【正文】 慢快慢快慢一R一T一R多T多R一T多R多T快慢快慢快慢快慢一R一T一R多T多R一T多R多T快慢快慢快慢快慢R RFID readerT – RFID Tag 在RFID技術(shù)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)中不存在所有目標(biāo)全部靜止的情況，按移動性劃分可以分成三種情況：w Reader 靜止Tag移動w Reader 移動Tag靜止w Reader 移動Tag移動。就Reader移動的情況而言，按Reader與Tag的關(guān)系可分為四種情況，在某一時刻：w 一個Reader識別一個Tagw 一個Reader識別多個Tagw 多個Reader識別一個Tagw 多個Reader識別多個Tag。因此，下面首先分析目標(biāo)的定位技術(shù)。在Reader移動的情況下，首先要解決的是如何獲得Reader的位置信息，在成本允許的情況下，可以考慮采用GPS定位技術(shù)實現(xiàn)移動中Reader的定位。圖42 RFID定位系統(tǒng)適應(yīng)場景示意圖是否移動R靜T動R動T靜R動T動無重疊有重疊一R一T一R多T多R一T多R多T快慢快慢快慢快慢一R一T一R多T多R一T多R多T快慢快慢快慢快慢一R一T一R多T多R一T多R多T快慢快慢快慢快慢R RFID readerT – RFID Tag 在第一階段，計劃研究和實現(xiàn)在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，RFID reader固定不動Tag移動且Reader的射頻覆蓋范圍無重疊時RFID的定位和跟蹤系統(tǒng)，如圖42紅色粗線部分所示。要實現(xiàn)定位功能，系統(tǒng)中需要有詳細(xì)的位置信息。通過定位功能可以反映出目標(biāo)物體在任一時刻所處的位置信息，也可以看成是處于哪一個閱讀器的覆蓋范圍。RFID定位系統(tǒng)可以根據(jù)功能結(jié)構(gòu)分為很多的子系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖43所示：RFID定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖著重設(shè)計了閱讀器管理、視頻管理和顯示管理三部分。RFLTS定位系統(tǒng)的主要功能是利用閱讀器里的標(biāo)簽信息以及與閱讀器相連Host主機(jī)上的配置信息，確定標(biāo)簽所在的閱讀器覆蓋范圍，實現(xiàn)對指定標(biāo)簽的視頻自動跟蹤和定位。這三個子系統(tǒng)在功能上說是相互獨立的，但又是通過相互的通信共同完成視頻自動跟蹤和定位功能的。 圖45 RMC子系統(tǒng)流程圖CREATE TABLE `msg_from_reader`（ `uccmd` char（1） default NULL, //表示標(biāo)簽狀態(tài)`nodeip` char（15） default NULL, //client端IP地址 `readerid` int（11） default NULL, //閱讀器ID `readerlocationx` int（11） default NULL, //預(yù)留 `readerlocationy` int（11） default NULL, //預(yù)留 `tagtype` char（1） default NULL, //標(biāo)簽類型 `taguid` char（24） default NULL, //標(biāo)簽UID `tagdb` char（12） default NULL, //預(yù)留，可保存標(biāo)簽數(shù)據(jù) `updatetime` timestamp NOT NULL default CURRENT_TIMESTAMP on update CURRENT_TIMESTAMP, //標(biāo)簽狀態(tài)更新時間 `starttime` timestamp NOT NULL default 39。表結(jié)構(gòu)如下： RMC解包處理模塊解包處理模塊是閱讀器管理子系統(tǒng)的主要功能模塊，完成數(shù)據(jù)包的解析以及相關(guān)數(shù)據(jù)的處理。輪詢時間過短，系統(tǒng)性能會受到一定影響，時間過長則實時性不高。