基于布隆过滤器的RFID数据冗余处理算法研究

RFID技术作为物联网领域的关键技术,具有广阔的应用前景。然而RFID设备在读取标签信息时会产生大量冗余数据。因此,RFID数据冗余处理的研究对于减少RFID中间件系统负荷、快速检测出入标签有着重要的意义。之前针对RFID数据冗余过滤的研究往往是单维度、静态场景的简单过滤,无法实现复杂场景下标签的出入检测。因此,本文提出一种名为时间距离布隆过滤器（TDBF）的算法,该算法从时间和空间两个维度进行冗余过滤。与常用的时间布隆过滤器相比,该算法兼顾了RFID标签的读取时间和读取距离,极大的降低了数据的冗余问题。在保证漏读率较低的情况下,极大的降低了数据的误读率。同时该算法支持动态场景中移动标签的冗余过滤,能够较好的满足出入监控需求。     

面向仓储管理的RFID数据过滤模型研究

高冗余度的RFID原始数据制约了RFID技术的大规模应用。为了能够筛选出有效数据,提出一种面向仓储管理的RFID数据过滤模型。分析仓储管理系统中标签冗余和阅读器冗余的产生原因,给出解决这两种冗余的数据过滤模型,同时详细介绍了该模型的具体步骤。     

RFID数据流过滤算法研究

RFID在实时识别、定位、跟踪以及物理对象监控等方面有着广泛的应用前景.为了实现上述应用的目标,RFID数据必须经过采集、过滤等处理过程.采集的原始RFID数据包括噪音数据和冗余数据,只有将这些噪音数据和冗余数据过滤后,才能应用;另外,保证正确的RFID标签数据采集顺序,对于一些应用也非常关键.针对这些问题,提出了基本噪音过滤算法和基于hashtable的有序噪音过滤算法,以及基本冗余过滤算法和基于hashtable的冗余过滤算法,并通过仿真实验验证了该方法的有效性.     

基于Hash链的RFID认证协议

为了提高大规模RFID系统的认证效率,通过分析现有RFID系统的认证效率和安全性,提出了一套基于Hash函数的改进协议。向RFID读写器加入过滤规则,能够有效过滤恶意和无效的认证请求;对标签的访问计数器值的分层化、更新和重置,可以有效提高后端数据库检索数据的命中率。通过分析和测试,该协议能够有效抵御假冒攻击、重传攻击等不安全问题,有效提高RFID认证的效率,降低认证服务器计算负荷。     

RFID数据采集中间件研究

RFID(无线射频识别,Radio Frequency Identification)是一种自动识别技术,通过无线射频方式进行非接触双向数据通信从而对目标加以识别.由于直接从RFID阅读器获取电子标签上的EPC数据会产生大量的冗余数据,且这些数据不能被应用程序直接使用,同时必须考虑与各种阅读器的兼容.本文基于EPCglobal ALE1.0标准提出了RFID数据采集中间件,通过对原始标签数据进行处理生成ALE事件数据,实现对冗余数据的过滤和整合,通过中间件中的硬件适配器和逻辑阅读器配置实现对各种硬件设施的灵活兼容.本文最后研究了基于RFID数据采集中间件的仓库管理系统.     

基于动态附加布隆过滤器的RFID数据冗余处理算法

针对RFID设备在读取标签信息时产生的高度冗余会造成实时传输压力、存储空间浪费和上层应用分析结果不可靠等问题,提出一种动态附加布隆过滤器算法(Dynamic-Additional Bloom Filter,DATRBF)来清除RFID冗余数据.首先结合RFID动态数据流特点,利用时间和阅读器因素的影响设计了基础布隆过滤器(Time-Reader Bloom Filter,TRBF),然后根据定时间区间内数据量变化动态决定是否调整或附加额外的TRBF,通过附加TRBF从而扩充数组的方式将误判率控制在阈值内,最后结合两个过滤器对数据是否冗余进行综合判断.实验证明,在过滤RFID实时动态数据流中的冗余数据时,DATRBF算法相比传统布隆过滤器(Bloom Filter,BF)和时空布隆过滤器(Temporal-Spatial Bloom Filter,TSBF)有明显的优势,在数据量随机波动时DATRBF的误判率平均约为TSBF的49％,且DATRBF算法能够在数据量持续上升时保持平稳的低误判率.     

