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关键词： 无线射频识别   位置感知   机器学习   长短期记忆网络   资产设备管理  

摘要： 在智能建筑和建筑安防研究与实践中,人员或物体的位置信息是建筑空间的重要属性。基于无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术的位置感知方法以其成本低、非接触式、延迟短等优势,成为学术界和工业界的研究热点。传统基于RFID的位置感知方法存在射频信号易受室内复杂环境影响、多个RFID标签互干扰、感知识别精度低等问题,本文面向建筑物空间,开展基于RFID的位置感知方法研究。首先,为克服RFID信号接收时间非连续性导致的识别精度低问题,引入序列分析思想,基于单个RFID信标,使用机器学习技术,构建基于RFID和长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络的位置感知模型,实现对RFID标签位置的二分类识辨识。结果表明,使用序列分析的位置感知模型辨识的准确率不低于98%,且对多标签的辨识准确率可达到93%以上。进一步地,考虑到单个RFID信标感知范围有限的问题,面向大空间位置感知需求,使用多个RFID信标,构建基于RFID和集成学习的位置感知模型,结果表明,该方法能有效提高RFID感知范围。其次,为满足一些应用场景中对位置感知的更精准要求,本文设计了一种基于反向传播(Back Propagation,BP)神经网络的定位方法。为克服BP神经网络易陷入局部最优且收敛速度慢等问题,本文使用粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)优化的BP神经网络构建RFID定位模型,实现对室内人员或物体的具体位置估计。结果表明,所提方法能有效解决传统定位方法存在的定位时间长、定位误差较大以及成本高等问题。最后,面向智能建筑与建筑安防的应用需求,设计并实现一套基于RFID的资产设备智能管理系统。该系统由前端RFID信号采集装置和本地信息处理服务器组成,其中RFID信号采集装置负责对RFID数据的采集,本地信息处理服务器负责利用本文算法对RFID数据进行分析与处理,并将资产设备的位置信息上传至本地数据库服务器,最后通过Web平台实现对室内资产设备的监测与管理。结果表明,该系统可满足智能建筑安防系统对资产设备管理的实际应用需求。本文依托一套RFID信息感知装置,研究基于RFID的位置感知和室内定位方法,通过对RFID信号进行分析,能够快速、准确地感知出人员或物体的位置信息,为智能建筑与建筑安防平台的智能运行提供了新支持,使得无论是建筑设备的运行还是建筑安防的决策,都能够以区域内人员或物体的位置信息为新约束。图[48]表[25]参[68]

关键词： Radiofrequency identification   Sensors   Estimation   Passive RFID tags   Wireless fidelity   Arrays   Wireless communication   Height estimation   RFID   entrance sensing   strength image  

摘要： The height of an entrant is a critical parameter for many practical applications, e.g., the electrical controlling in smart homes and personalized recommendation in smart clothing stores. This paper explores the possibility, design and implementation of estimating the entrant's height with low-cost passive RFID tags deployed in the entrance zone (e.g. the doorway). Taking the signal RSSI measurements as the input, we first identify the signal frames influenced by entrant's passing through, and then convert the identified frames into a strength image, so that the his/her height can be estimated using a simple yet effective image analysis algorithm. We implement a prototype system of RFH with COTS RFID devices, and conduct extensive experiments to validate our design. The experimental results demonstrate that our scheme is able to achieve more than 80% acceptable accuracy in various scenarios with different parameter settings.

