基于RFID传感器网络的目标跟踪问题研究

RFID技术和WSN技术具有不同的技术特点，WSN可以监测四面八方感应到的各种信息，但对物品的标识能力却有所缺乏，RFID技术强大的标识物品的能力正好可以弥补；RFID抗干扰性较差，而且无源RFID的有效读取距离一般小于10m，如果能利用WSN长达100M的有效距离，将会拓展RFID技术的应用范围。将RFID和WSN进行集成应用，会极大地推动两项技术的应用。 目前国内外对RFID与WSN的集成技术研究，主要集中在集成传感器的RFID标签、集成的体系架构、以及集成的应用开发等方面。但是，对于将RFID读写器集成到传感器网络中体系架构的研究目前还只是抽象的架构设计。

RFID 的一个发展趋势是与网络集成，目前RFID网络已经开始逐步走向成熟。将传感器节点集成到RFID系统中可以获取更多所需的环境信息，并且可以扩大RFID系统的识别范围。因此我们设计RFID传感器网络，网络结构如图3所示。

我们可以利用这一RFID传感器网络对移动的目标进行跟踪定位研究。这一网络拥有大量的传感器节点和RFID读写器，传感器节点可以用来精确的监控移动目标的周围环境，同时RFID读写器可以用来确定目标的移动轨迹，并防止目标进入限制区域。

图3 RFID传感器网络体系结构

3 目标跟踪系统

移动目标的跟踪定位是最近在供应链领域新涌现出的一个研究内容。目前在这一问题中，WSN应用的比较广泛。

典型的RFID系统，只能提供有限范围内的单品目标跟踪。例如在仓储管理中，通常是在安全区域的大门进出口处安装RFID读写器设备，经过此处的物品可同时一次性进行识别验证。所有安装了标签的托盘或者物品就在这一刻被确定了当前的位置。

由于传感器节点体积小、价格低廉、采用无线通信方式，以及传感器网络部署随机，具有自组织性、鲁棒性和隐藏性等特点，无线传感器网络非常适合于移动目标的定位和跟踪。但是传感器节点存在很多硬件资源的限制，还经常遭受外界环境的影响，无线链路受到干扰，网络拓扑结构动态变化，而传感器网络的移动目标跟踪应用具有很强的实时性，因此引入了RFID读写器的传感器网络，可以更好的解决这一问题。

现代的目标跟踪问题中常常关注着目标移动的曲线，并且伴随着大量的监控信息，例如周围环境的温度，湿度等等。在RFID传感器网络中，RFID读写器负责探测并确定当前移动目标的位置，以及移动的方向，传感器负责搜集目标周围的其他相关信息，并在适当的时候做出报警。

图4 RFID传感器网络中目标跟踪轨迹

4 实验

在我们的实验中，假设目标的移动轨迹为一条曲线，如图4所示。我们设定一个由16个RFID读写器组成的4 4正方形跟踪区域，由图中虚心圆点标识。实心圆点代表传感器。

当一个携带标签的移动目标如图中所示由 移动到 ，两点之间的直线被认为是目标移动的轨迹。因此，当目标沿着图中的曲线运动时，由相应的RFID读写器确定其位置，相应顺序激活的RFID读写器为：

在目标的移动过程中，如果接近其中一个传感器，该传感器就会搜集该目标周围环境的相关信息，例如温度、湿度，并且将这些信息通过RFID传感器网络及时传送给计算机管理系统。图中传感器的作用顺序为：

5 结论

在这篇文章中，我们提出了一个将RFID读写器与无线传感器网络相结合的RFID传感器网络架构，这一架构可以扩大系统的覆盖范围并扩展RFID信息系统的信息种类。我们初步将这一架构应用在移动目标的跟踪定位上，理论上取得一定的进展。未来的研究重点放在这一框架在供应链系统中的实际应用。