物联网中无线传感器节点和RFID数据融合的方法(2)

2 无线传感器节点(WSNd)和RFID数据融合

本节以无线温度传感器节点和RFID作为研究对象进行分析，提出将两种数据结构融合的方法(该方法同样适用于湿度传感器或光照传感器)，并和已提出的方法进行对比分析。

2．1 WSNd的数据结构

WSN是由大量传感器节点组成，通过无线通信技术形成的自组织网络系统。因为WSN由无线传感器节点组成，这也形成了自身的限制和特点，如传感器节点携带能量少、通信能力有限、计算和存储能力有限等问题。以无线温度传感器节点为研究对象，其数据结构。

温度传感器节点数据包有20个字节，但其中15个暂时未被使用。第1个字节存放节点ID；第2个字节存放不同应用程序的类型；第3个字节标记从某个节点发出包的次序号；第4～5字节存放环境的温度；第6～20个暂时未被使用。

2．2 RFID的数据结构

RFID是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)传输特性，实现对被识别物品的自动识别。RFID系统一般由电子标签(tag)和阅读器(reader)2个部分组成。基于RHD系统能够识别物体这一特性，RHD在物联网的研究中得到了足够的重视，在物联网的应用中，电子标签由生产商生产产品时附着在被识别产品的表面或者嵌入到产品内部，电子标签内的识别信息通过某种编码结构编码成电子产品编码(EPC)。目前最常见的EPC有64位、96位2种，表1列出了编码方式，当带有电子标签的被识别物品处于阅读器可识别范围内时，阅读器自动以无接触的方式将电子标签中的EPC读取出来，从而实现自动识别物品的功能。

为EPC-64和EPC-96两种编码结构列表，表中分别列出了两种编码结构将EPC编码分成四段的名称、所占位数和取值范围。

2．3 WSNd和RFID数据结构融合方法 

将WSN和RHD技术融合的目的就是实现用户能同时准确地获取物品的基本信息和所处的环境状态的需求，显然，怎么建立物品所处的环境状态和EPC编码的映射关系成了关键，文献提出了紧密耦合方式和松散耦合方式，但是这两种方式都会增加WSN传输的数据量，增加WSN的传输负担，本文提出的融合方法实现了融合之后减少传输的数据量。 

将WSN和RHD技术融合，本文的思路是建立一种屏蔽底层差异的机制结构——数据融合器，如图3所示，WSN负责采集RHD的EPC编码，然后将EPC编码写到WSNd数据包中进行融合。

传感器节点的逻辑结构如图4，它通过RHD天线发射射频信号，当贴有电子标签的货物存储到仓库并且在WSNd作用范围内时产生感应电流，并将自身编码信息通过卡内置天线传输出去，RFID天线接收到载波信号并传输到RFID阅读器，阅读器对接收到的信息按照相应的编码标准进行编码(本文以EPC-96标准为例)，然后通过RS-232接口将EPC编码传输到传感器节点的数据存储芯片中，和传感器节点进行数据融合。

将WSNd数据包和EPC编码融合的数据结构如图5所示，通过主控制器发出指令，将EPC-96编码写到WSNd数据包的第6～17个字节中，即将EPC-96编码写到WSNd第6～17这12个未使用的字节中，这样即达到了将两种数据融合的目的，又可以提高数据传输的有效率。融合后的数据可以在WSN中通过节点传输，最终到达基站，就达到了同时获取物品的基本信息和环境参数。