用于RFID系统的后验概率的标签冲突解决方法。该方法的RFID系统是由一个阅读器和其覆盖范围内的多个标签组成，阅读器先发出帧长查询命令，在标签接到命令后执行相应的操作。标签具有初始态、准备态、ID发送态、数据处理态和静默态五个状态，标签会根据当前时隙状态通过计数器执行状态转换，同时阅读器根据每帧中前三个时隙的状态调整帧长，避免帧时隙中出现过多空时隙和冲突时隙，以此来避免大规模标签间的冲突，同时可以减少捕获效应对识别效率的影响。将本发明专利技术应用RFID多标签的冲突可以有效解决RFID通信系统中多标签冲突问题，提高系统对标签的识别效率。
Tag conflict resolution method for posterior probability of RFID system
Tag conflict resolution method for posterior probability of RFID system. The RFID system of this method consists of a reader and multiple tags in its coverage. The reader first issues the frame length query command and performs the corresponding operation after the tag receives the command. Label is the initial state, prepare five state state and ID state, data processing and transmitting state silence state, according to the current state of the label will slot through the counter execution state transition at the same time, according to the reader in each frame before the three slot adjust the frame length, to avoid too many empty slots and collision slots in the frame slot, in order to to avoid the conflict between the number of tags, and can reduce the impact of capture effect on recognition efficiency. The invention can effectively solve the multi label conflict problem in the RFID communication system by applying the RFID multi label conflict, thereby improving the identification efficiency of the system to the label.
【技术实现步骤摘要】
用于RFID系统的后验概率的标签冲突解决方法
本专利技术涉及后验概率的标签冲突解决方法，特别可用于RFID通信系统中多标签冲突问题，通过时隙状态改变帧长，以使RFID对标签的识别效率达到最大。技术背景RFID技术是物联网中的关键技术之一，具有识别效率高的优点。RFID系统工作时，可能会遇到有多个标签同时处于阅读器的工作范围内，为提高识别效率，阅读器通常需要一次识别多个标签。由于多标签识别一般采用共享的无线信道与阅读器进行通信，当有两个或两个以上的标签占用信道时，就会导致冲突。当然，两个或两个以上的标签并不一定必然导致冲突。由于标签距离阅读器远近不一，发射的信号有强有弱，信号较强的标签会被阅读器识别，而信号较弱的标签则或被阅读器忽略，这种现象称为捕获效应。由于捕获效应在RFID系统中也是实际存在的，因此在解决标签间冲突的同时也要解决捕获效应对识别标签带来的影响。