面向移动RFID标签识别的传送带运动随机自适应控制问题研究

The mobile RFID system based on the conveyor belt is widely used in many industries such as the logistics, and its key performance indexes include high tag identification success rate and high tag movement speed. The high tag identification success rate expects the conveyor belt motion guiding tags to move smoothly, while the high production efficiency requires them to move quickly, thus a contradiction arises. It is a urgently problem how to overcome this contradiction by properly adjusting the conveyor belt motion in order to make tags move as fast as possible and with guaranteeing a high identification success rate. Therefore, according to system theory, cybernetics and the idea that the conveyor belt motions to guide tags movement with its speed automatically matching the random variable identification speed for them to move as fast as possible and with guaranteeing a high identification success rate, this project, which is oriented towards the mobile RFID tag identification, puts forward the study of the stochastic self-adaptive control problem of the conveyor belt motion to reveal the self-adaptive law of random variable identification speed automatically matching the identification speed. The self-adaptive law will provides a theoretical basis for the development of belt motion control method with high performance. In this project, a reference system stochastic model reflecting the random variable tag identification speed, a controlled system stochastic model reflecting tag movement speed with random change, and a conveyor belt motion stochastic self-adaptive control model will be established by use of the model reference method. Based on the control model, the control method of the conveyor belt motion will be designed. Operations results of this project will provide a new scientific method for further study of the conveyor belt movement adjustment.

基于传送带的移动RFID系统在物流等领域应用广泛，它的关键性能指标包括高标签识别成功率和高标签移动速度。其中高识别成功率期望传送带运动引导标签平缓移动，而高生产效率则要求标签快速移动。如何恰当调整传送带运动来解决这对矛盾，使标签在保持高识别成功率基础上更快移动，是一个亟需解决的问题。故本项目面向移动RFID标签识别，运用系统论和控制论思想，并根据传送带运动引导标签移动速度自动匹配识别速度随机变化，实现标签在高识别成功率基础上更快移动的思路，提出传送带运动随机自适应控制问题研究，揭示这种自动匹配识别速度随机变化的自适应律，为研发高性能传送带运动控制方法提供理论依据。本项目拟采用模型参考方法，建立反映标签识别速度随机变化的参考系统随机模型、反映标签移动速度随机变化的受控系统随机模型，和传送带运动随机自适应控制模型，并基于该模型设计传送带运动控制方法。项目将为传送带运动调整研究提供新的科学方法。

1、本项目的背景：基于传送带的移动RFID系统是一类非常典型的读取物体身份标识的RFID系统。它具有快速、自动化、批量化、远距离识别移动物体的突出优点，以及数据采集、智能监测、自动采集、系统检测等物联网监测功能。.2、本项目主要研究内容包含：(1) 考虑无线通信随机因素的EPC-C1G2性能分析研究。(2) 考虑无线通信随机因素的未识别标签数状态估计研究。.3、本项目取得成果包括：. (1) 基于评估和优化EPC-C1G2系统的重要性，提出了新的性能模型，给出了4种可行的模型参数计算方法，以及在可靠信道下的时间效率和能量效率的计算方法。通过大量的仿真和实例拟合，验证了模型的正确性。这些模型的准确性使得它们成为了解EPC-C1G2系统在可靠信道下的行为的实用和经济有效的工具。性能分析结果表明：① 随着丢包率的降低，时间效率迅速提高；② 一定的低误码率可以实现标签识别的高性能价格比，这对设计有效的RFID硬件系统具有重要意义，即为硬件设计方案的选择提供参考；③ 未识别标签数与帧长之比值k主要由标签包丢失和捕获效应确定，而读写器包丢失和捕获效应对确定的影响最小；④ 在时间效率提升方面，分组丢失的灵敏度高于捕获效应，k值和灵敏度的确定对于获得更优的标签识别具有重要意义。本项目所提出的模型和性能分析将在研究标签识别算法、丢失标签检测、未知识标签检测和RFID硬件系统方面具有重要的科学意义。. (2) 建立了移动标签识别和移动标签估计的模型。在估计模型中，利用Poisson过程叠加原理，有效地得到了最优预留时隙数。然后，我们提出了两种未识别标签估计方法，分别获得碰撞时隙中的标签数目和新到达的标签数，在此基础上设计了一种高成功率的防碰撞算法MRSMBA。MRSMBA能够有效地解决RFID标签移动带来的问题。在识别效率方面，与RSMBA接近，达到93%。在识别速度方面，达到每秒钟313个标签。在识别成功率方面，达到97.78%，远优于其它识别算法。由于标记的消费品经常移动，当阅读器作为消费设备嵌入到手机中时，该算法可以很好地应用于移动消费品的识别。