密集环境下RFID系统滤波方法研究

从海量射频识别(RFID)标签数据中滤除冗余标签信息成为RFID应用中亟需解决的问题。读滤波方法标签数据源数量大,滤波效率较低。基于阅读器读滤波算法及空中接口标签群管理方法,提出利用几何方法的空中接口滤波算法;结合读滤波及空中接口滤波算法,提出一种新的RFID系统滤波方法。利用查询概率模型及滤波时间测试方法,对所提出滤波方法进行仿真测试。测试结果表明,相较于读滤波方法,该方法滤波效率提高了50%。     

RFID中间件数据处理与过滤方法的研究

作为无线射频识别（RFID）系统测试平台的数据采集单元,RFID数据采集中间主要负责测试数据的采集和初步的数据处理与过滤。首先介绍了它的系统架构,然后重点介绍了它的数据处理与过滤模块,对逻辑映射引擎进行了分析,并且详细介绍了三种类型的RFID数据过滤器：去重过滤器、事件过滤器和标签码过滤器。     

基于多级数据处理的RFID中间件开发

针对大规模无线射频识别(RFID)应用中产生的海量标签信息处理问题,设计一种基于多级数据处理的嵌入式RFID中间件系统。该系统包含数据采集和数据处理2个子系统,对海量标签信息进行分层过滤、分类、重组等操作,从中获得有价值的信息与事件,并以多种形式提供给用户。仿真实验结果表明,该系统可以在一定程度上提高数据处理的效率和准确性,进而提升大规模RFID应用的性能。     

扩频技术在射频识别系统中的应用

本文提出了一种应用于射频识别系统从RFID标签到读卡器的反向链路通信的扩频解扩方法.该方法能够提高RFID系统中标签向读卡器反射信号的抗干扰、抗噪声、抗多径衰落和保密性能,可方便地植入到基于任何RFID通讯协议的RFID系统中.     

一种RFID中电子标签的滤波算法与实现

本文针对RFID系统中电子标签的射频信号在传输过程中存在的抗干扰能力差的问题,提出了一种滤波算法。该算法利用电子标签在无线传输中的碰撞概率,合理选择读取参数从而提高整体系统的性能。通过分析和仿真,证明了该算法一定程度上提高了电子标签的抗干扰性能,在货物移动速率不高的应用场合中有一定的参考价值。     

Efficient tag detection in RFID systems

Recent technological advances have motivated large-scale deployment of RFID systems. However, a number of critical design issues relating to efficient detection of tags remain unresolved. In this paper, we address three important problems associated with tag detection in RFID systems: (i) accurately detecting RFID tags in the presence of reader interference (reader collision avoidance problem); (ii) eliminating redundant tag reports by multiple readers (optimal tag reporting problem); and (iii) minimizing redundant reports from multiple readers by identifying a minimal set of readers that cover all tags present in the system (optimal tag coverage problem). The underlying difficulties associated with these problems arise from the lack of collision detection mechanisms, the potential inability of RFID readers to relay packets generated by other readers, and severe resource constraints on RFID tags. In this paper we present a randomized, distributed and localized Reader Collision Avoidance (RCA) algorithm and provide detailed probabilistic analysis to establish the accuracy and the efficiency of this algorithm. Then, we prove that the optimal tag coverage problem is NP-hard even with global knowledge of reader and tag locations. We develop a distributed and localized Redundant Reader Elimination (RRE) algorithm, that efficiently identifies redundant readers and avoids redundant reporting by multiple readers. In addition to rigorous analysis of performance and accuracy, we provide results from elaborate simulations for a wide range of system parameters, demonstrating the correctness and efficiency of the proposed algorithms under various scenarios.     

抗电磁干扰的电力工器具RFID电力标签的设计

传统电力工器具RFID电力标签在强电磁干扰环境下无法正常工作,容易导致标签损坏和信息泄露。针对上述问题,本文设计一种抗电磁干扰的RFID电力标签。该RFID电力标签外壳使用抗干扰材料和高绝缘耐压的封装,标签内部使用STM32L4微控制器,并且提出基于卡尔曼滤波的双阶段滤波算法,数据传输使用超高频,从而达到良好的抗电磁干扰和抗噪效果。另外,标签与读写器之间的通信采用基于器件物理特性指纹的物理不可克隆函数进行加密。最后通过实验验证本文设计的RFID标签不仅能够抵抗强电磁干扰,而且能够防止信息泄露,可以很好地应用于复杂电力环境中。     

An approximate duplicate elimination in RFID data streams

The RFID technology has been applied to a wide range of areas since it does not require contact in detecting RFID tags. However, due to the multiple readings in many cases in detecting an RFID tag and the deployment of multiple readers, RFID data contains many duplicates. Since RFID data is generated in a streaming fashion, it is difficult to remove duplicates in one pass with limited memory. We propose one pass approximate methods based on Bloom Filters using a small amount of memory. We first devise Time Bloom Filters as a simple extension to Bloom Filters. We then propose Time Interval Bloom Filters to reduce errors. Time Interval Bloom Filters need more space than Time Bloom Filters. We propose a method to reduce space for Time Interval Bloom Filters. Since Time Bloom Filters and Time Interval Bloom Filters are based on Bloom Filters, they do not produce false negative errors. Experimental results show that our approaches can effectively remove duplicates in RFID data streams in one pass with a small amount of memory.     

