基于自适应二进制分裂的多分辨率分块RFID标签防碰撞方法技术

本发明专利技术公开了一种基于自适应二进制分裂的多分辨率分块RFID标签防碰撞方法，该方法在识别过程中根据阅读器IDs和帧号是否匹配对标签进行分块识别，避免了滞留标签与迁入标签之间的碰撞。新算法采用比特时隙机制消除了大量空闲周期，同时采用时隙退避技术对滞留标签进行识别，即四个标签在同一周期内应答，缩短了滞留标签的识别时延。最后，新算法采用改进的自适应二进制分裂算法对迁入标签进行识别，减少了大量可避免的确定的碰撞周期。新算法大幅度地提高识别速率，缩短了识别时延，节省了系统资源，并且识别率高达100％，具有一定创新性和广泛应用性。

【技术实现步骤摘要】
基于自适应二进制分裂的多分辨率分块RFID标签防碰撞方法
本专利技术涉及无线射频识别系统领域，更具体地，涉及一种基于自适应二进制分裂的多分辨率分块RFID标签防碰撞方法。
技术介绍
RFID是一种利用无线获取数据的自动识别系统，包括阅读器和标签两大部分。阅读器向通信范围内的标签发送查询指令，若多个标签同时响应，则造成应答信号相互干扰，阅读器识别失败，这种情况就是标签碰撞。为保证阅读器能够正确、快速地识别工作域内的标签，RFID系统必须采用有效的防碰撞算法来减少标签之间的碰撞。标签防碰撞算法主要分为两大类：基于ALOHA的方法和基于树的方法，前者属于随机型算法，而后者属于确定型算法。然而，由于基于树的算法能够保证100％的标签识别率，这类算法成为防碰撞领域内的研究热点。经典的基于树的算法有自适应二进制分裂算法，单分辨率分块自适应二进制分裂算法等。自适应二进制分裂算法采用二进制分裂的方法处理碰撞标签，并保存每个标签的识别顺序。它能够防止滞留标签相互之间发生碰撞，但是无法避免迁入标签与滞留标签之间的碰撞。因此，自适应二进制分裂法的系统吞吐率并不是很高。单分辨率分块自适应二进制分裂法为自适应二进制分裂法一种改进方法，它引入了分块方法，将滞留标签与迁入标签分开进行始别。该方法能够避免滞留标签与直流标签，以及滞留标签与迁入标签之间的相互碰撞，但是没有充分利用离去标签所空出的周期，浪费了系统资源，因此其识别效率也并非很高。另外，该算法根据问询阅读器的IDs是否匹配来分辨标签，容易导致标签漏读。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术公开了一种基于自适应二进制分裂的多分辨率分块RFID标签防碰撞方法。该方法在识别过程中根据阅读器IDs和帧号是否匹配对标签进行分块识别，避免了滞留标签与迁入标签之间的碰撞。本专利技术采用比特时隙机制消除了大量空闲周期，同时采用时隙退避技术对滞留标签进行识别，即四个标签可在同一周期内应答，缩短了滞留标签的识别时延。最后，本专利技术采用改进的自适应二进制分裂算法对迁入标签进行识别，减少了大量可避免的确定的碰撞周期新算法大幅度地提高识别速率，缩短了识别时延，节省了系统资源，并且识别率高达100％。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种基于自适应二进制分裂的多分辨率分块RFID标签防碰撞方法，包括以下步骤：1)阅读器按照单分辨率分块自适应二进制分裂法SRB进行初始化，并向标签发送开始指令；其通信范围内的标签根据该指令确定自身类型，然后按照SRB的方法进行初始化；2)标签采用比特时隙机制进行应答，阅读器则根据应答情况统计有效应答周期数目，并调整上一帧存储的IDs序列，终止时隙计数器TSC和扩展终止时隙TSCEXT，然后将接收到的序列反馈给标签；标签则根据反馈序列重新调整分配时隙计数器ASC值，记录滞留标签中最大的ASC值，赋给TSC；3)滞留标签采用时隙退避方法进行应答，向阅读器发送其IDs；阅读器根据应答情况识别这些标签；4)迁入标签按照改进的自适应二进制分裂法进行应答，当某个周期只有一个标签应答时，阅读器识别该标签，保存其IDs；5)阅读器判断进程时隙计数器PSC是否大于TSC，若PSC>TSC，则标签已被识别全部，阅读器发送终止指令，否则，继续识别。