主動報告機(jī)制在很大程度上提高了標(biāo)簽定位的實時性，同時在RMC與MON交互通信的過程中，還加入了超時重傳和ACK機(jī)制，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。在對標(biāo)簽信息的文本顯示過程中，采取的是輪詢訪問數(shù)據(jù)庫的方式，不斷的更新顯示界面的數(shù)據(jù)，達(dá)到顯示信息的及時更新。信息顯示模塊的主要功能是給管理者一個直觀、方便的管理界面，顯示分為文本和視頻兩種方式。我們以圖44 nodeip界面說明：圖44nodeip視圖正如圖44中顯示的，當(dāng)管理者選擇nodeip界面時，信息顯示模塊訪問數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行“ select distinct nodeip from msg_from_reader”命令得到數(shù)據(jù)庫中所有有效的nodeip并保證nodeip的唯一性，更新nodeip顯示表。vlc是功能強(qiáng)大的視頻播放器，它可以通過網(wǎng)絡(luò)與其它進(jìn)程通信，從而在視頻源list中完成不同視頻流的切換。如果有改變則更新顯示或切換視頻。監(jiān)聽RMC進(jìn)程當(dāng)顯示管理子系統(tǒng)運行的同時，系統(tǒng)起一個監(jiān)聽進(jìn)程Thread Listen，始終監(jiān)聽6018端口。同樣，如果管理者停止標(biāo)簽跟蹤時，系統(tǒng)得到標(biāo)簽的UID后調(diào)用MONVMC和MONRMC交互模塊，停止RMC向MON的主動報告。 MONVMC信息交互模塊的主要功能是通知視頻管理子系統(tǒng)VMC完成相應(yīng)的功能。通知VMC處理在MONRMC信息交互過程中，當(dāng)MON接收到主動報告數(shù)據(jù)后進(jìn)行一系列的處理，其中包括該部分功能即向VMC發(fā)送通知指令。（1） close通知close通知數(shù)據(jù)包格式如表所示： close數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)12610110x020x03Camera IPMonitor IPS0x02是預(yù)留字節(jié)，用于系統(tǒng)后期的擴(kuò)展和升級。 Monitor IP是顯示管理子系統(tǒng)的IP地址。0x02是命令字節(jié)，代表open即打開標(biāo)簽新進(jìn)入的閱讀器所在的Camera的視頻流傳輸。監(jiān)聽VMC確認(rèn)信息進(jìn)程顯示管理子系統(tǒng)MON運行的同時，系統(tǒng)起一個監(jiān)聽進(jìn)程ThreadListenVMC，始終監(jiān)聽6007端口。（VMC）視頻管理子系統(tǒng)VMC是有關(guān)視頻的管理端，它的主要功能是實現(xiàn)對視頻流傳輸和視頻源切換的管理等，完成與顯示子系統(tǒng)和視頻客戶端的交互。一、監(jiān)聽MON進(jìn)程當(dāng)顯示管理子系統(tǒng)運行時，系統(tǒng)起一個監(jiān)聽進(jìn)程，始終監(jiān)聽6011端口接收MON發(fā)過來的通知包。close和open通知數(shù)據(jù)包的解包處理過程相同。該程序的主要功能是完成與視頻管理子系統(tǒng)的信息交互，同時控制運行在同一主機(jī)上的攝像頭的視頻流傳輸和停止。camctrl得到命令后返回確認(rèn)消息后并不通過VMC而是直接向MON發(fā)送視頻流。我們按照程序啟動、文本定位功能和跟蹤功能的順序依次進(jìn)行演示?？蛻舳诉\行的程序包括RFMLTS中間件、camctrl和aodv，因此在客戶端性能測試種主要包括對閱讀器在不同場景的讀取準(zhǔn)確率、RFMLTS中間件工作的穩(wěn)定性、標(biāo)簽狀態(tài)變化的響應(yīng)時間等方面的測試。RFMLTS中間件工作狀態(tài)非常穩(wěn)定，標(biāo)簽的讀取率全部都是100%。由于RFMLTS中間件對RFLTS系統(tǒng)已經(jīng)屏蔽了閱讀器和標(biāo)簽等底層的差異，因此對RFLTS管理端的性能測試主要側(cè)重于系統(tǒng)的穩(wěn)定性、子系統(tǒng)交互響應(yīng)時間、MON端視頻切換響應(yīng)時間等方面。