目前，RFID标签间冲突的仲裁方法可分为二进制树方法和ALOHA类方法。其中二进制树方法识别标签所需时间较长，识别效率不高，而ALOHA类方法识别效率较高。传统ALOHA方法一般需要确定帧长。确定帧长需要通过估计标签数来确定帧长，但其复杂度较高。同时在大规模标签识别环境下，标签数远大于初始帧长，可能会出现空时隙数的观测值为零的情况，会导致标签估计结果不太准确而影响标签识别效率。EPCC1Gen2的Q方法也是ALOHA类方法，该方法采用自适应方式来调节帧长，但它需要阅读器不断重复发送命令去改变帧长，致使发送命令过多，而且在大规模标签识别环境下，发生捕获效应是一种普遍现象，而传统帧长估计方法和Q方法并未考虑捕获效应对标签识别效率的影响。我们在动态帧时隙ALOHA协议中，采用后验概率的标签冲突解决方法，该方法可根据帧时隙内前三个时隙的状态情况，调整帧长大小，减少了命令的反复发送情况，避免了估计的复杂度，同时可以减少捕获效应对识别效率的影响，确保阅读器的识别效率较大。当在阅读大规模标签时，提高了标签的识别效率。
技术实现思路
针对上述现状和问题，我们专利技术了用于RFID系统的后验概率的标签冲突解决方法,它能根据帧内前三个时隙的状态情况，不断调整帧长大小，从而确定帧长，提高了对标签的识别效率，减少内存资源的浪费。同时由于帧长的调整，也避免了捕获效应对识别效率的影响，使得对标签的识别更为准确。当同时识别多个标签时，避免了标签冲突的发生。本专利技术是通过如下技术方案解决上述技术问题的。1.用于RFID系统的后验概率的标签冲突解决方法，其特征在于该方法的RFID系统是由一个阅读器和多个标签构成，阅读器发出相关命令，标签接收到相应命令后执行相应的操作，具体方法是：①把一个阅读器和多个标签进行一次完整的通信识别过程所用的时间设定一个周期，其中一个完整的周期可分为以下四个阶段：a、初始：阅读器先发送一段含有能量的连续载波信号以激活范围内的所有标签，同时发出查询命令；b、发送ID信息：标签向阅读器发送ID信息，假如有超过两个的标签或者无标签发送ID信息，则立即执行冲突命令，否则进行数据处理阶段；c、数据处理：仅有一个标签向阅读器发送ID信息，阅读器接收到后会发送一个成功命令返回给标签，当标签接收到命令后会与阅读器进行数据交换；d、结束：所有标签的数据都与阅读器交换完毕。②阅读器识别一组标签的时间定义为一个周期，一个周期又分为若干帧，每个帧又分为若干个时隙，根据每个时隙内，标签与阅读器的通信情况，时隙种类可分为以下三种类型：a、成功时隙：该时隙内只有1个标签发送ID信息；b、空时隙：该时隙内没有标签发送ID信息；c、冲突时隙：该时隙内有2个以上标签发送ID信息。③根据于阅读器与标签的数据通信状态，可将标签分为以下四种状态：a、初始态：阅读器并未激活标签；b、准备态：阅读器发送载波信号激活标签；c、ID发送态：标签向阅读器发送ID信息；d、数据处理态：标签与阅读器进行数据交换；e、静默态：标签已经在一个阅读周期内与阅读器完成了数据交换。④每一个标签都有一个产生随机数的计数器，通过它实现后验概率方法来避免标签间冲突；计数器为0时则标签向阅读器发送ID信息，这里用COUNTER表示。⑤用于RFID系统的后验概率的多标签冲突解决方法步骤如下：a、初始时，阅读器发送一个含有能量载波的帧长L查询命令，以激活覆盖范围内的所有标签；b、被激活的标签的计数器COUNTER会在0~L-1的范围内随机产生一个数值，标签进入准备态；c、在接收到阅读器发送的时隙开始命令后，判断进入准备态标签的计数器是否为0，若COUNTER=0，则准备态的标签向阅读器发送ID信息，标签由准备态变为ID发送态；若COUNTER不为0，那么这个时隙结束，所有标签COUNTER的数值将自减1，系统进入下一时隙，并在下个时隙开始时这些标签仍处于准备态，或者当再次收到帧长查询命令后，标签计数器COUNTER清零后将再次产生0-L-1内的随机数，标签进入准备态；d、根据ID发送态标签情况可以从以下三方面说明：1)标签向阅读器发送其ID1信息后，阅读器阅读后会发送含有ID2信息的ACK命令，若ID1信息与ID2信息完全相同，则标签识别成功，表明当前时隙为成功时隙，则阅读器的成功时隙计数器C1将自加1来更新数值。