基于光电传感的盐雾环境下RFID性能测试和标签去雾研究

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近年,5G开始进入到人们的日常生活当中。而伴随着5G的飞速发展,物联网产业作为实现人物互联,推动科技发展的重要部分,也越来越被人们所熟知。而作为物联网产业的核心技术—RFID,则成为了近年来的各个国家科学研究的重点方向。尤其是在超高频RFID(UHF RFID)方向,因为其测量精度高、识读距离远的特点,被广泛应用于物流行业、智能交通系统领域。随着UHF RFID应用范围越来越广泛,其易受到周围环境的干扰的缺点也逐渐被认识。当UHF RFID标签接触或靠近某些物体时(例如高导电性液体或金属物质)会严重降低天线辐射效率,缩短读取距离,影响RFID系统的动态识读性能。因此,研究特殊环境下UHF RFID动态识读性能具有非常重要的意义。针对盐雾环境对UHF RFID动态识读性能的影响以及标签图像存在模糊的问题,本研究提出将UHF RFID和光电传感器相结合,利用激光测距技术、半物理仿真技术以及RFID测试技术,模拟半物理盐雾环境下盐雾浓度由低到高的渐进过程,利用激光测距仪测量标签的识读距离,最后,将盐雾浓度和读取距离进行函数拟合,通过多标签数据的采集与分析,验证了该拟合函数的正确性,又通过误差分析验证了该拟合函数具有一定的可行性。另外,基于盐雾环境下标签图像存在模糊的现象,分析得知盐雾环境下RFID标签图像存在大量白亮光像素的特点,本文将亮通道先验与暗通道先验相结合,研究了将极端通道先验算法运用于图像去雾的可行性,提出了将极端通道先验运用于标签图像去雾的算法,借助先进图像处理算法等人工智能手段有效的解决了图像去雾以及RFID系统性能测试保障问题。本文的主要研究内容如下:1.设计和搭建了盐雾环境实验系统。介绍了构建盐雾环境实验系统的设计思路,对RFID半物理测试硬件系统以及软件系统进行相关的阐述,介绍了软件系统的工作流程和硬件系统的各个组成部分。最后,通过实验验证实现软硬件系统的联调联试可行性和系统具有动态测试UHF RFID标签性能的可行性。2.建立了盐雾浓度和UHF RFID标签读取距离的拟合函数关系。分析了电磁波在盐雾环境中的传导过程,推导了盐雾环境下UHF RFID标签识读的最大距离。接着,介绍了UHF RFID识别性能实验的方法与步骤,在此基础上进行盐雾环境下UHF RFID单标签读取实验,并将单标签实验数据进行函数拟合处理,得出有关盐雾浓度和UHF RFID标签读取距离的拟合函数表达式,通过误差分析和对比仿真结果,验证拟合函数的可行性,最后进行盐雾环境下UHF RFID多标签读取实验,通过多标签实验数据的采集与分析,验证了该拟合函数的正确性,已完成基于盐雾环境的UHF RFID识别性能的研究。3.基于极端通道先验(ECP)运用于图像去雾的理论,提出了将ECP运用于标签图像去雾的算法。该算法分别利用亮通道先验(BCP)和暗通道先验(DCP)对明亮像素区域和暗区域的透射率进行估算,再带入估算的大气光强,以此构成整张图像的总体透射率,实现标签图像的去雾复原。在研究中,研究对象为盐雾环境下UHF RFID标签,通过理论分析与仿真、系统设计与搭建和实验验证,论证了盐雾环境对UHF RFID标签识读性能的相关影响,并结合图像处理等相关知识,针对盐雾环境下标签图像存在模糊的问题,提出了将极端通道先验运用于标签图像去雾的算法,实验结果证明该算法具有很好的去雾效果。
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