MON是獨立的顯示終端，與vlc一起運行在該終端。下面我們依次進(jìn)行演示。圖63 nodeip視圖2二、readerid視圖readerid是閱讀器的唯一標(biāo)識。同時根據(jù)被選中的標(biāo)簽UID，系統(tǒng)顯示該標(biāo)簽的位置信息，其中包括標(biāo)簽所在的節(jié)點和所屬的閱讀器。如圖53所示：跟蹤截圖2同樣道理，當(dāng)標(biāo)簽再移動到其他閱讀器范圍時，仍不斷的進(jìn)行視頻切換，直到管理者按下“stop track”按鈕才停止對標(biāo)簽的實時跟蹤。 ISM頻段內(nèi)有5MHz 16個頻道，915MHz頻段內(nèi)有10個頻道，868MHz頻段內(nèi)有1個頻道。本課題研究的RFLTS定位系統(tǒng)就是基于Ad Hoc無線網(wǎng)絡(luò)的上述這些特點展開的研究，但并沒有拘泥于Ad Hoc無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的具體細(xì)節(jié)，因此RFID定位系統(tǒng)支持無線自組織網(wǎng)絡(luò)平臺的升級，具有良好的平臺無關(guān)性，并且網(wǎng)絡(luò)平臺的升級同時會帶來系統(tǒng)性能的改進(jìn)。我們設(shè)計的RFMLTS中間件可以屏蔽不同廠商不同系列產(chǎn)品的差異，對演示系統(tǒng)的信息采集成功率等方面不會產(chǎn)生影響。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計上看，系統(tǒng)中用于完成各種功能的服務(wù)器采用的是分布式的結(jié)構(gòu)并且它們在功能上是獨立的，這種結(jié)構(gòu)有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展。從系統(tǒng)可適應(yīng)的應(yīng)用場景來看，目前我們在RFID定位演示系統(tǒng)中RFID閱讀器的位置是不變的。 在通信協(xié)議安全可靠性上的考慮，主要體現(xiàn)在。只是在本課題的研究范疇內(nèi)我們根據(jù)閱讀器配置文件得到固定閱讀器的位置信息，而對于移動的閱讀器位置信息如何獲取未作深入研究。系統(tǒng)中有一個閱讀器管理子系統(tǒng)RMC負(fù)責(zé)將來自客戶端client的多個Reader的繁多標(biāo)簽信息轉(zhuǎn)發(fā)至各個功能子系統(tǒng)，增加RMC模塊而沒有采用client直接向各功能子系統(tǒng)發(fā)送信息，可以降低網(wǎng)絡(luò)中連接發(fā)起的次數(shù)，將可能需要多次連接傳送的數(shù)據(jù)在RMC匯總后一次發(fā)送，雖然增加了單次連接時發(fā)送的數(shù)據(jù)量，但這種方式對網(wǎng)絡(luò)性能的影響要小得多，在規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)中，也可以擴(kuò)展RMC從而進(jìn)一步減少網(wǎng)絡(luò)中連接發(fā)起的數(shù)量。本課題研究的RFLTS定位系統(tǒng)在系統(tǒng)功能上主要是對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中移動的目標(biāo)物體提供位置服務(wù)。作為本課題研究的基于Ad Hoc無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合RFID技術(shù)實現(xiàn)位置信息和實時監(jiān)控服務(wù)的RFID定位演示系統(tǒng)，RFID閱讀器是信息采集部分的基礎(chǔ)設(shè)備，負(fù)責(zé)目標(biāo)物體的識別，將目標(biāo)物體的狀態(tài)信息上報給系統(tǒng)的管理端。在將來ZigBee很可能替代Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為無線自組織網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。