摘 要

随着RFID无线射频识别技术在生活中的应用越来越广泛，随之而来关于RFID数据流中数据冗余的问题也越来越受到研究者的关注。有效地清除RFID系统中采集到的大量重复数据，可以降低系统能量消耗，并且能进一步提高处理器的处理效率。经实验研究，提出一种改进的布隆滤波器（Bloom filter）对RFID采集到的数据进行去重过滤。改进后的布隆滤波器主要是由两个标准布隆滤波器重新组合而成，每个标准布隆滤波器分别作用于标签信息中的两个属性值tagID和readerID，布隆滤波器对这两者同时进行过滤。经实验结果显示，标准布隆滤波器较之哈希过滤(hash filter)在误判率、吞吐率和存储空间上均具有明显的优势，而改进后的二维并行布隆滤波器又比之标准布隆滤波器更胜一筹。在过滤算法的测试中，改进后布隆滤波器的过滤效率更高，过滤速度也更快。

关键词：RFID系统；数据冗余；二维并行；布隆滤波器

Abstract

With the application of RFID radio frequency identification technology in life more and more widely, the problem of data redundancy in RFID data stream has attracted more and more attention from researchers.It can effectively eliminate the large amount of repeated data collected in RFID system, which can reduce the system energy consumption, and further improve the processing efficiency of the processor.Through the study ,we put forward an improved Bloom filter (Bloom filter) for RFID data collected flow and filtration.The improved bloom filter is mainly by two standard bloom filter re combination, each standard bloom filter respectively on the label information of the two properties value : tagID and readerID, bloom filter on both of them at the same time to filter.The experiment results show that the standard bloom filter compared with hash filtering (hash filter) has obvious advantages in the false positive rate,throughput and storage space, and the improved two-dimensional parallel bloom filter is better than standard bloom filter.In the test of filtering algorithm,the improved bloom filter has higher efficiency of filtration and the filtering speed is faster.

Key Words：the RFID system；duplicated date；two-dimensional parallel；Bloom filter

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景以及意义 1

1.2 国内外研究现状 3

1.3 论文内容安排 5

第2章 设计的相关原理 7

2.1 RFID系统概述 7

2.2 RFID数据流特征 9

2.3 布隆滤波器介绍 9

第3章 数据模拟和过滤算法 13

3.1 RFID数据模拟 13

3.2 布隆滤波器过滤算法 14

3.3 本章小结 16

第4章 性能测试与分析 17

4.1 误判率分析 17

4.1.1 标准布隆滤波器 17

4.1.2 二维并行布隆滤波器 18

4.2 吞吐率分析 18

4.3 存储空间开销分析 19

4.4 算法仿真 20

4.5 本章小结 21

第5章 总结与展望 22

参考文献 23

致 谢 25

第1章 绪论

1.1 研究背景以及意义

作为一种无需直接与检测物品接触的自动辨识通信技术，无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)可以通过内置天线发出的射频信号自动辨识出特定目标，然后读取出其标签中包含的相关数据。该技术不需要识别系统通过机械式碰触或者光学形式的接触与特定目标之间建立联系，更无须由人直接接触进行干涉操作。RFID系统的基本工作原理：当RFID标签移动到磁场覆盖区域后，标签内的天线接收阅读器发出的射频信号，无源标签或被动标签以此获得感应电流产生的能量而被激活，然后将存储在芯片中包含的所有产品信息发送出去，或者由有源标签或主动标签自动传送某一频点的信号，这些传送过来的信息通过阅读器读出信息并进行翻译编码之后，送至应用程序系统中对数据进行整理分类等。

最开始，由于RFID技术的生产成本较高，该项技术主要在军队国防领域投放使用，一直未被应用到民间市场中。依据调查研究结果显示，RFID系统在全球市场的投放使用份额占用率如图1.1所示。直到2005年之后，随着标签投资成本大梯度下降之后，也正因为RFID标签特有的使用寿命长、占用面积小、生产成本低、不怕污染和适应艰苦环境等特点，RFID技术开始被广泛推广，应用领域涉及车间管理、物流传送、商品零售、交通运输等多个领域。图1.2中具体说明了RFID技术在仓储管理系统中的应用。特别是随着网络技术的普及发展，作为IT领域的热点，其构建的“物联网”系统正为世界经济的进步带来革命性的变化。现在，RFID系统已被广泛的投放管理系统使用。例如，要想在图书馆中快速找到需要的书籍，可以使用RFID系统检索出书籍信息，找到对应书架的位置；为了减少等待工作人员扫描货物的时间，可以在门禁系统处设置RFID系统，当消费者推着载有商品的购物车经过门禁系统时，感应器会自动扫描货物信息，消费者通过通道后就可以得到商品价格信息进行付款；在仓储管理中，货车进货后进行库房存储操作时，只需要通过配置有RFID阅读器的门禁系统对货物进行扫描，就可得到入库产品对应的清单列表，而不再需要向以前一样开箱验货进行清点盘算等等。因此，RFID技术已逐步成为新型高新技术产业链中的核心技术之一，正在加速推动国民生产总值的增长。