关键词： Band-pass filters   Switches   Integrated circuit modeling   Power transmission lines   Passband   PIN photodiodes   Radiofrequency identification   Bandstop filter (BSF)   even and odd mode   Lumped model   S   parameter   switching   transmission line model   Ultra-Wide Band (UWB)  

摘要： The excessive demand of electronically reconfigurable Band Stop Filter (BSF) for radio frequency identification (RFID) and for reducing Electromagnetic Interference (EMI) for modern wireless communication is highly evident. Thus, a new electronically reconfigurable stub topology-based BSF is proposed. The response of the BSF filter can be switched from single to dual-band. The switching is achieved by a silicon PIN diode (BAP70-03) and a biasing network. When the switch is OFF, it gives a single-band bandstop response with the bandwidth of 1.70GHz - 5.74GHz. When the switch is ON, it offers dual-band bandstop response with the bandwidth of 1.42GHz - 1.59GHz @ 4.82GHz - 5.73GHz, and between both stopbands, the passband of 1.96GHz - 4.56GHz facilitates mobile communication (3G, 4G, and 5G). Validation of the |S| parameter of the proposed reconfigurable filter is carried out using the filter's transmission line model (TLM) for both the ON and OFF state of the PIN diode. Consequently, even and odd mode impedance is calculated analytically, and a lumped equivalent circuit model of the proposed BSF filter is extracted. The simulation results of the electromagnetic (EM)/distributed model, equivalent lumped circuit model, and measured results of fabricated prototype reconfigurable BSF filter are in good agreement.

摘要： 每个人每天都会扔出许多垃圾,在一些垃圾管理较好的地区,大部分垃圾会得到卫生填埋、焚烧、堆肥等无害化处理,而更多地方的垃圾则常常被简易堆放或填埋,导致臭气蔓延,并且污染土壤和地下水。自2019年7月1日开始实施垃圾分类后,居民们按照分类标准把垃圾分类好,然后将不同的垃圾放置到相应的垃圾桶中,再由环卫车将分类好的垃圾桶进行收取集中处理。在处理的过程中,涉及到了垃圾信息的收集、车辆的资源调度、垃圾收集处理的效率,合理利用相关的信息,实现对居民垃圾的管理网络化、智能化与信息化。

关键词： 数据挖掘   频繁模式挖掘   高效用模式挖掘   语义轨迹挖掘   RFID定位  

摘要： 在安防系统中利用RFID定位技术可以获取大量目标轨迹数据。通过数据挖掘技术对采集的目标轨迹数据进行分析,可以挖掘出目标行为模式、找出安防系统防御薄弱点、增强安防系统内部防控。目前,针对安防系统中目标轨迹挖掘的相关研究还处于初步阶段。因此,提出模糊语义轨迹频繁模式挖掘方法和基于蚁群算法的高效用语义轨迹模式挖掘方法。将这两种方法应用于某一体化安防系统的RFID定位子系统中,并设计开发基于RFID定位技术的目标轨迹挖掘平台。主要包括以下研究内容: (1)针对以精确停留时间定义的语义轨迹频繁模式挖掘方法在实际应用场景中局限性较大的问题,提出模糊语义轨迹频繁模式挖掘方法。首先定义了模糊停留时间隶属度函数,从而将目标在停留点的停留时间模糊化,得到模糊语义轨迹。然后提出模糊语义轨迹频繁模式挖掘算法FST-FPM(Fuzzy Semantic Trajectory Frequent Pattern Mining)。分别在公开数据集Geo Life和某一体化安防系统的RFID定位数据集上对FST-FPM算法进行了实验验证。实验结果表明:FST-FPM算法在Geo Life数据集和RFID定位数据集上可以挖掘出模糊语义轨迹频繁模式,并且运行时间比Prefix Span算法、Prefix Span-x算法和LFFT2算法减少了10%以上。 (2)针对现有频繁模式挖掘方法未考虑停留点价值差异的问题,提出基于蚁群算法的高效用语义轨迹模式挖掘方法。首先综合停留点兴趣度、目标在停留点的停留时间以及目标语义轨迹的支持度这三个参数定义了目标语义轨迹效用值的概念。在此基础上提出高效用语义轨迹模式挖掘算法HUPM-IACO(High Utility Semantic Trajectory Pattern Mining Improved Ant Colony Optimization)。该算法采用精英蚂蚁策略改进了蚂蚁种群的迭代方式,并通过轮盘赌选择法改进了蚂蚁选择下一节点的策略,运用无效用编码向量剪枝策略来提高算法的执行效率。分别在chess、mushroom、foodmart和retail四个公开数据集和某一体化安防系统的RFID定位数据集上对HUPM-IACO算法进行了实验验证。实验结果表明:HUPM-IACO算法在发现高效用语义轨迹模式的数量上比HUPE-GARM算法、HUIM-BPSO算法和HUIM-ACS算法增加了10%以上,在运行时间上比HUPE-GARM算法、HUIM-BPSO算法和HUIM-ACS算法减少了7%以上。 (3)设计基于RFID定位技术的目标轨迹挖掘平台。将上述FST-FPM算法和HUPM-IACO算法应用于某安防系统中的RFID定位子系统,通过对目标轨迹进行模糊语义轨迹频繁模式挖掘和高效用语义轨迹模式挖掘来分析目标的行为规律。该平台采用C#设计开发,实现了安防系统对目标轨迹的模式分析。验证了本文提出的FST-FPM算法与HUPM-IACO算法在某安防系统中的有效性。

