基于强化学习的RFID多阅读器防碰撞算法研究
发布时间：2021-03-06 19:35
随着物联网技术的普及,无线射频识别技术（Radio Frequency Identification,RFID）被越来越广泛地应用到各行各业中,如仓储物流,零售,制造业,服务业,身份识别等等。射频识别是当前国际发展最迅速的新技术之一,它具有非接触性、识别距离远、抗干扰能力和环境适应性强、保密性高等优点。在RFID系统的实际应用中,往往需要在一个区域内布置大量阅读器,当这些阅读器同时以同一频率与标签通信,阅读器分辨不出标签的响应信号时,就会引发阅读器间的碰撞。在实际生活中有许多密集型阅读器的应用系统,阅读器之间的碰撞也必然存在;随着强化学习的兴起,由于它具有自我修正和反馈的机制,适用于多阅读器选择信道的模型,所以本文研究的重点是基于强化学习的RFID系统中的多阅读器防碰撞算法,本文的主要研究内容和创新点如下:1、提出一种基于Q学习的多阅读器防碰撞算法。该算法对HiQ算法进行了有效改进,取消了HiQ算法中复杂的分层结构,运用ε贪婪策略,改进奖赏函数,并且通过智能算法自适应地与周围环境交互和学习,产生Q值函数,得到最佳信道分配策略。仿真结果表明,当阅读器数目为9时,与HiQ相比,本算法的频率...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－３多标签碰撞图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｍｕｌｔｉ－ｌａｂｅｌ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ??
?阅读器（Ｒｅａｄｅｒ），?Ｒ－Ｓｅｒｖｅｒｓ和Ｑ－Ｓｅｒｖｅｒｓ，处于最下层的是阅读器，中间??的一层是阅读器级服务器，即Ｒ－Ｓｅｒｖｅｒｓ，最上层是Ｑ服务器，即Ｑ－Ｓｅｒｖｅｒｓ。它的结构??图如图２－７所示：??ｔＳＱ－ＳｅｒｖＣＴ＾＾??（＾＾Ｑ－Ｓｅｒｖｅｒ＾）?（＾＾－Ｓｅｒｖｅｒ＾＾??（＾＾－Ｓｅｒｖｅｒ＾）??％?ｍｙ?？阅读器??图２－７?ＨｉＱ算法的结构??Ｆｉｇｕｒｅ?２－７?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＨｉＱ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍ??１４??
１６、２５个阅读器分别分配５、９、１６个信道。??３．３．２仿真结果分析??在图３－５中，分别对９个阅读器，１６个阅读器和２５个阅读器的系统，给定信道数??量分别是５个，９个和１６个，根据仿真结果可知，在没有Ｑ学习机制时，结果呈一条??平稳的直线，表示没有学习的过程。本文考虑一个频率对应一个信道，频率碰撞率是指??发生碰撞的信道数与系统可用信道资源数的比值。??０．４５「??９个阅读器??０．４?－?〇?１６个阅读器??＊?２５个阅读器??０．３５??０．３??褂??〇．２５?☆△△厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶么八厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶么么厶厶厶厶厶厶厶厶??Ｓ??Ｈ?０．２??騷??０．１５??〇〇〇〇〇°〇°〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇°〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇??０．１??米来来来未来来来来来来来来来未来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来洙来来来来??０．０５??〇０?２?４?６?８?１０?１２??仿真次数?Ｘ１０５??图３－５无Ｑ学习的频率碰撞率图??Ｆｉｇｕｒｅ?３－５?Ｒｅａｄｅｒ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ?ｒａｔｅ?ｗｉｔｈｏｕｔ?Ｑ－ｌｅａｒｎｉｎｇ??然后运用Ｑ学习算法进行仿真，由图３－６可见，当阅读器数量为２５时，由于系统??分配了?１６个信道资源，所以频率碰撞率最低，当阅读器数量为９时，由于系统只有５??个信道资源，导致频率碰撞率最高，且开始碰撞率比较高，经过一定次数的学习后，最??终保持在一个稳定的值，说明在运用了?Ｑ学习算法后，开始是一个学习的过程，系统??不稳定
【参考文献】：
期刊论文
[1]深度强化学习综述[J]. 刘全,翟建伟,章宗长,钟珊,周倩,章鹏,徐进. 计算机学报. 2018(01)
[2]基于调度方式的阅读器防碰撞算法[J]. 刘玮,吴晓波,张伟伟,张春园. 包装工程. 2014(21)
[3]RFID数据管理:算法、协议与性能评测[J]. 谢磊,殷亚凤,陈曦,陆桑璐,陈道蓄. 计算机学报. 2013(03)
[4]浅析RFID技术及其应用[J]. 龚世雄. 中国科技信息. 2013(03)
[5]基于调度方式的多阅读器防碰撞算法[J]. 孙文胜,胡玲敏. 计算机工程. 2012(09)
[6]EHiQ:一种基于增强型HiQ的RFID读写器MAC协议[J]. 杨健,王永华,蔡庆玲,詹宜巨,万频. 计算机科学. 2011(07)
[7]RFID系统防碰撞算法[J]. 王铖岑. 计算机技术与发展. 2010(01)
[8]RFID系统阅读器反碰撞算法分类与研究[J]. 郭雷勇,谭洪舟,高守平,郭笑梅. 计算机技术与发展. 2009(09)
[9]一种新的RFID传感系统的防碰撞算法的研究[J]. 陈颖,张福洪,廖彬彬. 传感技术学报. 2009(06)
本文编号：3067683
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－３多标签碰撞图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｍｕｌｔｉ－ｌａｂｅｌ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ??
