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RFID及WSN融合模型探究及优化设计 　　摘 要：目前存在四种典型的RFID与WSN融合模型，它们在具备融合优点的同时，均存在一定问题。针对这些问题提出优化模型，并基于优化模型设计出一种动态构建的新型RFID-WSN融合系统。系统由一种新型融合节点组成，此节点基于WSN的网络模型和RFID协议融合设计而成，可以在WSN节点、RFID阅读器、RFID标签之间动态切换角色。通过设计动态构建机制来组织和管理这些融合节点，实现系统在RFID与WSN之间的动态切换和自适应构建。新型融合系统解决了四种典型模型存在的问题，具有更优的特性和更灵活的应用，但缺点是不支持被动式RFID 关键词：无线射频识别；无线传感器网络；融合模型；优化设计 中图分类号：TP212；TP391.4 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）01-00-03 0 引 言 微电子技术、通信技术的迅速发展以及物联网技术的兴起，极大地促进了无线传感器网络（WSN）和无线射频识别（RFID）这两项关键技术的研究和应用。RFID技术已经在工业上得到了广泛应用，WSN技术也在各种环境下发挥重要的作用，两者在延续各自独立的发展和研究路径的同时，逐渐开始进行融合技术的探索 RFID技术可以在短距离内自动快速确定对象的关键信息，主要用于对象的跟踪与管理，但在很多应用领域中，管理对象对环境具有敏感性，需要通过远程观察获取周围的物理环境信息[1]，传统的RFID技术无法解决这个问题。例如在一个使用RFID的资产管理系统中，仅采用射频识别可以追踪一个特定资产的当前位置，却不能获取温湿度等相关环境信息。WSN由若干小型节点组成，这些节点具有感知、计算和无线通信的能力。无线传感器网络可以收集、聚合以及分析环境信息，用于火灾探测、污染监测等领域，但它却无法检索具有物体关键信息的标识以及位置。在这种情况下，通过对RFID与WSN的融合，我们可以构建一个具备丰富环境信息的对象跟踪和管理系统[2]，将两种技术相辅相成，最大化提升两者的效率，为更加广泛的应用提供新视角 文中主要归纳总结出了目前主流的四种融合模型，对模型进行分析、优化，并基于优化的模型设计出一套新型RFID-WSN融合系统 1 四种融合模型 目前国内外提出了诸多基于RFID与WSN融合的理论和应用，Lei Zhang等人较全面地总结了三种融合技术，即RFID阅读器与WSN基站的融合、分布式智能节点、智能传感标签[3]。Ashwini W. Nagpurkar等人首次将RFID标签与传感器的融合总结为有限通信能力（Limited Communication Capability）和扩展通信能力（Extended Communication Capability）[4]。通过对近年来相关研究的分析和总结，将目前主要的融合技术归纳为传感器-标签融合模型、WSN-标签融合模型、WSN-阅读器融合模型、WSN-RFID系统融合模型四种。四种RFID与WSN融合模型如图1所示 1.1 传感器-标签融合模型 传感器-标签融合模型如图1（a）所示。将RFID标签与传感器集成，使RFID标签配备环境感知能力，使标签可以通过传感器采集环境信息，并直接作为识别信息被RFID阅读器快速读取。Ferrer-Vidal等人设计的搭载传感器的超低功耗纸基RFID标签[5]与Cho等人设计的搭载传感器5.1 W功率的超高频RFID标签[6]即基于此种模型 1.2 WSN-标签融合模型 WSN-标签融合模型如图1（b）所示。在WSN节点上集成RFID标签，集成方式分为两种。一是在WSN节点Flash上存储RFID标准格式的识别信息；另一种是直接在硬件上连接RFID标签。这种类型的传感器节点标签不仅能够实现标签信息的识别和追踪，还能感知环境并互相传递信息。文献[1]和[7]提出的SIWR模型和RSN模型便是在此模型基?A上将节点分为汇聚节点、路由节点和感知节点。汇聚节点负责信息管理，路由节点负责信息转发，只有感知节点融合了RFID标签，负责感知和识别 1.3 WSN-阅读器融合模型 WSN-阅读器融合模型如图1（c）所示。通过WSN节点与RFID阅读器的集成，将WSN与RFID连接在一起。RFID通过WSN远程交换数据，扩大了识别范围。Omar M.Q.等人设计的基于RFID与WSN的机器状态检测系统[8]、C.Salvatore等人设计的工厂安全系统[9]就是这种模型的应用实例。该模型还可以与传感器-标签融合模型共存，如Pablo GARCíA ANSOLA等人设计的ZigID模型[10] 1.4 WSN-RFID系统融合模型 WSN-RFID系统融合模型如图1（d）所示。保