基于RFID的铁路集装箱自动识别系统体系结构及防碰撞算法

论文摘要

随着国民经济的快速发展和对外贸易的迅速增长,我国港口集装箱呈现高速发展趋势。然而在信息和网络技术如此发达和普及的今天,集装箱运输的信息化程度仍很低,这与现代物流所要求的信息透明化、实时化是极其不吻合的。在整个集装箱运输过程中,集装箱的识别是通过它唯一的标识箱号来识别的,集装箱的交接也同样是以箱号为准。但是传统集装箱识别方式准确率不高,人工数据采集不仅易出差错,而且花费时间也相对较长。针对这个问题,有必要将无线射频识别技术(RFID)这一蓬勃发展的技术引入到铁路集装箱运输中来。射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID具有无需接触,穿透能力强,一次可以处理多个物体的特点,因此可以实现真正的自动化管理。本文主要工作是设计基于RFID的铁路集装箱自动识系统的体系结构和防碰撞算法。首先对RFID系统的基本概念、工作原理、相关理论、关键技术进行简单的介绍。其次,结合现有的集装箱RFID应用背景,设计铁路集装箱自动识别系统的应用体系结构,接着对其工作原理以及工程流程作出详细阐述,并对系统设计需要的关键技术比如数据安全和完整性、集装箱错号漏号识别、防碰撞算法等关键技术进行了介绍。接着,对其中的关键技术之一标签防碰撞算法进行重点讨论,介绍现有的几种反碰撞算法比如ALOHA、二进制树、动态二进制树,对算法的性能以及每种算法适用的场合进行了分析。本论文在已有的二进制搜索算法的基础上进行改进,最后对改进算法的性能进行分析,并通过仿真的方式验证改进算法的优越性。通过仿真表明改进算法降低了识别的时间,增加了识别速度,有效的减少了传输过程中的冗余数据,提高了识别效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 集装箱自动识别国内外研究现状
• 1.3 论文主要内容
• 第2章 RFID系统概述
• 2.1 RFID系统的组成
• 2.1.1 RFID的标签
• 2.1.2 读写器
• 2.2 射频识别系统工作原理
• 2.2.1 耦合方式
• 2.2.2 RFID系统的工作流程
• 2.3 EPC编码
• 2.3.1 EPC编码类型
• 2.3.2 射频识别系统的数据编码
• 2.4 本章小结
• 第3章 铁路集装箱自动识别应用系统体系结构
• 3.1 总体思路
• 3.1.1 铁路集装箱电子标签自动识别应用系统体系结构
• 3.1.2 集装箱电子标签自动识别系统设计
• 3.2 系统工作原理
• 3.2.1 集装箱射频识别系统作业模式
• 3.2.2 自动识别系统工作流程
• 3.2.3 自动识别系统相关技术
• 3.3 本章小结
• 第4章 铁路集装箱自动识别系统的防碰撞技术
• 4.1 防碰撞算法的提出
• 4.2 常见碰撞算法
• 4.2.1 ALOHA算法
• 4.2.2 时隙ALOHA算法
• 4.2.3 动态时隙ALOHA算法
• 4.3 二进制树碰撞算法
• 4.3.1 二进制搜索算法
• 4.3.2 动态二进制搜索算法
• 4.3.3 基于二进制搜索算法的后退式索引算法
• 4.4 改良型二进制树搜索算法
• 4.4.1 问题与改进方法
• 4.4.2 算法约定
• 4.4.3 算例分析
• 4.4.4 算法性能分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 1.本文的主要工作
• 2.有待进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士研究生学位期间发表的论文