?阅读器（Ｒｅａｄｅｒ），?Ｒ－Ｓｅｒｖｅｒｓ和Ｑ－Ｓｅｒｖｅｒｓ，处于最下层的是阅读器，中间??的一层是阅读器级服务器，即Ｒ－Ｓｅｒｖｅｒｓ，最上层是Ｑ服务器，即Ｑ－Ｓｅｒｖｅｒｓ。它的结构??图如图２－７所示：??ｔＳＱ－ＳｅｒｖＣＴ＾＾??（＾＾Ｑ－Ｓｅｒｖｅｒ＾）?（＾＾－Ｓｅｒｖｅｒ＾＾??（＾＾－Ｓｅｒｖｅｒ＾）??％?ｍｙ?？阅读器??图２－７?ＨｉＱ算法的结构??Ｆｉｇｕｒｅ?２－７?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＨｉＱ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍ??１４??
１６、２５个阅读器分别分配５、９、１６个信道。??３．３．２仿真结果分析??在图３－５中，分别对９个阅读器，１６个阅读器和２５个阅读器的系统，给定信道数??量分别是５个，９个和１６个，根据仿真结果可知，在没有Ｑ学习机制时，结果呈一条??平稳的直线，表示没有学习的过程。本文考虑一个频率对应一个信道，频率碰撞率是指??发生碰撞的信道数与系统可用信道资源数的比值。??０．４５「??９个阅读器??０．４?－?〇?１６个阅读器??＊?２５个阅读器??０．３５??０．３??褂??〇．２５?☆△△厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶么八厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶厶么么厶厶厶厶厶厶厶厶??Ｓ??Ｈ?０．２??騷??０．１５??〇〇〇〇〇°〇°〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇°〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇??０．１??米来来来未来来来来来来来来来未来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来洙来来来来??０．０５??〇０?２?４?６?８?１０?１２??仿真次数?Ｘ１０５??图３－５无Ｑ学习的频率碰撞率图??Ｆｉｇｕｒｅ?３－５?Ｒｅａｄｅｒ?ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ?ｒａｔｅ?ｗｉｔｈｏｕｔ?Ｑ－ｌｅａｒｎｉｎｇ??然后运用Ｑ学习算法进行仿真，由图３－６可见，当阅读器数量为２５时，由于系统??分配了?１６个信道资源，所以频率碰撞率最低，当阅读器数量为９时，由于系统只有５??个信道资源，导致频率碰撞率最高，且开始碰撞率比较高，经过一定次数的学习后，最??终保持在一个稳定的值，说明在运用了?Ｑ学习算法后，开始是一个学习的过程，系统??不稳定
【参考文献】：
期刊论文
[1]深度强化学习综述[J]. 刘全,翟建伟,章宗长,钟珊,周倩,章鹏,徐进. 计算机学报. 2018(01)
[2]基于调度方式的阅读器防碰撞算法[J]. 刘玮,吴晓波,张伟伟,张春园. 包装工程. 2014(21)
[3]RFID数据管理:算法、协议与性能评测[J]. 谢磊,殷亚凤,陈曦,陆桑璐,陈道蓄. 计算机学报. 2013(03)
[4]浅析RFID技术及其应用[J]. 龚世雄. 中国科技信息. 2013(03)
[5]基于调度方式的多阅读器防碰撞算法[J]. 孙文胜,胡玲敏. 计算机工程. 2012(09)
[6]EHiQ:一种基于增强型HiQ的RFID读写器MAC协议[J]. 杨健,王永华,蔡庆玲,詹宜巨,万频. 计算机科学. 2011(07)
[7]RFID系统防碰撞算法[J]. 王铖岑. 计算机技术与发展. 2010(01)
[8]RFID系统阅读器反碰撞算法分类与研究[J]. 郭雷勇,谭洪舟,高守平,郭笑梅. 计算机技术与发展. 2009(09)
[9]一种新的RFID传感系统的防碰撞算法的研究[J]. 陈颖,张福洪,廖彬彬. 传感技术学报. 2009(06)
本文编号：3067683
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