面向远距离RFID系统的混合智能规划方法研究

RFID (Radio Frequency Identification) has been considered as one of the key technologies of internet of things (IOT). Long-distance RFID optimization problems, such as system planning, data redundancy and anti-collision, become more critical and conspicuous. The research focuses on using intelligent computing to solve the problems of RFID reader planning and redundant reader elimination. An intelligent mechanism of long-distance RFID system will be proposed to optimize system performance, including coverage, energy consumption, collision, load balancing, etc. In order to achieve this, RFID directional antenna and omnidirectional antenna will be introduced into models for RFID system planning. Moreover, a new hybrid swarm intelligence optimization algorithm, which is inspired by the growth mechanism of cordyceps, will be designed to solve the RFID optimization problems. The research results can not only further improve the applied theory of RFID system, but also acts a positive role in expanding the application fields of swarm intelligence optimization algorithms.

射频识别技术（Radio Frequency Identification, RFID）被列为实现物联网的关键技术之一，系统规划、冗余数据和冲突干扰是远距离（通信）RFID系统应用性能优化的重要研究方向。本项目将基于智能计算的研究方法，围绕阅读器部署规划问题和阅读器去冗余规划问题展开研究，以优化包括系统覆盖、系统功耗、冲突干扰、冗余数据、负载均衡等在内的系统性能为目标，通过引入阅读器定向/全向天线参数来完善系统规划模型，并且通过分析冬虫夏草生长机制的内在规律来设计适于求解系统规划问题的混合群体智能优化算法，从而实现智能的远距离RFID系统性能优化机制。本项目的研究成果可以进一步完善RFID系统应用理论，并且对扩展群体智能优化算法的应用领域有积极推动作用。

本研究基于智能计算的研究方法，围绕远距离RFID系统应用性能优化问题展开研究。首先，研究了远距离RFID系统参数与RSSI数据的映射规律，对影响RFID无线信号传播的系统参数进行定量分析，构建了超高频RFID系统无线信号传播模型；其次，通过优化RFID阅读器天线位置与工作状态等系统参数来优化远距离RFID系统性能，构建了阅读器部署规划模型和阅读器调度模型，提出了阅读器去冗余规划机制；第三，通过分析远距离RFID通信特征，设计了双天线双标签对照的果园单轨运输机定位方法，构建了能量传输定位模型和路径损耗定位模型，通过现场试验验证了定位方法的有效性；第四，提出新型群体智能优化算法（SABA算法），该算法增加了与脉冲响度、脉冲发射频率和寻优过程自适应的步长控制机制和变异机制，能够根据求解问题的可行解域和当前迭代进度调整蝙蝠移动步长，提高了算法求解精度；第五，以管网投资费用最低为目标，构建了改进的自压树状灌溉管网规划模型，应用SABA算法优化管网节点参数。综上所述，本研究从基于智能计算方法优化RFID系统性能的角度出发，实现了远距离RFID系统性能智能优化机制，并分别探索了RFID系统与BA算法在农业工程领域的应用理论，从而进一步扩展了远距离RFID系统和群体智能优化算法的应用范畴。