智能公交中基于RFSN的防碰撞算法与路由协议研究

【摘要】尤线射频识别技术(RFID)是一种非接触式双向数据通信、以识别目标、获取数据为目的的自动识别技术；无线传感器网络(WSN)是由大量部署在检测区域内的传感器节点以无线通信的方式形成的一个多跳的自组织网络,能够感知周围环境参数,并进行数据采集、融合和传输。在信息采集网络中,利用RFID与WSN各自具有的技术特点,将RFID的自动识别技术与WSN的无线自组、采集周边环境参数的技术融合,在采集数据的同时获得物体的相关信息与地理位置,形成功能上的互补,为实现“环境-物体”高效、快捷无缝监测提供了可能。本课题主要以智能公交系统为背景,将RFID与WSN进行有效结合,搭建一种融合后的网络体系框架,并以均衡网络负载、延长网络生命周期为目标,对融合后的RFSN网络的标签防碰撞算法以及路由协议进行研究。鉴于智能公交系统中,阅读器工作范围内标签数量大,会出现标签之间的信息碰撞,导致阅读器不能正确识别信息等问题,本文在对二进制搜索算法进行分析后,提出一种改进的混合查询树算法。该算法以查询树算法为基础,引入时隙补偿机制,并对识别前的标签进行一次预处理,将标签的碰撞位提取出来,组成一个新的ID序列,以减少空闲前缀数的产生；通过按位异或,对标签进一步划分子集,以提高识别效率根据智能公交系统对无线路由协议能耗低、负载均衡、网络寿命长等方面的要求,在分析了定向扩散协议的基本原理之后,将蚁群算法引入其中,在数据传输阶段,探测分组不再以泛洪的方式进行传输,而是根据路径上的信息素浓度以及节点的剩余能量和跳数来建立梯度,指导探测数据包前进,直至到达汇聚节点,不仅降低了能耗,而且还均衡了网络负载。仿真结果表明,本文所提出的两种改进算法是可行的。基于RFSN网络的改进防碰撞算法,与传统的QT算法、HQT算法相比,传输数据量小,空闲前缀数少,识别时延也小很多,大大提高了算法的识别效率。提出的IACA-DD算法,与一般DD算法、ACA-DD算法相比,虽然传输时延略大,但却很好的均衡了网络复杂,降低了传感器节点的能耗,实现了对城市道路的不间断监控。
【作者】窦聪；
【导师】曹洁；
【作者基本信息】兰州理工大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】智能公交；射频识别；无线传感网；防碰撞算法；定向扩散路由协议；蚁群算法；

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