù)大于預(yù)設(shè)最大移動(dòng)次數(shù)閾值時(shí)，完成對(duì)該閱讀器的操作，此時(shí)，定義 閱讀器位置處功率半徑范圍內(nèi)的標(biāo)簽被該閱讀器所覆蓋； 步驟六，重復(fù)步驟二至步驟五，構(gòu)建新的閱讀器，閱讀器的個(gè)數(shù)加1，并將被覆蓋標(biāo)簽的 比率作為覆蓋率COV，直至覆蓋率大于預(yù)設(shè)最小覆蓋率閾值； 步驟七，完成RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，對(duì)所述工作區(qū)域中的全部閱讀器進(jìn)行閱讀器消除操作，完 成對(duì)工作區(qū)域中所有閱讀器的操作，并輸出RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，其特征在于，步驟一中所 述模擬冰壺構(gòu)建閱讀器模型，具體包括： 定義一個(gè)閱讀器模型R(x，y，ν, θ，R)，包括閱讀器的位置坐標(biāo)(x，y，），閱讀器的速度大 小v，閱讀器速度的方向θ，以及閱讀器的功率半徑R; 步驟二中所述根據(jù)閱讀器模型構(gòu)建一個(gè)閱讀器，具體包括： 按照該閱讀器模型并使用隨機(jī)算法構(gòu)建閱讀器，在工作區(qū)域中隨機(jī)初始化(x，y)，作為 閱讀器的位置坐標(biāo)，在速度范圍內(nèi)隨機(jī)初始化v和Θ，作為閱讀器的初始速度大小和初始速 度方向，在功率半徑范圍內(nèi)隨機(jī)初始化R，作為閱讀器的功率半徑，初始化后的R(χ，y，v，θ， R)代表一個(gè)閱讀器，完成閱讀器的構(gòu)建。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，其特征在于，步驟三中所 述閱讀器在工作區(qū)域中的移動(dòng)操作，包括有如下步驟： 3.1掃描當(dāng)前閱讀器功率半徑范圍內(nèi)的標(biāo)簽，分別統(tǒng)計(jì)這些標(biāo)簽被覆蓋的次數(shù)，這些標(biāo) 簽都會(huì)分別對(duì)該閱讀器提供一部分摩擦力，每個(gè)標(biāo)簽提供的摩擦力與標(biāo)簽被覆蓋的次數(shù)相 關(guān)，閱讀器受到的摩擦力為功率半徑中所有標(biāo)簽提供的摩擦力總和f; 3.2由閱讀器受到的摩擦力計(jì)算閱讀器的加速度a，規(guī)定在一次移動(dòng)時(shí)間At內(nèi)閱讀器 受到的摩擦力大小不變，由閱讀器當(dāng)前位置(XQ，yQ)，閱讀器當(dāng)前的速度V，閱讀器的速度方 向Θ，閱讀器的加速度a以及At計(jì)算閱讀器移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)的位置( X1，y〇,如果該移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)在 工作區(qū)域中，則完成了一次移動(dòng)過(guò)程。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的快速有效的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，其特征在于， 步驟3.1中所述的每個(gè)標(biāo)簽提供的摩擦力與標(biāo)簽被覆蓋的次數(shù)C相關(guān)，閱讀器受到的摩擦力 為功率半徑中所有標(biāo)簽提供的摩擦力總和f，具體是：其中，fn是摩擦系數(shù)控制因子，C(i)表示第i個(gè)標(biāo)簽被當(dāng)前工作區(qū)域中閱讀器覆蓋的次 數(shù)，Nr表示對(duì)于當(dāng)前閱讀器r功率半徑內(nèi)標(biāo)簽的個(gè)數(shù)，m是閱讀器的質(zhì)量，g是重力加速度，μ 是閱讀器受到的摩擦系數(shù)，μ_是摩擦系數(shù)最小值，是摩擦系數(shù)最大值，d為維度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，其特征在于，步驟四中所 述閱讀器在工作區(qū)域中的碰撞操作，包括有如下步驟： 4.1讀取所述移動(dòng)操作移動(dòng)結(jié)束點(diǎn)位置(X1，yi)，由閱讀器當(dāng)前位置(XQ，y Q)和移動(dòng)結(jié)束 點(diǎn)位置(XI，yi)確定該閱讀器與所述工作區(qū)域的碰撞邊界，由此計(jì)算閱讀器從(xq，y〇)到碰 撞邊界的時(shí)間Δ t'，由（XQ，yo)，Δ t'，ν，Θ，以及a，計(jì)算和獲取碰撞點(diǎn)位置(χ'，y')及所述閱 讀器碰撞后的速度v'與閱讀器碰撞后速度的方向Θ' ; 4.2修正下一次該閱讀器移動(dòng)操作，由所述一次移動(dòng)時(shí)間△ t減去閱讀器到碰撞邊界的 時(shí)間得到閱讀器碰撞后的剩余移動(dòng)時(shí)間A t'，用剩余移動(dòng)時(shí)間△ t'更新下一次所述閱讀器 移動(dòng)操作的一次移動(dòng)時(shí)間At，用(x'，y')更新閱讀器的位置(XQ，yo)，用ν'更新閱讀器的速 度V，用θ'更新閱讀器的速度的方向Θ，完成一次閱讀器碰撞操作。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬冰壺運(yùn)動(dòng)的RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，其特征在于，步驟七中所 述完成RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的過(guò)程，包括有如下步驟： 7.1掃描工作區(qū)域中構(gòu)建的所有閱讀器并統(tǒng)計(jì)每個(gè)閱讀器覆蓋標(biāo)簽的數(shù)量，每次從所 述工作區(qū)域中找到覆蓋標(biāo)簽數(shù)量最少的閱讀器，如果刪除該所述閱讀器標(biāo)簽覆蓋率不會(huì)降 低或降低小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，執(zhí)行刪除操作刪除該所述閱讀器;執(zhí)行一定次數(shù)的閱讀器消除 操作直到覆蓋率基本保持穩(wěn)定時(shí)，將所述工作區(qū)域中剩余的閱讀器的位置坐標(biāo)和功率半徑 作為RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案并計(jì)算所述RFID網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的性能指標(biāo)。
【文檔編號(hào)】G06K7/10GK105956504SQ201610247877
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月20日
【發(fā)明人】劉靜, 焦李成, 張濤
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)