步骤1)的单分辨率分块自适应二进制分裂法是一种分块算法，是根据标签上一次被识别时所保存的阅读器IDs是否与当前阅读器IDs相匹配，将标签区分为滞留标签和迁入标签，然后对两类标签分阶段进行识别。步骤1)所述的开始指令包含阅读器IDs，TSC，TSCEXT以及当前帧号。进一步的，所述的标签类型的确定方法是：标签根据自身最近一次被识别的帧号以及对应的阅读器IDs是否分别与当前的帧号和阅读器IDs相同进行归类，若相同，则为滞留标签，否则为迁入标签。步骤2)所述的比特时隙机制是一种将每个标签中的一个比特当作一个时隙的方法，其原理是标签根据ASC值重新生成一段L比特的伪序列，其中第t比特为1，其它的全为0，L是标签IDs长度，t为ASC除以L的余数，然后将该序列发送给阅读器。每一周期仅限ASC值为PSC×L～(PSC+1)×L-1的标签应答。进一步的，所述的标签ASC值的调整方法如下：在每一次伪序列应答后，标签用时钟时隙计数器CSC统计阅读器的反馈序列中有效位数，有效位是指非0位，并且第i个有效位对应的标签，即ASC值等于PSC×L+i–1的标签，将ASC值设定为CSC-1。期间，若PSC×L+i–1等于TSC，则TSC更新为CSC-1。步骤3)所述的时隙退避方法是：两组标签在同一个周期内向阅读器发送其IDs，其中第二组标签需要等待一个退避时隙T0后才开始发送IDs。进一步的，所述的阅读器识别滞留标签的方法如下：若阅读器在某一周期开始时就检测到信号发生碰撞，却碰撞时间持续了T+T0，其中T为传送完整标签IDs所需时间，阅读器则识别四个标签，即ASC等于PSC，PSC+1，PSC+2和PSC+3的标签；若信号碰撞持续了T时间并且接下来的T0时间内信号可读，阅读器则识别三个标签，即ASC等于PSC，PSC+1和PSC+2的标签；若信号碰撞持续了T时间并且接下来的T0时间内无应答信号。阅读器则识别两个标签，即ASC等于PSC和PSC+1的标签；若应答信号在该周期开始时就为可读，阅读器则识别一个标签，即ASC等于PSC的标签。步骤4)所述的改进的自适应二进制分裂法是自适应二进制分裂法的一种变种算法，与自适应二进制分裂法不同之处在于：将某碰撞标签集进行分裂成两个子集，若所产生的第一个子集为空，算法则跳过另一标签集的应答，并直接对这一集合进行分裂。所述的自适应二进制分裂方法是一种经典的标签防碰撞方法，其原理是通过不断地将碰撞标签集分裂成两个子集来保证一个周期内至多有一个标签应答，并保存了每个标签的识别顺序。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术根据问询阅读器IDs和帧号是否匹配来对标签进行分类，保证了算法100％的标签识别率。(2)本专利技术采用比特时隙机制对标签进行扫描，剔除了大量空闲周期。(3)本专利技术采用时隙退避机制对滞留标签进行识别，进一步缩短了滞留标签的识别时延。(4)本专利技术对自适应二进制分裂算法进行了改进，然后采用改进的方法完成对迁入标签的识别，减少了大量确定的可避免的碰撞周期，进一步缩短了总识别时延。综上，本专利技术充分利用了现有防碰撞法的优点，并结合比特时隙机制和时隙退避方法的优点，大大提高了识别速率，并且识别时延短，标签识别率高，非常适用于具有一定的标签滞留率的RFID应用中。附图说明图1为本专利技术的步骤流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。本专利技术要求阅读器(标签)维持三个计数器，即终止时隙计数器TSC(分配时隙计数器ASC)，进程时隙计数器PSC和时钟时隙计数器CSC。