这个标签由ID发送态进入静默态。若ID1信息与ID2信息不相同，则标签无法识别成功，表明当前时隙为冲突时隙，则阅读器的冲突时隙计数器Ck将自加1来更新数值。这些冲突标签将回到初始态，当再次收到帧长查询命令后，则标签计数器COUNTER将重新产生0-L-1内的随机数，进入准备态，否则还处于初始态。若标签无ID信息发送给阅读器，则表明当前时隙为空时隙，阅读器的空时隙计数器C0将自加1来更新数值；e、阅读器在识别标签过程中，会对每帧中前三个时隙进行判断，通过前三个时隙的状态来调整帧长的大小，使帧长达到最优，以此来提高标签识别效率，避免时隙资源浪费，具体有以下几个方面：1)若前三个时隙全为空时隙，说明帧长过长，此时帧长减半，阅读器重新发送帧长查询命令；2)若前三个时隙无空时隙，说明帧长过短，此时帧长加倍，阅读器重新发送帧长查询命令；3)若阅读器总计数器数值和等于帧长，同时空时隙计数器C0的数值也等于帧长，则阅读周期结束。本专利技术至少有以下优点：①确定帧长占用硬件资源少后验概率的标签冲突解决方法通过不断调整帧长的大小来确定帧长，减少了由于帧长过长或者过短导致的空时隙数或冲突时隙数，节省了硬件内存资源。②提高了标签识别效率若帧长过长会导致空闲时隙增多，帧长过短会使冲突时隙过多，以上情况都会使识别效率降低，而本专利技术通过不断改变帧长，使帧长在识别标签时得到优化，从而提高多标签识别效率。同时也使得阅读器减少了搜索次数，这大大节省了识别标签时间。③适用于大规模标签识别环境在实际的RFID系统中，可能会有大量的标签需要被快速识别，但在大规模标签识别环境下标签数远大于初始帧长，可能会出现空时隙不存在情况，这就需要去及时调整帧长来避免标签间的冲突，而本专利技术就可以很好的解决这一问题。本专利技术在阅读器识别标签过程中，会对每帧中前三个时隙进行判断，通过前三个时隙的状态来不断调整帧长的大小，使帧长达得到优化，避免标签间产生冲突。下面结合说明书附图对本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于RFID系统的后验概率的标签冲突解决方法，其特征在于该方法的RFID系统是由一个阅读器和多个标签构成，阅读器发出相关命令，标签接收到相应命令后执行相应的操作，具体方法是：①把一个阅读器和多个标签进行一次完整的通信识别过程所用的时间设定一个周期，其中一个完整的周期可分为以下四个阶段：a、初始：阅读器先发送一段含有能量的连续载波信号以激活范围内的所有标签，同时发出查询命令；b、发送ID信息：标签向阅读器发送ID信息，假如有超过两个的标签或者无标签发送ID信息，则立即执行冲突命令，否则进行数据处理阶段；c、数据处理：仅有一个标签向阅读器发送ID信息，阅读器接收到后会发送一个成功命令返回给标签，当标签接收到命令后会与阅读器进行数据交换；d、结束：所有标签的数据都与阅读器交换完毕。②阅读器识别一组标签的时间定义为一个周期，一个周期又分为若干帧，每个帧又分为若干个时隙，根据每个时隙内，标签与阅读器的通信情况，时隙种类可分为以下三种类型：a、成功时隙：该时隙内只有1个标签发送ID信息；b、空时隙：该时隙内没有标签发送ID信息；c、冲突时隙：该时隙内有2个以上标签发送ID信息。③根据于阅读器与标签的数据通信状态，可将标签分为以下四种状态：a、初始态：阅读器并未激活标签；b、准备态：阅读器发送载波信号激活标签；c、ID发送态：标签向阅读器发送ID信息；d、数据处理态：标签与阅读器进行数据交换；e、静默态：标签已经在一个阅读周期内与阅读器完成了数据交换。④每一个标签都有一个产生随机数的计数器，通过它实现后验概率方法来避免标签间冲突；计数器为0时则标签向阅读器发送ID信息，这里用COUNTER表示。