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面向领域的RFID应用系统仿真平台研究与开发

作　者: 周礼
导　师: 王东
学　校: 上海交通大学
专　业: 软件工程
关键词: RFID 仿真 RFID仿真读写器环境因素模拟
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着RFID技术的不断发展,其在各个行业中应用也日益广泛,RFID企业级应用复杂度也日趋增高,使得业务流程变得日益复杂,同时在RFID应用系统现场部署阶段也会遇到诸如标签读取率不高等问题。因此为了满足企业级应用的需求,在RFID应用系统现场部署之前,需要对RFID应用系统进行科学地设计和优化,并通过计算机仿真验证系统方案的可行性和可靠性,进而更好地指导RFID应用系统现场部署和实施。本文分析了行业RFID典型应用,研究了搭建RFID应用系统仿真平台的相关理论与技术,设计了仿真平台整体架构并实现了对RFID设备、应用场景和环境因素的仿真。本文研究了RFID读写器的工作原理与各项参数,设计了一种读写器仿真方法,按照读写器工作原理将其抽象成五个功能模块:Communication模块仿真客户端与读写器之间的通信;ReaderProtocol模块负责将客户端传来的命令转换成相应协议读写器可以识别的命令格式;CommandProcessor模块仿真读写器命令处理过程;Radio模块仿真标签读取交互过程;GPIO模块仿真读写器与其他设备之间的信息传递。研究了RFID读写器的工作模式,设计了自动和轮询两种仿真读写器工作模式,自动模式下仿真读写器实时更新标签信息存储器,而轮询模式则是根据读取命令获得即时标签信息。研究了主流RFID天线的工作原理和关键参数,结合天线方向图中的主瓣特性设计了仿真天线读取范围的图形化显示方法,利用三维椭球体表征仿真天线读取范围,并分析了UHF近场天线和远场天线的特性,设计了两种不同天线的读取范围模型,并通过将椭球体的几何参数与仿真读写器发射功率参数进行关联,实现了仿真天线读取范围的自动调节。提出了一种应用场景仿真方法,并在研究物流行业典型应用的基础上设计了一系列物流应用设备构件,搭建起面向物流领域的RFID应用系统仿真。研究并分析了影响RFID系统性能的各方面因素,针对温度和湿度这两方面的环境因素影响,提出了一种基于测试的环境因素模拟方法,并设计了用以获得测试数据实验方法。通过RFID应用系统仿真平台的动态仿真,可以有效地指导RFID应用系统设计和优化,提高现场部署和实施的效率。本文首先对RFID应用测试及其仿真技术做了综述,分析和比较国内外各大公司和机构的RFID应用仿真软件;其次,总结分析了RFID应用系统仿真平台的需求和挑战,并在此基础上制定了搭建RFID应用系统仿真平台的技术路线;然后对总体架构进行设计,并且对系统的各个部分的详细设计进行了描述;最后,提出了系统的实现,并以物流中的典型应用场景作为范例实现RFID应用系统的仿真。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 研究背景和意义  10-11
  1.2 研究现状  11-12
  1.3 研究内容与取得的成果  12-13
    1.3.1 研究目标  12
    1.3.2 研究内容与取得的成果  12-13
    1.3.3 创新点  13
  1.4 论文结构  13-15
第二章 R F ID 应用测试及其仿真技术分析  15-31
  2.1 R F ID 应用测试技术的研究综述  15-19
    2.1.1 国内研究现状  15-17
    2.1.2 国外研究现状  17-19
  2.2 R FI D 应用仿真软件概况  19-25
    2.2.1 静态仿真软件  19-20
    2.2.2 动态仿真软件  20-25
  2.3 本文技术路线  25-26
    2.3.1 RFID 应用系统仿真平台设计思路  25-26
    2.3.2 RFID 系统应用测试与仿真的技术问题  26
  2.4 相关理论与技术介绍  26-30
    2.4.1 RFID 技术原理与参数解析  26-29
    2.4.2 虚拟现实与仿真技术  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章 RFID 应用系统仿真平台研究与设计  31-52
  3.1 RFID 应用系统仿真平台整体设计  31-33
  3.2 RFID 读写器仿真的研究与设计  33-40
    3.2.1 仿真读写器架构设计  34-36
    3.2.2 仿真读写器工作模式设计  36-38
    3.2.3 仿真设备间通信设计  38-40
  3.3 RFID 天线仿真的设计  40-44
    3.3.1 天线仿真架构设计  40-41
    3.3.2 天线仿真的图形化设计  41-43
    3.3.3 标签读取事件机制设计  43-44
  3.4 应用场景仿真的研究与设计  44-48
    3.4.1 功能列表  44-45
    3.4.2 应用场景仿真架构设计  45-46
    3.4.3 应用场景仿真工作流程设计  46-47
    3.4.4 物流行业典型应用场景设计  47-48
  3.5 环境因素模拟设计  48-51
    3.5.1 环境因素模拟架构设计  48-50
    3.5.2 环境因素模拟测试实验设计  50-51
  3.6 本章小结  51-52
第四章 RFID 应用系统仿真平台的实现与应用  52-67
  4.1 系统概述  52
  4.2 RFID 设备仿真系统实现  52-64
    4.2.1 RFID 读写器仿真实现  52-53
    4.2.2 天线仿真实现.  53-56
    4.2.3 设备间通信仿真实现  56-58
    4.2.4 应用场景仿真实现  58-64
  4.3 物流领域RFID 应用系统仿真平台结果验证  64-66
  4.4 本章小结  66-67
第五章总结与展望  67-69
  5.1 本文总结  67-68
  5.2 未来工作展望  68-69
参考文献  69-71
攻读硕士学位期间所参与研究及项目  71-72
致谢  72-73
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  73-75

面向领域的RFID应用系统仿真平台研究与开发

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