一种RFID标签数量估算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种RFID标签数量估算方法及系统。其方法包括以下步骤：设置初始的接收窗口值；建立碰撞时隙比例与碰撞时隙内平均标签数的关系模型；设置RFID阅读器的初始接收窗口值；RFID阅读器发送射频信号并接收标签的响应码；统计空闲时隙、成功时隙和碰撞时隙的数量并计算碰撞时隙比例；根据碰撞时隙比例和碰撞时隙比例与碰撞时隙内平均标签数的关系模型计算碰撞时隙内平均标签数；根据成功时隙的数量、碰撞时隙的数量和碰撞时隙内平均标签数计算标签数量的估计值。本发明专利技术的方法及系统解决了如何利用碰撞时隙与未识别标签数量的关系来解析式标签数量并结合二次区间估计同时提高算法准确度和降低复杂度的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种RFID标签数量估算方法及系统
本专利技术属于标签识别
，特别是涉及一种RFID标签数量估算方法及系统。
技术介绍
RFID标签识别技术作为非接触的目标对象识别和追踪技术，在生活生产等众多领域得到广泛应用。目前RFID标签识别技术通过估计标签数量减少RFID标签扫码中的碰撞率，从而提高识别率。因此，如何准确的估计标签的数量是提高RFID数据采集效率的关键技术。现有的标签估计算法主要分为解析式估计算法和区间估计算法两类。其中，解析式估计算法是通过建立标签数量与RFID读写器每一读写周期内各种时隙数之间的数学公式，估计标签数。但随着估计标签数量的不断增大，识别的帧长度却不能无限的增长，所以某一个时隙为空闲时隙的概率会越来越小，空闲时隙概率与标签数量之间的关系会出现很大的变化，因此空闲时隙概率估计算法准确度会大幅下降。区间搜索估计方法通过确定估计的评定指标，根据空闲、识别、碰撞三种时隙出现的次数的统计量信息，对标签数区间进行搜索，找出满足评定指标为最大值或最小值的标签数，该结果即为标签的估计值。基于区间搜索的估计算法可以分为最大似然函数标签数估计、贝叶斯公式标签数估计、切比雪夫不等式标签数估计等。虽然这类标签估计算法在稳定性、运算量等指标上较优，但其复杂的计算过程导致算法复杂度过高，难以应用到运算量较小的嵌入式系统中。针对上述算法中存在的问题，目前还没有利用碰撞时隙与未识别标签数量的关系来解析式标签数量并结合二次区间估计从而同时提高算法准确度和降低复杂度的技术方案。为此提出一种RFID标签数量估算方法及系统。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出一种基于RFID标签数量估算方法及系统。本专利技术依托大数量的RFID标签识别训练。本专利技术的RFID标签数量估算方法，包括以下步骤：建立碰撞时隙比例与碰撞时隙内平均标签数的关系模型；所述碰撞时隙内平均标签数是碰撞时隙内标签总数与碰撞时隙数的比值。设置RFID阅读器的初始接收窗口值；RFID阅读器发送射频信号并接收标签的响应码；统计空闲时隙、成功时隙和碰撞时隙的数量并计算碰撞时隙比例；根据碰撞时隙比例和碰撞时隙比例与碰撞时隙内平均标签数的关系模型计算碰撞时隙内平均标签数；根据成功时隙的数量、碰撞时隙的数量和碰撞时隙内平均标签数计算标签数量的估计值。优选地，所述建立碰撞时隙比例与碰撞时隙内平均标签数的关系模型，包括：对阅读器进行M次读取过程模拟，得到碰撞时隙比例和碰撞时隙内平均标签数的离散关系图，M值事先设置；对离散关系图中离散点用高斯函数描述；利用最小二乘原理求出高斯函数中的特征参数；根据高斯函数的特征参数计算碰撞时隙比例和碰撞时隙内平均标签数的关系模型。进一步优选地，所述对离散关系图中离散点用高斯函数描述是将数据点(Bi,Fi)(i＝1,2,3,…)用高斯函数描述为式(1)：其中，Bi表示碰撞时隙内平均标签数，Fi表示碰撞时隙比例，待估参数Fmax、Bmax和S分别为高斯曲线的峰值、峰值位置和半宽度信息。进一步优选地，所述利用最小二乘原理求出高斯曲线中的特征参数，包括：将碰撞时隙内平均标签数与碰撞时隙比例的高斯函数取自然对数，得到式(2)：其中，Bi表示碰撞时隙内平均标签数，Fi表示碰撞时隙比例，待估参数Fmax、Bmax和S分别为高斯曲线的峰值、峰值位置和半宽度信息；令考虑M次试验数据，式(2)以矩阵形式可表示为式(3)：将式(3)简化为式(4)：Z＝BC(4)利用最小二乘原理，构成的矩阵B的广义最小二乘解可表示为式(5)：C＝(BTB)-1BTZ(5)再根据式(5)求出待估计参数Fmax、Bmax和S，得到高斯函数的特征参数。进一步优选地，所述根据高斯函数的特征参数计算碰撞时隙比例和碰撞时隙内平均标签数的关系模型是根据高斯函数的特征参数得到碰撞时隙内平均标签数与碰撞时隙比例的拟合曲线表达式，如式(6)：B＝4.415*exp(-((F-5.3)/0.73)2)+9376*exp(-((F-27.5)/9.5)2)(6)优选地，所述根据成功时隙的数量、碰撞时隙的数量和碰撞时隙内平均标签数计算标签数量的初次估计值，包括：成功时隙的数量记为S，碰撞时隙的数量记为C，碰撞时隙内平均标签数记为B；根据成功时隙的数量S、碰撞时隙的数量C和碰撞时隙内平均标签数B计算标签数量的估计值N，N＝B·C+S。优选地，在计算出标签数量的估计值后，还包括步骤：将标签数量的估计值作为初次估计值；以初次估计值为中心设置二次估计的估计区间；计算估计区间内标签数量对应的空闲时隙、成功时隙和碰撞时隙的期望值与实际值之间的切比雪夫距离；在估计区间内计算最小切比雪夫距离对应的标签数量，即为最终的标签数量估计值。进一步优选地，所述以初次估计值为中心设置二次估计的估计区间，包括：通过多次标签识别测试计算标签数量离散点与初次估计值的最大距离，记为x；以初次估计值为中心，在最大距离x为半径的区域内设置二次估计区间。进一步优选地，所述计算估计区间内标签数量对应的空闲时隙、成功时隙和碰撞时隙的期望值与实际值之间的切比雪夫距离，包括：计算估计区间内标签数量对应的离散点的空闲时隙数量、成功时隙数量和碰撞时隙数量的期望值，分别记为ce、cs、cc；实际空闲时隙数量、成功时隙数量和碰撞时隙的数量分别记为E、S、C；根据空闲时隙数量、成功时隙数量和碰撞时隙数量的期望值与实际值计算切比雪夫距离D，表示为进一步优选地，所述在估计区间内计算最小切比雪夫距离对应的标签数量，包括：切比雪夫距离表示为计算二次估计区间的长度l＝2·x；根据切比雪夫距离D、二次估计区间长度l计算最小切比雪夫距离对应的标签数量n，如式(7)：其中，Argmin是求解使最小的n值的函数。一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行上述方法。一种RFID标签数量估算系统，其特征在于包括：阅读器；标签；处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行上述方法。本专利技术的方法及系统具有的优点是：(1)基于碰撞时隙的比例和碰撞时隙内平均标签数之间的关系不受帧长影响的规律，通过多次模拟构建了根据碰撞时隙比例动态地调整碰撞时隙内平均标签数的模型，为准确地估计标签数量提供了依据；(2)使用解析式法初步估计标签数量后，再利用切比雪夫距离进行标签数量的二次估计，提高了标签数量估计的准确性；(3)采用高斯函数对碰撞时隙内平均标签数估计模型进行拟合，避免出现过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种RFID标签数量估算方法，其特征在于包括以下步骤：/n建立碰撞时隙比例与碰撞时隙内平均标签数的关系模型；/n设置RFID阅读器的初始接收窗口值；/nRFID阅读器发送射频信号并接收标签的响应码；/n统计空闲时隙、成功时隙和碰撞时隙的数量并计算碰撞时隙比例；/n根据碰撞时隙比例和碰撞时隙比例与碰撞时隙内平均标签数的关系模型计算碰撞时隙内平均标签数；/n根据成功时隙的数量、碰撞时隙的数量和碰撞时隙内平均标签数计算标签数量的估计值。/n