关键词： 超高频射频识别   无接触体温测量   RFID抗人体技术   智能算法  

摘要： 2019年末,新冠肺炎疫情对全球的经济、生产和生活造成了重大的影响。习总书记在中央政治局会议强调,要抓紧抓实抓细常态化疫情防控,如今常态化的疫情防控已成为一项重要工作。而体温检测是疫情防控的第一道检测手段同时也是重要的参考依据,在传统测温方式中,红外测温方式应用广泛,红外测温具有较好的测温效率,在室内或有遮阳棚的场景中能保证一定的测温精准度。但红外测温方式易受高温环境干扰,不仅存在大量的误报情况,还具有不支持群体测温、异常体温无法及时告警溯源等缺点,同时额温枪等红外测温方式还需要人工辅助操作。本文设计了一套基于UHF(Ultra High Frequency)RFID技术的穿戴式无接触测温系统,该系统旨在助力疫情防控,解决疫情期间传统测温方式测温不准确、测温效率低等问题。1、针对UHF RFID标签天线受人体环境影响的问题,优化设计了一种抗人体的UHF RFID标签天线,通过调节优化标签芯片与标签天线的阻抗匹配,将贴合于人体表面的标签识别距离增加到超1米左右,使系统可以满足疫情期间的无接触测温需求。2、针对体表温度易受到环境温度的影响,且手腕温度与医学认可体温(腋下体温)存在差值,设计了一种基于非参数统计的体温拟合算法,增加了温度拟合中环境温度的修正,实现了从腕温到腋下体温的高精度拟合。3、针对异常体温人员无法及时告警溯源的问题,设计了体温大数据展示平台、身份绑定机制,可在数据可视化平台上进行实时的异常体温警报,通过定位算法查找出与体温异常人员的密切接触者,做到体温数据可溯源。目前该测温系统已经投入试点应用当中,获得研究生电子设计竞赛国家二等奖,合作单位获得第十四届国际物联网展金奖。为当下疫情防控、预防流行性病毒提供了一种有效可靠的解决方案。

关键词： Location awareness   Radiofrequency identification   Mathematical models   Antennas   Synthetic aperture radar   Antenna arrays   Holography   Hyperbolic localization   radio frequency identification (RFID)   synthetic aperture radar (SAR)   Taylor series estimation  

摘要： Radio frequency identification (RFID) is one of the major wireless communication technologies and has been applied in the supply chain and retail network for a long time. By contrast, the application of RFID in localization emerges in recent years. Besides, neither precision nor real time of existing RFID localization methods is satisfactory enough. In this article, we propose a novel method called HyLoc for localization of RFID tags based on the hyperbolic model. The problem to locate RFID tags is modeled as the solution of hyperbolic equations formed by synthetic aperture radar (SAR). To solve the equations quickly, the linear least-squares (LLS) algorithm is first used to find the approximate solution, and then, the estimation error is corrected by the Taylor series method for higher accuracy. Comparisons of performance with the state-of-the-art methods in SAR RFID localization are carried out through simulations and experiments. The results show that the proposed method is closer to the Cram & x00E9;r & x2013;Rao lower bound than the holography method at high noise level and more efficient than the ordinary nonlinear least-squares (NLS) method without loss of accuracy.

