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【6h】

RFID路径数据聚类分析与频繁模式挖掘

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摘要

1 引言

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究目的和意义

1.4 本文的主要工作及组织结构

2 RFID技术与智能超市

2.1 智能超市的概念与工作原理

2.2 RFID技术的主要应用

2.3 智能超市中的RFID路径数据

2.3.1 RFID路径数据的产生

2.3.2 智能超市中RFID路径数据的特点

2.3.3 RFID路径数据在超市和供应链中的区别

2.4 RFID路径信息获取

2.5 RFID路径信息压缩

2.6 小结

3 RFID路径相似性度量

3.1 常见的几种路径相似性度量方法

3.2 位置的相似性度量

3.3 时间相似性度量

3.4 位置-时间相似性度量

3.4.1 RFID路径的相关定义

3.4.2 基于位图的位置相似度度量

3.5 RFID路径相似度计算

3.6 小结

4 RFID路径的聚类

4.1 微簇和宏簇的概念

4.2 Multi-granularity时间滑动窗口模型

4.3 RFID路径聚类算法的基本框架

4.3.1 在线层聚类算法设计

4.3.2 离线层聚类算法设计

4.4 小结

5 RFID路径数据频繁模式挖掘

5.1 问题的提出及相关定义

5.2 RFID数据流的滑动窗口模型

5.3 滑动窗口频繁闭路径挖掘算法

5.3.1 TCFP-Tree结构

5.3.2 TCFP-Tree算法

5.3.3 TCFP-Tree的更新

5.3.4 基于TCFP-Tree的top-K闭合路径挖掘

5.4 小结

6 实验分析

6.1 实验环境与实验数据集

6.2 RFID数据的有效压缩

6.3 MTSWCluster算法实验

6.3 TCFP-Tree Mining算法实验

6.4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

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摘要

RFID(RadioFrequencyIdentification)无线射频识别,是一种非接触自动识别和数据获取技术,目前,已经广泛应用于智能超市、供应链、图书管理、车辆管理等领域。RFID应用系统中会产生海量数据,而RFID路径数据是指贴有RFID标签的物体在移动的过程中产生的数据,从这些海量路径数据中挖掘出有价值的信息,对用户了解物品的移动规律和趋势,辅助相关业务安排与调整,发现异常移动等应用方面显得非常重要。在现有研究RFID数据挖掘方法的基础上,本文主要对RIFD路径相似性度量、RFID路径数据聚类、RFID频繁路径挖掘等方面做了深入的研究。  针对RFID智能超市中的路径数据进行研究,实现了智能超市中RFID路径数据的获取,以路径的EPC作为键值按照时间相关性来整合路径信息,将整理后的路径数据分别从地点和时间维度上进行压缩,从而节省了存储空间。  在RFID路径聚类方面,路径相似性计算是聚类算法的基础,本文利用位图技术,分别从RFID路径的地点和时间属性两方面计算其路径相似度。根据RFID路径数据具有数据流的特性,提出基于多粒度的时间滑窗聚类算法MTSWClustering(Multi-granularit-yTimeSlidingWindowClustering)。此算法采用时间滑动窗口模型,按照时间粒度的不同将算法分为在线层和离线层。在线层算法按照RFID路径事件类型进行微聚类,离线层对在线层的聚类结果按照其相似度进行宏聚类。  在RFID频繁路径挖掘方面,提出一种RFID路径数据流滑动窗口的top-k闭路径挖掘算法TCFP-TreeMining(Top-kClosedFrequentPathMining)算法,设计了TCFP-Tree来存储滑动窗口中的概要数据及发现的候选闭路径。算法采用深度优先搜索的方式进行闭路径模式挖掘,在挖掘的过程中,采用项集合并和前缀模式跳过等技术来提高挖掘效率,动态的调整挖掘阈值和剪枝阈值,结合哈希结构进行闭合路径的判别,有效地实现了滑动窗口top-k闭路径挖掘。  本文使用的RFIDTango系统,能够模拟智能超市情景,产生RFID路径数据供算法使用。通过实验验证了MTSWClustering算法和TCFP-TreeMining算法都适用于RFID路径数据,实验结果表明,两种算法都能够有效的节省时间和空间资源。

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