RFID （ radio frequency identification）技術(shù)，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)。本文提出一種基于粒子濾波的RFID數(shù)據(jù)清洗方法RPFC（RFID-Particle Filter Cleaning），將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為平滑的關(guān)于標(biāo)簽位置的概率數(shù)據(jù)流，具有較高的靈敏性，將更好地適用于移動(dòng)標(biāo)簽。

1 粒子濾波技術(shù)

粒子濾波技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)貝葉斯過(guò)濾的新型的跟蹤算法，能有效地處理非線性、非高斯跟蹤問(wèn)題，可以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的重疊和遮擋情況，且能同時(shí)跟蹤多目標(biāo)，因此多被應(yīng)用在GPS跟蹤等物體跟蹤、人員跟蹤方面。在RFID應(yīng)用中，閱讀器讀數(shù)實(shí)際上是對(duì)標(biāo)簽位置進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤的帶有非確定性語(yǔ)義的不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)流，RPFC就是基于上述兩點(diǎn)提出的，用非確定性策略對(duì)RFID數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗。

2 RPFC非確定性清洗框架

針對(duì)RFID數(shù)據(jù)的不可靠性和語(yǔ)義非確定性問(wèn)題，本文提出RPFC非確定性清洗框架， RPFC非確定性數(shù)據(jù)清洗分為語(yǔ)義清洗和誤讀清洗兩部分。語(yǔ)義清洗主要解決RFID原始數(shù)據(jù)語(yǔ)義非確定性問(wèn)題，通過(guò)清洗獲得有效的概率值來(lái)表達(dá)RFID數(shù)據(jù)的非確定性。誤讀清洗主要解決閱讀器消極讀、積極讀問(wèn)題，最終為上層應(yīng)用提供一張“非確定性”的“干凈”的數(shù)據(jù)表。

2.1 原始數(shù)據(jù)語(yǔ)義清洗

RFID原始數(shù)據(jù)存在語(yǔ)義非確定性，但是原始數(shù)據(jù)描述卻未將這種非確定性表達(dá)出來(lái)，在一定程度上不能反映應(yīng)用的真實(shí)情況，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文對(duì)RFID原始數(shù)據(jù)進(jìn)行語(yǔ)義清洗。

2.1.1 原始數(shù)據(jù)語(yǔ)義清洗目標(biāo)

原始數(shù)據(jù)三元組描述形式型如，其中R代表閱讀器的標(biāo)識(shí)，O 代表被探測(cè)標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)，T代表閱讀器R探測(cè)到標(biāo)簽O的時(shí)刻。

RPFC方法經(jīng)過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)語(yǔ)義清洗，將原始讀數(shù)中的閱讀器標(biāo)識(shí)R轉(zhuǎn)化為標(biāo)簽O具體的應(yīng)用位置信息L，并且引入概率維P表示標(biāo)簽O處于具體應(yīng)用位置L的可能性，數(shù)據(jù)表示由三元組形式變?yōu)樗脑M形式。

2.1.2 原始數(shù)據(jù)語(yǔ)義清洗策略

RPFC方法，依據(jù)粒子濾波過(guò)程，采用加權(quán)的粒子集跟蹤標(biāo)簽位置狀態(tài)的變化，得到關(guān)于標(biāo)簽位置的概率分布，即獲得RFID數(shù)據(jù)的非確定性表示，實(shí)現(xiàn)對(duì)原始數(shù)據(jù)的語(yǔ)義清洗。RPFC方法具體的語(yǔ)義清洗策略如下：

第一步：RPFC采樣，根據(jù)t-1時(shí)刻的標(biāo)簽的位置分布狀態(tài)、粒子位置轉(zhuǎn)換模型p（Lt|Lt-1）和粒子運(yùn)動(dòng)模式模型p（mt|et-1，factort-1），產(chǎn)生新的粒子集St={Lit， wit |i=1，2，…，N}，其中N是粒子集中粒子的數(shù)目且wit=1/N。

第二步：RPFC重要性采樣，當(dāng)閱讀器產(chǎn)生讀數(shù)時(shí)，根據(jù)新的讀數(shù)中T一項(xiàng)計(jì)算粒子集中粒子在T時(shí)刻的圖上位置，并按照粒子觀測(cè)模型p（zt| Lit）給粒子集中的粒子賦權(quán)值。

第三步：RPFC重采樣，依據(jù)第二步得到每個(gè)位置處的粒子數(shù)及每個(gè)粒子的權(quán)值，以及貝葉斯公式（如（1）式）計(jì)算標(biāo)簽的概率分布，并按其比例進(jìn)行重采樣得到新的粒子集位置分布，由直線勻速運(yùn)動(dòng)公式獲得粒子的運(yùn)動(dòng)模式，然后設(shè)置t=t+1，轉(zhuǎn)第一步。假設(shè)經(jīng)計(jì)算，粒子分布在NL個(gè)位置，每個(gè)位子Li處的粒子數(shù)為Ni，其中第j個(gè)粒子的權(quán)值是wjt且與同位置的其它粒子權(quán)值相等，則標(biāo)簽位置概率分布P（Lit|zt）的計(jì)算公式如（2）式。

2.2 誤讀清洗

RFID閱讀器讀數(shù)具有不可靠性，主要表現(xiàn)為消極讀、積極讀和冗余讀，RPFC方法針對(duì)閱讀器消極讀和積極讀兩種不同類(lèi)型的誤讀，采用不同的策略進(jìn)行非確定性清洗。

3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及數(shù)據(jù)分析

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.2 準(zhǔn)確率

為確定RFID數(shù)據(jù)流的清洗效果，我們定義：準(zhǔn)確率 ACC=清洗后結(jié)果和真實(shí)值相等的數(shù)據(jù)/N個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)。

從圖3中可以看出，本文提出的RPFC方法利用單個(gè)標(biāo)簽移動(dòng)路徑上閱讀器間的相鄰關(guān)系對(duì)相鄰閱讀器的消極數(shù)據(jù)進(jìn)行填補(bǔ)，即使某一個(gè)閱讀器在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)讀取率都很低也能通過(guò)其它閱讀器讀數(shù)將這個(gè)消極讀數(shù)填補(bǔ)上，而且?guī)缀醪辉黾臃e極讀，把誤差限制在一個(gè)很小的范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文深入研究了RFID數(shù)據(jù)清洗技術(shù)，主要做了以下工作：

（1）a提出了一種基于粒子過(guò)濾的RFID數(shù)據(jù)清洗框架――RPFC。利用抽象粒子模擬移動(dòng)標(biāo)簽的實(shí)際運(yùn)動(dòng)，得到關(guān)于標(biāo)簽的位置狀態(tài)，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為平滑的關(guān)于標(biāo)簽位置的非確定性的數(shù)據(jù)流。在RPFC中提出了非確定性清洗策略進(jìn)行RFID數(shù)據(jù)流的清洗，最終形成一張“干凈”的數(shù)據(jù)表。

（2）本文在研究了RFID移動(dòng)標(biāo)簽特性，提出了準(zhǔn)確率來(lái)衡量標(biāo)簽的清洗效果。

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