物聯(lián)網(wǎng)中無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)和RFID數據融合的方法

摘要：針對當前物聯(lián)網(wǎng)感知層在感知多源信息時(shí)，尚沒(méi)有一種很好的融合方法的問(wèn)題，根據無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)和射頻識別(RFID)網(wǎng)絡(luò )自身的特點(diǎn)，通過(guò)引入數據融合器，提出了一種將電子產(chǎn)品編碼(EPC)和環(huán)境參數建立映射關(guān)系的方法。將該方法應用于超市倉儲管理系統，對其編碼并且構建原型系統，該方法能夠明顯提高數據傳輸的有效率，試驗結果驗證了所提出方法的正確性和有效性。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)；射頻識別；數據融合；產(chǎn)品電子編碼

物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網(wǎng)絡(luò )。
近年來(lái)，全球主要發(fā)達國家和地區紛紛拋出與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的信息化戰略。2002年4月，韓國提出“e-Korea”戰略；2004年，日本提出“U-Japan”計劃；2006年6月，新加坡公布了“智慧國2015”大藍圖；2008年底IBM向美國政府提出的“智慧地球”戰略，2009年6月歐盟啟動(dòng)“物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計劃”等，都是利用各種信息技術(shù)來(lái)突破互聯(lián)網(wǎng)的物理限制，以實(shí)現無(wú)處不在的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò )。目前世界各國正處于技術(shù)研發(fā)階段，美國、歐盟等都在投入巨資深入探索研究物聯(lián)網(wǎng)。我國在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的布局較早，中科院10年前就啟動(dòng)了傳感網(wǎng)研究，目前國內多家科研單位正加緊研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2009年8月，中國提出了“感知中國”。
物聯(lián)網(wǎng)的應用領(lǐng)域非常廣泛，如智能交通、智能電網(wǎng)、智能監控、遠程醫療、環(huán)境保護、公共安全和物品管理等等，涉及到生活的方方面面。
超市倉儲管理系統是物品管理中的典型實(shí)例，在這個(gè)系統中經(jīng)常需要同時(shí)獲得物品的基本信息和環(huán)境參數，對于食品存儲要求更嚴格，不但要獲取食品的生產(chǎn)商、生產(chǎn)日期等基本信息，還要獲取食品所處的環(huán)境參數，如溫度、濕度等。這些信息都要由物聯(lián)網(wǎng)的感知層獲取，在感知層中主要有2種網(wǎng)絡(luò )：RFID網(wǎng)絡(luò )和WSN，RFID網(wǎng)絡(luò )獲取食品的生產(chǎn)商、生產(chǎn)日期等基本信息：WSN獲取食品所處環(huán)境溫度、濕度等參數。存在的問(wèn)題是如何將兩種數據很好地融合，保證兩種數據融合正確性的同時(shí)要盡可能地減少數據量，這樣更能適應WSN要求低能耗特性。
通過(guò)分析，兩者是有共同點(diǎn)的，即都是將物理世界的信息轉換成信息世界的數據，無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)(WSNd)和RFID最終將融合為一體。文獻提出了融合方法，但是也存在以下不足：1)不支持被動(dòng)式標簽，較高的產(chǎn)品生產(chǎn)成本；2)傳輸的數據量較大，增加了傳感器節點(diǎn)的負擔。從物聯(lián)網(wǎng)感知層的角度出發(fā)，本文提出的融合方法將很好地解決這些問(wèn)題。

1 物聯(lián)網(wǎng)架構
物聯(lián)網(wǎng)具有3個(gè)特性：1)全面感知，即利用RFID、傳感器等隨時(shí)隨地獲取物品的信息；2)可靠傳遞，是通過(guò)各種電信網(wǎng)絡(luò )和互聯(lián)網(wǎng)融合，將物品的信息實(shí)時(shí)準確地傳遞出去；3)智能處理，利用云計算、模糊識別等各種計算方式對海量數據和信息進(jìn)行分析處理，對物品實(shí)施智能化控制。這就構成了物聯(lián)網(wǎng)的三層模式：感知層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層，如圖1所示。

其中，感知層包括RFID、傳感器等數據采集設備，包括數據接入到網(wǎng)關(guān)之前的傳感器網(wǎng)絡(luò )，對于目前關(guān)注較多的RHD網(wǎng)絡(luò )來(lái)講，用來(lái)感知RFID信息的感應器、掃描儀和貼在物品上的RFID標簽屬于物聯(lián)網(wǎng)感知層的一種網(wǎng)絡(luò )。這種檢測信息是RFID標簽的內容，如高速公路不停車(chē)收費系統、超市倉儲管理系統都是基于這類(lèi)結構的物聯(lián)網(wǎng)。用于環(huán)境信息收集的WSN由無(wú)線(xiàn)傳感節點(diǎn)和接入網(wǎng)關(guān)組成，無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)感知信息(如溫度、濕度等)，并自行組網(wǎng)傳遞到上層網(wǎng)關(guān)接入點(diǎn)，由網(wǎng)關(guān)將收集到的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )層提交到后臺處理。環(huán)境監控、污染監控都是這類(lèi)結構的感知層網(wǎng)絡(luò )的應用。網(wǎng)絡(luò )層是建立在現有的移動(dòng)通訊網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)基礎上，對感知數據進(jìn)行處理和管理。應用層利用經(jīng)過(guò)分析處理的感知數據為用戶(hù)提供豐富的特定服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)的應用可分為監控型、查詢(xún)型、控制型和掃描型等。