⑤用于RFID系统的后验概率的多标签冲突解决方法步骤如下：a、初始时，阅读器发送一个含有能量载波的帧长L查询命令，以激活覆盖范围内的所有标签；b、被激活的标签的计数器COUNTER会在0~L‑1的范围内随机产生一个数值，标签进入准备态；c、在接收到阅读器发送的时隙开始命令后，判断进入准备态标签的计数器是否为0，若COUNTER=0，则准备态的标签向阅读器发送ID信息，标签由准备态变为ID发送态；若COUNTER不为0，那么这个时隙结束，所有标签COUNTER的数值将自减1，系统进入下一时隙，并在下个时隙开始时这些标签仍处于准备态，或者当再次收到帧长查询命令后，标签计数器COUNTER清零后将再次产生0‑L‑1内的随机数，标签进入准备态；d、根据ID发送态标签情况可以从以下三方面说明：1) 标签向阅读器发送其ID1信息后，阅读器阅读后会发送含有ID2信息的ACK命令，若ID1信息与ID2信息完全相同，则标签识别成功，表明当前时隙为成功时隙，则阅读器的成功时隙计数器C1将自加1来更新数值。同时这个标签由ID发送态进入静默态；2) 若ID1信息与ID2信息不相同，则标签无法识别成功，表明当前时隙为冲突时隙，则阅读器的冲突时隙计数器Ck将自加1来更新数值。这些冲突标签将回到初始态，当再次收到帧长查询命令后，则标签计数器COUNTER将重新产生0‑L‑1内的随机数，进入准备态，否则还处于初始态；3) 若标签无ID信息发送给阅读器，则表明当前时隙为空时隙，阅读器的空时隙计数器C0将自加1来更新数值；e、阅读器在识别标签过程中，会对每帧中前三个时隙进行判断，通过前三个时隙的状态来不断调整帧长的大小，使帧长达到最优，以此来提高标签识别效率，避免时隙资源浪费，具体有以下几个方面：1) 若前三个时隙全为空时隙，说明帧长过长，此时帧长减半，阅读器重新发送帧长查询命令；2) 若前三个时隙无空时隙，说明帧长过短，此时帧长加倍，阅读器重新发送帧长查询命令；3) 若阅读器总计数器数值等于帧长，同时空时隙计数器C0的数值也等于帧长，则阅读周期结束。...
【技术特征摘要】
1.用于RFID系统的后验概率的标签冲突解决方法，其特征在于该方法的RFID系统是由一个阅读器和多个标签构成，阅读器发出相关命令，标签接收到相应命令后执行相应的操作，具体方法是：①把一个阅读器和多个标签进行一次完整的通信识别过程所用的时间设定一个周期，其中一个完整的周期可分为以下四个阶段：a、初始：阅读器先发送一段含有能量的连续载波信号以激活范围内的所有标签，同时发出查询命令；b、发送ID信息：标签向阅读器发送ID信息，假如有超过两个的标签或者无标签发送ID信息，则立即执行冲突命令，否则进行数据处理阶段；c、数据处理：仅有一个标签向阅读器发送ID信息，阅读器接收到后会发送一个成功命令返回给标签，当标签接收到命令后会与阅读器进行数据交换；d、结束：所有标签的数据都与阅读器交换完毕。②阅读器识别一组标签的时间定义为一个周期，一个周期又分为若干帧，每个帧又分为若干个时隙，根据每个时隙内，标签与阅读器的通信情况，时隙种类可分为以下三种类型：a、成功时隙：该时隙内只有1个标签发送ID信息；b、空时隙：该时隙内没有标签发送ID信息；c、冲突时隙：该时隙内有2个以上标签发送ID信息。③根据于阅读器与标签的数据通信状态，可将标签分为以下四种状态：a、初始态：阅读器并未激活标签；b、准备态：阅读器发送载波信号激活标签；c、ID发送态：标签向阅读器发送ID信息；d、数据处理态：标签与阅读器进行数据交换；e、静默态：标签已经在一个阅读周期内与阅读器完成了数据交换。④每一个标签都有一个产生随机数的计数器，通过它实现后验概率方法来避免标签间冲突；计数器为0时则标签向阅读器发送ID信息，这里用COUNTER表示。⑤用于RFID系统的后验概率的多标签冲突解决方法步骤如下：a、初始时，阅读器发送一个含有能量载波的帧长L查询命令，以激活覆盖范围内的所有标签；b、被激活的标签的计数器COUNTER会在0~L-1的范围内随机产生一个数值，标签进入准备态；c、在接收到阅读...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴海锋，李俊志，
申请(专利权)人：云南民族大学，
类型：发明
国别省市：云南,53
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