物联网中无线传感器节点和RFID数据融合的方法

表1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。

3 性能评价和实例应用
3．1 性能评价
文献提出的将WSNd和RFID融合的方法，包括两种方式：紧密耦合方式和松散耦合方式，紧密耦合方式是针对价格较高的主动式标签，而且在融合之后也增加了传输的数据量；松散耦合方法是针对被动式标签，但该方式使数据的冗余量更大。本文提出的WSNd和RFID融合的方法，以1个WSNd的数据包和1个EPC-96编码为例计算，表2列出了它们的比较。

在对食品的存储中要获取的最重要的数据是食品上标签的EPC编码和所处环境温度，因此，本文定义传输数据的有效率=(EPC编码的字节数+所处环境温度字节数)／融合后的总字节数，从上表可以明显地发现，本文提出的WSNd和RFID融合的方法在以下两点作出的改进：1)该方法减少了数据冗余量，融合后的字节数减少，使传输数据的有效率有了明显的提高，同时减少了数据存储量；2)该方法支持被动式标签，降低了产品的生产成本。
3．2 实例应用
在感知层融合RFID网络和WSN采集数据的方法是使物品的EPC和所在环境参数建立映射，并将其应用于超市仓储管理系统。因为本文重点研究物联网感知层数据融合，所以在设计仓储管理系统时主要关注数据融合的效果，对于物联网结构中的中间件、ONS和EPCIS不做重点讨论。
在实验中为每个物品贴上一张电子标签(本实验采用的是96位的无源ISO-18000-6B型标签)，使每个物品获得一个独一无二的EPC，本实验的流程如下：
1)将EPC所对应物品的详细信息和属性存储在EPCISRepository中；
2)在物品的存储过程中，读写器获取多个无线传感器网络覆盖区域的环境状态和大量的EPC编码信息，通过融合器处理之后将数据存储到EPCIS Repository中；
3)当用户要查询某个物品某个时刻的基本信息和环境状态时，就可以把物品的EPC或者名称作为关键字，经过EPCIS的映射便可在EPCIS Repository中找到相关记录和详细信息；
4)如果用户要求获取即时环境状态，也可以通过发出请求，由读写管理器发出命令，要求读写器读取最新环境状态，再进行一些融合处理，把数据存储到EPCIS Repository之后，转到3)。图6画出了本实验的流程图。

本实验采用Microsoft Access2003作为存储融合EPC和物品所处环境温度的数据库，在体系结构中起EPCISRepository的作用。当用户要获取物品所处的环境信息或者即时信息时，可以通过仓储管理系统查询，如图7所示。

4 结论
本文首先介绍物联网的发展背景和基本原理，再结合感知层的WSN和RFID网络与超市仓储管理系统的实际需要发现存在的问题。本文提出的将无线传感器节点数据和RFID数据融合的方法将物品所处的环境参数和EPC建立映射关系，和已提出的融合方法相比明显地减少了传输的数据量，并且适用于被动式标签。一方面更适应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，另一方面也降低了产品的生产成本。在超市仓储管理系统的应用中表明该方法是可行的。