关键词： Circular polarization   Fractal geometry   LHCP   Reader antenna   UHF-RFID   Vicsekcross shaped slot  

摘要： In this research, a circularly polarized antenna employing fractal slot geometry is proposed for UHF-RFID handset reader application. The proposed antenna consists of vicsekcross-shaped slot etched at diagonal axis to achieve circular polarization with a coaxial feed placed 45 degrees with respect to the slot. The evolution of Vicsekcross shaped fractal slot is developed in different iteration stages for achieving wide impedance bandwidth covering U.S. UHF-RFID band with good axial ratio bandwidth performance. The single slotted reader antenna was investigated first followed by multi-slot antenna for size miniaturization, impedance bandwidth and axial ratio bandwidth performance. The impedance bandwidth and axial ratio bandwidth of the designed antenna were observed to be 25 MHz (903-927 MHz) and 7 MHz (911-917 MHz), respectively. Additionally, the designed antenna exhibited LHCP with a maximum measured gain of 2.9 dBic. The size of the final Vicsekcross-shaped four slot CP reader antenna is compact with dimensions of 57 x 57 x 1.6 mm(3).

关键词： 正交接入技术   冲突恢复   非扩频   大规模RFID网络   群论  

摘要： 在基于传感器网络的射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）系统中,每个传感器附带着一个标签。在传感器发送数据前,每个标签需要发送它的ID用于信道预留。在这一过程中,ID冲突经常会发生从而导致相当长的时延。针对这一问题,本文提出正交陪集识别（Orthogonal Coset Identification,OCSID）技术,可以从冲突中恢复ID信息,从而极大的提高信道预留阶段效率。本文主要研究内容如下:（1）证明正交子集划分原理。通过群论,我们首先证明了对于B=2k,其中k为正整数,维二进制向量集合{-1,+1}B和哈达玛积°构成的群{{-1,+1}B,°}可以被划分为2B∕个子集,每个子集都包含个相互正交的二进制向量。其次将这一结论拓展到维进制向量空间,并设计相应的正交子集生成算法。（2）提出正交陪集识别（OCSID）技术。根据二进制和进制向量空间的正交子集划分原理,分别提出了二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying,2PSK）OCSID和进制相移键控（M-ary Phase Shift Keying,MPSK）OCSID,并设计相应的正交解码方案。最后说明了如何将OCSID协议应用于现有的EPC global C1Gen2标准中。（3）针对OCSID限制ID长度为2的正整数次幂的问题,本文提出QT与OCSID的结合方案:QT-OCSID。针对不同步场景会破坏OCSID正交性的问题,本文提出OCSID与Aloha的结合方案:OCSID-Aloha。码分多址（Code Division Multiple Access,CDMA）也可以在冲突中恢复多个标签,但OCSID和CDMA最基础的不同在于ID信息恢复时,OCSID利用标签ID的内在正交结构实现正交设计,而CDMA利用扩频,因此基于OCSID的方案更适合于应用到硬件条件受限的设备中去。此外,相应数值结果和仿真结果证明基于OCSID的方案在一些场景下都具备其优势,尤其是对于大规模或密集的RFID网络系统。

关键词： RFID tag antenna   Multifunction   Reading range  

摘要： In this paper, we report a new design of a multifunction RFID tag antenna operating in the European band (865-868.5MHz) and the North American band (902-928 MHz) separately. The multifunction behavior can be achieved by changing the position of the RFID chip. It is found that at each feeding position, the RFID tag antenna can operate separately on both bands. The characteristics of the proposed design including S-parameters, impedance and reading range pattern have been investigated using simulation software CST Microwave Studio and experimental results. Further insight into the mechanism radiation is sought through the investigation of the current density and the equivalent circuit model. The tolerance of this design on various background materials is also investigated experimentally. The measured and simulated results show good agreement, providing a simple and low-cost design.