如图1所示，通过控制三个计数器，本专利技术实现了阅读器与标签之间有序地通信，具体实施步骤如下：(1)阅读器初始化：阅读器根据上一帧迁入标签的数目估计这一帧迁入标签数目，得出扩展终止时隙TSCEXT，将PSC清零，然后向标签发送含有TSC、TSCEXT、阅读器IDs(rRID)以及当前帧号(CurF)的开始指令。(2)标签初始本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自适应二进制分裂的多分辨率分块RFID标签防碰撞方法，其特征在于，包括以下步骤：1)阅读器按照单分辨率分块自适应二进制分裂法SRB进行初始化，并向标签发送开始指令；其通信范围内的标签根据该指令确定自身类型，然后按照SRB的方法进行初始化；2)标签采用比特时隙机制进行应答，阅读器则根据应答情况统计有效应答周期数目，并调整上一帧存储的IDs序列，终止时隙计数器TSC和扩展终止时隙TSCEXT，然后将接收到的序列反馈给标签；标签则根据反馈序列重新调整分配时隙计数器ASC值，记录滞留标签中最大的ASC值，赋给TSC；3)滞留标签采用时隙退避方法进行应答，向阅读器发送其IDs；阅读器根据应答情况识别这些标签；4)迁入标签按照改进的自适应二进制分裂法进行应答，当某个周期只有一个标签应答时，阅读器识别该标签，保存其IDs；5)阅读器判断进程时隙计数器PSC是否大于TSC，若PSC>TSC，则标签已被识别全部，阅读器发送终止指令，否则，继续识别。

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应二进制分裂的多分辨率分块RFID标签防碰撞方法，其特征在于，包括以下步骤：1)阅读器按照单分辨率分块自适应二进制分裂法SRB进行初始化，并向标签发送开始指令；其通信范围内的标签根据该指令确定自身类型，然后按照SRB的方法进行初始化；其中标签类型的确定方法是：标签根据自身最近一次被识别的帧号以及对应的阅读器IDs是否分别与当前的帧号和阅读器IDs相同进行归类，若相同，则为滞留标签，否则为迁入标签2)标签采用比特时隙机制进行应答，阅读器则根据应答情况统计有效应答周期数目，并调整上一帧存储的IDs序列，终止时隙计数器TSC和扩展终止时隙TSCEXT，然后将接收到的序列反馈给标签；标签则根据反馈序列重新调整分配时隙计数器ASC值，记录滞留标签中最大的ASC值，赋给TSC；3)滞留标签采用时隙退避方法进行应答，向阅读器发送其IDs；阅读器根据应答情况识别这些标签；4)迁入标签按照改进的自适应二进制分裂法进行应答，当某个周期只有一个标签应答时，阅读器识别该标签，保存其IDs；5)阅读器判断进程时隙计数器PSC是否大于TSC，若PSC>TSC，则标签已被识别全部，阅读器发送终止指令，否则，继续识别。2.根据权利要求1所述的基于自适应二进制分裂的多分辨率分块RFID标签防碰撞方法，其特征在于，步骤1)单分辨率分块自适应二进制分裂法是一种分块方法，是根据标签上一次识别过程中所保存的阅读器IDs是否与当前阅读器IDs相匹配，将标签区分为滞留标签和迁入标签，然后对两类标签分阶段进行识别。3.根据权利要求1所述的基于自适应二进制分裂的多分辨率分块RFID标签防碰撞方法，其特征在于，步骤1)阅读器发送的开始指令包含阅读器IDs，终止时隙计数器TSC，扩展终止时隙TSCEXT以及当前帧号。4.根据权利要求1所述的基于自适应二进制分裂的多分辨率分块RFID标签防碰撞方法，其特征在于，步骤2)中比特时隙机制是一种将每个标签中的一个比特当作一个时隙的方法，是标签根据ASC值重新生成一段L比特的伪序...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄以华，陈小若，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44