，Ad Hoc無線移動網(wǎng)絡(luò)作為一種新的組網(wǎng)方式具有很多的優(yōu)勢，比如可獨立組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)可動態(tài)重組等明顯的優(yōu)點，但是在Ad Hoc無線網(wǎng)絡(luò)中也存在著一些很難解決的問題，像能源問題，安全問題等。跟蹤功能演示是在實驗室環(huán)境下進(jìn)行的，演示的主要目的是展示標(biāo)簽從一個閱讀器范圍進(jìn)入另外一個閱讀器范圍時，系統(tǒng)完成的視頻自動切換跟蹤功能。readerid視圖是以readerid為關(guān)鍵字，顯示該閱讀器中讀到的標(biāo)簽情況，標(biāo)簽除了new ing、hold on 狀態(tài)外，還包括left歷史信息。通過該視圖，管理者可以清楚的看到某個節(jié)點下存在的標(biāo)簽及標(biāo)簽狀態(tài)。每個節(jié)點需要運行的程序如圖51所示：圖51 節(jié)點程序運行清單圖文本顯示功能是按照不同視圖進(jìn)行顯示。同時也要運行管理端程序，包括視頻播放器vlc、閱讀器管理子系統(tǒng)RMC、顯示管理子系統(tǒng)MON和視頻管理子系統(tǒng)VMC。RFLTS管理端需要運行RMC、VMC子系統(tǒng)，同時由于主機(jī)數(shù)目的原因，我們將原本可獨立運行的MON子系統(tǒng)也放在同一個服務(wù)器上運行。測試數(shù)據(jù)如表52所示：表52 客戶端性能測試數(shù)據(jù)場景（號）網(wǎng)絡(luò)丟包率（%）tag讀取率（%）狀態(tài)變化響應(yīng)時間 （s）RFMLTScamctrl響應(yīng)時間（s）10100穩(wěn)定220100穩(wěn)定2315100穩(wěn)定420100穩(wěn)定530100穩(wěn)定3650100穩(wěn)定3從表52中我們可以看到， aodv路由并不是很穩(wěn)定，隨著距離的增大網(wǎng)絡(luò)性能收到了較大的影響，同時由于網(wǎng)絡(luò)性能的原因，通知camctrl的消息可能因數(shù)據(jù)丟失而重傳，從而camctrl響應(yīng)的時間也會相應(yīng)增大。性能測試主要分為客戶端性能測試和管理端性能測試兩部分，分別從不同角度進(jìn)行測試。第五章RFLTS定位系統(tǒng)性能測試和功能演示該章是對RFLTS定位系統(tǒng)及RFMLTS中間件的性能測試和功能演示。VMC得到MON的通知命令后，根據(jù)通知數(shù)據(jù)包中camctrl的IP地址，向camctrl發(fā)送管理命令。VMCMON應(yīng)答處理當(dāng)VMC接收到MON的通知數(shù)據(jù)包并進(jìn)行解包處理后，需要向MON發(fā)送確認(rèn)應(yīng)答數(shù)據(jù)包。MON數(shù)據(jù)包解包處理該解包過程的主要功能是解析MON發(fā)來的數(shù)據(jù)包并做相應(yīng)的處理。該子系統(tǒng)可分為VMCMON信息交互和VMCcamctrl信息交互兩個模塊。該部分用來完成監(jiān)聽VMC的返回確認(rèn)數(shù)據(jù)包并調(diào)用解包處理過程。Monitor IP是顯示管理子系統(tǒng)的IP地址。（2）open通知open通知數(shù)據(jù)包的格式與close通知數(shù)據(jù)包相同，只是命令字節(jié)不同。Camera IP是要被關(guān)閉的視頻客戶端camctrl的IP地址。 MONVMC通信協(xié)議PacketUDPSecurityN/AportPort 6007當(dāng)MON需要向VMC發(fā)送指令通知改變視頻源的時候，按照次序首先要發(fā)送close數(shù)據(jù)包停止前一個數(shù)據(jù)源的視頻流的傳輸，然后再重新打開一個新的視頻流。MON與VMC的交互過程中，同樣采用超時重傳和ACK確認(rèn)機(jī)制確保通信的安全性和準(zhǔn)確性。MON向RMC通信過程中數(shù)據(jù)包的格式與閱讀器管理子系統(tǒng)中的主動報告模塊相同。跟蹤通知處理當(dāng)管理者在taguid界面選擇一個標(biāo)簽UID進(jìn)行跟蹤時，系統(tǒng)將被選中標(biāo)簽的taguid和nodeip信息提取出來并保存。主動報告機(jī)制就是為了實現(xiàn)更高