一种RFID应用系统中移动阅读器路径规划与优化的方法与流程

本发明涉及rfid应用及系统优化技术领域，特别涉及一种采用图映射和蚂蚁算法实现rfid应用系统中移动阅读器路径规划与优化的方法。

背景技术：

随着物联网技术的不断发展，大量的rfid(radiofrequencyidentification)应用系统需要规划和建设，如何规划和部署一个高效、低成本的rfid应用系统，已成为rfid技术应用中的一个非常重要的任务。部署一个物联网rfid应用系统需要同时考虑应用环境、覆盖、干扰、负载平衡、识读率、设备成本等许多因素和约束条件，建模和优化过程十分复杂，因而成为rfid应用中具有挑战性的问题之一。随着物联网rfid应用系统规模越来越庞大、复杂，在一些应用系统中，除了优化部署固定阅读器外，还需要规划与优化移动阅读器的路径。如果仅凭经验来实现移动阅读器路径规划与优化，往往需要反复、大量的尝试和修正，耗费大量的人力、物力和财力，而且不易发现部署过程中存在的问题，未必能获得优化的方案。目前，未见有较好的实现移动阅读器路径规划与优化的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种rfid应用系统中移动阅读器路径规划与优化的方法，在固定阅读器部署决策方案的基础上，采用图映射方法把求解移动阅读器路径规划与优化问题转化为求带权图中遍历所有结点的最短路径问题；然后，设计蚂蚁算法实现求解该最短路径问题，以解决一些大规模复杂物联网rfid应用系统中需要规划与优化移动阅读器路径的问题。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种rfid应用系统中移动阅读器路径规划与优化的方法，包括以下步骤：

步骤1：获得固定阅读器部署决策方案p；

步骤2：进行映射，得到带权图g；

步骤3：删除带权图g中固定阅读器对应的顶点及相联的边，得到子图g’；

步骤4：移动阅读器路径规划与优化问题就转化为在此子图g’中求遍历所有结点的最短路径问题，采用蚂蚁算法求出的最短优化路径即为移动阅读器的移动路线。

优选的，步骤4中求遍历所有结点的最短路径问题时，结点可重复访问。

优选的，步骤4的具体步骤为：

4-1：初始化子图g’各边信息素强度，每个蚂蚁按照一定的概率规则，选择下一个要到达的结点,直到最终形成一条合法路径；

4-2：计算每个蚂蚁所产生的路径长度，路径长度是路径中各边长度之和；

4-2：更新各边的信息素；各边先进行信息素挥发操作，然后根据每个蚂蚁产生的路径长度获取蚂蚁所释放的信息素；

4-4：当所有蚂蚁均完成了信息素的更新操作之后，记录当前的最短路径，并且对信息素的增加值进行初始化；

4-5：终止条件不满足，转到步骤4-1；终止条件满足，获得子图g’的最短路径，即是移动阅读器的移动路线。

进一步的，步骤4-1中，初始化子图g’各边信息素强度以及每个蚂蚁的禁忌表；每个蚂蚁按照一定的概率规则，在禁忌表的制约下选择下一个要到达的结点,直到最终形成一条合法路径。

更进一步的，步骤4-4中，当所有蚂蚁均完成了信息素的更新操作之后，记录当前的最短路径，并且对禁忌表以及信息素的增加值进行初始化。

优选的，步骤2中映射得到带权图g的规则有：带权图g的结点由阅读器位置组成，两阅读器位置间的联线为带权图的边，若两阅读器位置间的距离大于发射半径和接受半径中最大值的两倍或两阅读器位置间有障碍物则不联线，权值为这两个阅读器间的距离。

优选的，步骤3中若物联网rfid应用系统阅读器部署方案p中阅读器数目为m，有n个阅读器位置固定不能移动，则在带权图g中删除对应的这n个结点及其相联的边；剩余的结点和边组成的子图记为g’，图g’中的结点并不部署阅读器。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明把求解移动阅读器路径规划与优化问题映射为在固定阅读器部署方案上由阅读器位置组成的图中求遍历所有顶点的最短路径问题，并用蚂蚁算法求得该最短路径，即是移动阅读器的移动路径。该方法新颖、简单，充分利用了已确定的固定阅读器部署方案，不需另外针对移动阅读器进行建模。

附图说明

图1是实施例图映射方法示意图。

图2是实施例方法整体流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

设有一个rfid应用系统固定阅读器优化部署方案p，映射p为带权图g，其中，带权图g的结点由阅读器位置组成，两阅读器位置间的联线为带权图的边，若两阅读器位置间的距离大于发射半径和接受半径中最大值的两倍或两阅读器位置间有障碍物则不联线，权值为这两个阅读器间的距离，如图1所示。

若物联网rfid应用系统阅读器部署方案p中阅读器数目为m，有n个阅读器位置固定不能移动，则在带权图g中删除对应的这n个结点及其相联的边(与这n个结点有一端相连就删除)。剩余的结点和边组成的子图记为g’，图g’中的结点并不部署阅读器。那么，移动阅读器路径规划与优化问题就转化为在此子图g’中求遍历所有结点(可重复访问)的最短路径问题，采用蚂蚁算法求出的最短优化路径即为移动阅读器的移动路线。

蚂蚁算法最初是通过对蚂蚁群落的观察,受蚂蚁行为特征启发而得出的。蚂蚁算法具有并发性、鲁棒性、正反馈性等特点。其基本思想是将m只蚂蚁按照一定的规则随机放于n个结点。每一只蚂蚁通过状态转移概率创建一条合法路径。在创建路径的过程中,每一只蚂蚁通过局部更新规则对自己所走过的边进行信息素的更新操作，当所有的蚂蚁都完成了路径的构造之后,再对最佳路径上的边进行信息素的全局更新。

用图映射转换方法和蚂蚁算法实现rfid应用系统中移动阅读器路径规划与优化的流程如下：

步骤1：获得固定阅读器部署决策方案p。

步骤2：进行映射，得到带权图g。

步骤3：删除带权图g中固定阅读器对应的顶点及相联的边，得到子图g’。

步骤4：初始化子图g’各边信息素强度以及每个蚂蚁的禁忌表。每个蚂蚁按照一定的概率规则，在禁忌表的制约下选择下一个要到达的结点,直到最终形成一条合法路径。

步骤5：计算每个蚂蚁所产生的路径长度，路径长度是路径中各边长度之和。

步骤6：更新各边的信息素。各边先进行信息素挥发操作，然后根据每个蚂蚁产生的路径长度获取蚂蚁所释放的信息素。

步骤7：当所有蚂蚁均完成了信息素的更新操作之后，记录当前的最短路径，并且对禁忌表以及信息素的增加值进行初始化。

步骤8：终止条件不满足，转到步骤4。

步骤9：获得子图g’的最短路径，即是移动阅读器的移动路线。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。