车联网中RFID模型

RFID模型是车联网仿真的基础和核心模型之一. 目前交通仿真模型不能满足车联网无线通信及协同交互等方面的需求、且缺少RFID模型. 为此, 建立了RFID系统的读写器和电子标签模型. 给出了读写器Agent和电子标签Agent结构及实现. 根据自动机理论, 建立了读写器、电子标签和主机之间通信时异构通信协议数据帧格式的有限状态机模型, 解决了异构数据帧统一处理问题. 作为模型应用和验证实例, 基于VC++ 2010平台, 开发了RFID交通数据采集读写器优化布设仿真软件. 结果表明, RFID模型较好地逼     

A query index for continuous queries on RFID streaming data

RFID middleware collects and filters RFID streaming data to process applications＇ requests called continuous queries, because they are executed continuously during tag movement. Several approaches to building an index on queries rather than data records, called a query index, have been proposed to evaluate continuous queries over streaming data. EPCglobal proposed an Event Cycle Specification （ECSpec） model, which is a de facto standard query interface for RFID applications. Continuous queries based on ECSpec consist of a large number of segments that represent the query conditions. The problem when using any of the existing query indexes on these continuous queries is that it takes a long time to build the index, because it is necessary to insert a large number of segments into the index. To solve this problem, we propose a transform method that converts a group of segments into compressed data. We also propose an efficient query index scheme for the transformed space. Comparing with existing query indexes, the performance of proposed index outperforms the others on various datasets.     

基于固件的终端位置管理系统研究与应用

现有的终端位置管控方法大多是在计算机外壳粘贴射频识别（RFID）标签进行实时定位。但是,一旦计算机被带离RFID信号覆盖区域,外贴的RFID标签缺乏对计算机的直接管控能力。因此,基于固件技术和RFID技术,提出和设计了基于固件的终端位置管理系统。首先,该系统通过RFID信号划定授权区域,在上电开机阶段,通过固件层实现与RFID标签的交互,仅允许终端在接收到RFID授权信号后才能开机使用;其次,在操作系统运行阶段,计算机需要得到RFID授权信号才能正常使用;再次,通过固件对操作系统中的位置管控软件进行保护,防止管控软件被篡改和删除。在计算机脱离RFID信号覆盖范围,终端中的软件代理将立即捕捉到这种情况,根据安全策略锁定终端或对数据进行销毁。目前已经研制原型系统,对办公区域内30台计算机终端进行位置管理,实现了终端仅在授权区域可正常开机使用,脱离授权区域将立即锁定。     

超高频RFID标签可重用仓储管理系统的设计

超高频RFID标签感应距离远、读取速度快和抗干扰能力强,应用于仓储管理系统可以提高其管理效率。针对中小型仓储应用提出物品入库关联RFID标签,出库解除关联,RFID标签可重复使用。采用静态字典编码和时间压缩算法对单一仓储物品信息压缩编码至128比特,通过对RFID标签顺序增计数编号,二维表被简化为线性表并存储在RFID阅读器中,RFID阅读器将仓储数据同步更新管理数据库。讨论了仓储管理系统RFID阅读器的硬件及软件设计架构。仓储物品信息压缩编码和数据顺序存储降低了系统对RFID阅读器硬件和存储资源的需求。     

一个基于稳固加密RFID协议的安全性分析

稳固加密(insubvertible encryption)是一种新型的重加密技术,它在RFID安全协议设计中发挥着重要的作用.最近,Osaka等人基于稳固加密和守护代理提出了一种新的RFID认证协议,并声称该协议具有不可追踪性、标签不可欺骗性、抵抗替换攻击、拥有权可以安全转移、密钥安全同步更新等.利用该协议中读卡器随机数和守护代理随机数的差量恒等关系,提出了一种异步攻击方法:通过伪造差量恒等的随机数,可以有效地进行读卡器和后台服务器的所有认证计算,并使服务器上的密钥和标签密钥异步,从而导致合法标签被拒绝服务.研究结果表明:该协议在异步攻击下是很脆弱的.