嵌入式RFID中间件系统的设计与应用研究

密级硕士学位论文嵌入式嵌入式嵌入式嵌入式RFIDRFIDRFIDRFID中间件系统的设计与应用研究中间件系统的设计与应用研究中间件系统的设计与应用研究中间件系统的设计与应用研究  张翔张翔张翔张翔导师姓名(职称)李慧芳(副教授)答辩委员会主席夏元清(教授)申请学科门类工学论文答辩日期2010年6月25日申请学位专业控制科学与工程2010年6月25日研究成果声明研究成果声明研究成果声明研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：关于学位论文使用权的说明关于学位论文使用权的说明关于学位论文使用权的说明关于学位论文使用权的说明本人完全了解北京理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：日期：导师签名：日期：北京理工大学硕士学位论文I摘要摘要摘要摘要无线射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID)技术，作为新一代识别技术的代表，被全球高科技领域誉为最有市场前景的技术之一。随着RFID技术研究的不断深入和应用的日益扩大，作为RFID系统必不可少的中间环节，RFID中间件设计成为了业界研究的热点。RFID中间件是连接底层设备与上层应用的桥梁。它实现了RFID读写器与企业应用系统之间的无缝连接。嵌入式RFID中间件系统的设计分为硬件和软件两个方面。论文首先对嵌入式RFID中间件系统运行的硬件平台进行了设计和构建，通过采用双模块结构的方式，实现了系统数据采集与数据处理的分离，从而提高了系统的实时性与海量数据处理能力。其次，论文根据嵌入式中间件系统的功能需求，对中间件软件的层次结构进行了系统性分析，将中间件划分成三层结构：设备管理层、数据逻辑层和应用管理层。通过这样的设计，本文实现了中间件管理读写器设备，采集、分析、过滤标签信息和与上层应用系统进行数据通信的功能。为了满足现代物流网络的需要，论文为系统增加电子标签码信息服务(EPCIS)功能。最后，论文研究了嵌入式RFID中间件在定位跟踪系统中的应用，借助基于复杂事件处理技术的室内跟踪定位方法，建立了一个室内跟踪定位系统模型，以实现对室内人员的实时跟踪与定位。关键词：无线射频识别，嵌入式系统，中间件，数据过滤，跟踪定位北京理工大学硕士学位论文IIAbstractAbstractAbstractAbstractAstherepresentativeofthenewgenerationidentificationtechnology,RadioFrequencyIdentification(RFID)isacceptedasoneofthetechniquesthathavethemostprosperousmarketprospectintheworldhigh–techfield.AlongwiththeincreasinganddeepeningintheresearchandapplicationofRFID,thedesignofRFIDmiddlewarewhichisthenecessaryintermediatelinkintheRFIDapplicationsystemhasbecomeahotspotamongthisarea.Beingasaconnectingbridgebetweenthebasicequipmentsanduplevelapplication,RFIDmiddlewareprovidesseamlessconnectionbetweenRFIDthereadersandenterpriseapplicationsystems.ThedesignofembeddedRFIDmiddlewaresystemconsistsoftwoparts:thehardwareandsoftware.Firstly,thethesisdesignsandconstructsthehardwareplatformforRFIDmiddlewaretoworkon.Weusethedoublemodulemodetorealizetheseparationofdatacollectionanddataprocessingforthesystem.Andconsequently,thesystemcapacityinreal-timeandprocessingmassivedatahasbeenimproved.Secondly,basedonthefunctionaldemandofembeddedmiddlewaresystem,thispaperhasanalyzedsystematicallythearchitectureofmiddlewaresoftwareanddividesthemiddlewareintothreelayerswhichareequipmentmanagementlayer,datalogiclayerandapplicationmanaginglayerrespectively.Throughthisdesign,themiddlewareachievemanagingreaders,thecollection,analysisandfiltrationoftags,aswellasdatacommunicationwithuplevelapplicationsystems.Inordertosatisfymodellogisticsnetworkdemand,thisarticleimplementsElectronicProductTagInformationService(EPCIS)function.Finally,theresearchontheapplicationofembeddedRFIDmiddlewaretotrackingandpositioningsystemhasbeendone.Bytheindoortrackingandlocationmethodbasedoncomplexeventprocessing,anindoortrackingandlocatingsystemmodelhasbeenbuilttotrackandlocateindoorpersonnelatrealtime.KeyWords:RFID;embeddedsystems;middleware;datafiltering;trackingandlocating北京理工大学硕士学位论文III目录目录目录目录第一章绪论..........................................................11.1研究背景.......................................................11.2相关研究现状...................................................11.2.1RFID技术发展现状........................................11.2.2RFID中间件技术..........................................41.3论文主要工作...................................................7第二章RFID系统工作原理与关键技术................................82.1RFID系统工作原理...............................................82.1.1RFID系统简介............................................82.1.2RFID读写器的工作原理....................................92.2RFID系统的组成................................................102.2.1RFID系统概述...........................................102.2.2RFID系统结构分析.......................................102.2.3嵌入式RFID系统总体分析................................122.3RFID中间件分析................................................142.3.1中间件分类.............................................152.3.2嵌入式RFID中间件系统分析..............................162.4EPC信息服务...................................................202.5本章小结......................................................20第三章嵌入式RFID系统硬件设计与实现............................213.1系统软硬件总体构架............................................213.2嵌入式RFID系统硬件平台的设计与实现...........................213.2.1数据采集模块(DataAcquisitionModule).................233.2.2信息处理模块(DataProcessingModule)...................233.2硬件平台的实现................................................243.3本章小结......................................................24第四章嵌入式RFID系统软件设计与实现............................254.1嵌入式RFID中间件系统.........................................264.1.1中间件系统框架.........................................264.1.2设备管理层.............................................274.1.3数据逻辑层.............................................314.1.4应用管理层.............................................434.2EPC信息服务(EPCIS)模块.......................................454.2.1EPC信息服务平台的组成..................................464.2.2EPCIS模块的实现.........................