【技术特征摘要】
1.一种RFID标签数量估算方法，其特征在于包括以下步骤：
建立碰撞时隙比例与碰撞时隙内平均标签数的关系模型；
设置RFID阅读器的初始接收窗口值；
RFID阅读器发送射频信号并接收标签的响应码；
统计空闲时隙、成功时隙和碰撞时隙的数量并计算碰撞时隙比例；
根据碰撞时隙比例和碰撞时隙比例与碰撞时隙内平均标签数的关系模型计算碰撞时隙内平均标签数；
根据成功时隙的数量、碰撞时隙的数量和碰撞时隙内平均标签数计算标签数量的估计值。


2.根据权利要求1所述的RFID标签数量估算方法，其特征在于，所述建立碰撞时隙比例与碰撞时隙内平均标签数的关系模型，包括：
对阅读器进行M次读取过程模拟，得到碰撞时隙比例和碰撞时隙内平均标签数的离散关系图，M值事先设置；
对离散关系图中离散点用高斯函数描述；
利用最小二乘原理求出高斯函数中的特征参数；
根据高斯函数的特征参数计算碰撞时隙比例和碰撞时隙内平均标签数的关系模型。


3.根据权利要求2所述的RFID标签数量估算方法，其特征在于，所述根据高斯函数的特征参数计算碰撞时隙比例和碰撞时隙内平均标签数的关系模型是根据高斯函数的特征参数得到碰撞时隙内平均标签数与碰撞时隙比例的拟合曲线表达式。


4.根据权利要求1所述的RFID标签数量估算方法，其特征在于，所述根据成功时隙的数量、碰撞时隙的数量和碰撞时隙内平均标签数计算标签数量的估计值，包括：
成功时隙的数量记为S，碰撞时隙的数量记为C，碰撞时隙内平均标签数记为B；
根据成功时隙的数量S、碰撞时隙的数量C和碰撞时隙内平均标签数B计算标签数量的估计值N，N＝B·C+S。


5.根据权利要求1所述的RFID标签数量估算方法，其特征在于，在计算出标签数量的估计值后，还包括步骤：
将标签数量的估计值作为初次估计值；
以初次估计值为中心设置二次估...

【专利技术属性】
技术研发人员：严军荣，叶仁杰，王定娟，王海辉，雷艳超，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33