高频射频识别系统防碰撞的识别方法技术方案

高频射频识别系统防碰撞的识别方法，该系统包含一个阅读器和至少一个应答器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：　　　　ａ）使用特定形式的无线信号在所述阅读器和所述应答器之间建立无线通信，该特定形式的无线信号由逻辑信号部分和时隙部分组成，逻辑信号部分用于传送阅读器给应答器的各种命令或信息，时隙部分用于应答器进行反向散射调制向阅读器传送一位二进制位的应答信号；　　　　ｂ）以步骤（ａ）的无线通信为基础，建立应答器的初始状态、一般查询状态、一般搜索状态、等待状态、确认状态；　　　　ｃ）阅读器通过向应答器发送相应的命令和／或信息，能使应答器在上述各状态间作相应转换并执行阅读器对应答器的搜索和／或查询动作，从而完成阅读器对应答器的识别。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及射频识别系统中防碰撞的识别方法，尤其涉及一种高频射频识别系统中使用的防碰撞识别方法。(＞400MHZ)
技术介绍
自动设备识别技术是目前国际上发展很快的一项新技术，Automatic EquipmentIdentification，简称AEI。用于实现人们对各类物体或设备(人员、物品)在不同状态(移动、静止或恶劣环境)下的自动识别和管理。无线电技术在自动识别领域应用中更具体的技术名称为射频识别，Radio FrequencyIdentification，简称为RFID。射频识别系统的组成一般至少包括两个部分(1) 应答器Tag(2) 阅读器Reader应答器中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，应答器附着在待识别物体的表面。阅读器又称为读出装置，可无接触地读取并识别应答器中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。进一步通过计算机及计算机网络实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。射频识别技术依其采用的频率不同可分为低频系统和高频系统两大类；根据应答器内是否装有电池为其供电，又可将其分为有源系统和无源系统两大类；从应答器内保存的信息注入的方式可将其为分集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式三大类；根据读取应答器数据的技术实现手段，可将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类。低频系统一般指其工作频率小于30MHz，典型的工作频率有125KHz、225KHz、13.56M。高频系统一般指其工作频率大于400MHz，典型的工作频段有915MHz、2450MHz、5800MHz等。高频系统在这些频段上也有众多的国际标准予以支持。高频系统的基本特点是应答器及阅读器成本均较高、应答器内保存的数据量较大、阅读距离较远(可达几米至十几米)，适应物体高速运动性能好、外形一般为卡状、阅读天线及应答器天线均有较强的方向性。有源应答器内装有电池，一般具有较远的阅读距离，不足之处是电池的寿命有限(3～10年)；无源应答器内无电池，它接收到阅读器(读出装置)发出的微波信号后，将部分微波能量转化为直流电供自己工作，一般可做到免维护。相比有源系统，无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。集成固化式应答器内的信息一般在集成电路生产时即将信息以ROM工艺注入，其保存的信息是一成不变的；现场有线改写式应答器一般将应答器保存的信息写入其内部的E2存贮区中改写时需要专用的编程器或写入器，改写过程中必须为其供电；现场无线改写式应答器一般适用于有源类应答器，具有特定的改写指令，应答器内保存的信息也位于其中的E2存贮区。一般情况下改写应答器数据所需时间远大于读取应答器数据所需时间。通常，改写所需时间为秒级，阅读时间为毫秒级。反射调制式射频识别系统实现起来要解决同频收发问题。系统工作时，阅读器发出微波查询(能量)信号，应答器(无源)将部分接收到的微波查询能量信号整流为直流电供应答器内的电路工作，另一部分微波能量信号被应答器内保存的数据信息调制(ASK)后反射回阅读器。阅读器接收到反射回的幅度调制信号后，从中解出应答器所保存的标识性数据信息。系统工作过程中，阅读器发出微波信号与接收反射回的幅度调制信号是同时进行的。反射回的信号强度较发射信号要弱得多，因此技术实现上的难点在于同频接收。射频识别(RFID)在当前已经有很广泛的应用，并且低频率的射频识别系统已经得到足够的开发和了解，而高频的射频识别系统的应用和开发还没能达到足够的程度。低频率的射频识别系统采用磁场的工作方式，工作距离比较近，无源应答器获得能量一般采用磁场耦合的方式。而高频率的射频识别系统采用电场的工作方式，工作距离比较远，无源应答器获得能量只能通过天线接收的方式。从低频率的射频识别系统研究中得到的很多应用方法和知识无法在高频率射频识别系统中使用。由于高频率射频识别系统中应答器发送到阅读器的信号传输一般采用的是反向散射的方式，因此要以反向散射的特点为基础，结合适用有效的射频信号接口，设计新的适合的防碰撞识别方法，和有效的通讯协议设计。在射频识别系统工作的时候，不能排除一个以上的应答器同时处于阅读器的作用范围内，这样就存在了两种不同的基本通讯形式1.无线电广播式，就是从阅读器到应答器的数据传输。2.多路存取，就是在阅读器的作用范围内有多个应答器的数据同时传输给阅读器。我们讨论的防碰撞(anti-collision)技术就是通过两种通讯形式分辨出在阅读器的作用范围内的所有应答器。防碰撞识别方法一般可以分成两大类ALOHA法和二进制搜索算法。因此现有的通讯协议也基本都按照这两种基本方法进行扩展而来。对于现有的ALOHA法来说，主要采用的是时隙ALOHA法，ALOHA方法本质上是一种概率性的方法，确认出一个应答器所需要的时间并不一定，只是在非常高的概率内可以确认出一个应答器。对于一个基本的ALOHA法，阅读器给出一定数量的时隙，应答器必须在时隙中进行回答，如果发生了多个应答器在同一个时隙进行回发，那么就会发生冲突，阅读器就跳过这个时隙，进行下一个时隙的发送；如果在时隙中没有发生冲突，那么阅读器确认发现一个应答器，然后就可以对这个应答器进行进一步的读取或者写入等工作。具体来说，就是应答器在自己选定的时隙回答自己的全部应答器标识码Tag Signature(应答器的标识号码，不一定是应答器的识别码)。阅读器如果没有发现冲突，要将这个标识号码Signature原封不动的返回给应答器，然后阅读器对这个标识号码Signature的应答器进行操作后，这个应答器才退出进行选择时隙回答的状态；如果发现冲突，阅读器要跳过这个时隙进入下一个时隙。对于发生了冲突的应答器，这些应答器要保存在可以进行回答的状态里，等待下一个选择回答的时隙。传统的时隙ALOHA方法相当于只对未发生冲突的应答器进行确认，每次只让未发生冲突的应答器退出回答轮次，这样依靠每个轮次应答器个数的减少来最终使每个应答器都得到单独在一个时隙内进行回答的机会。对于现有的ALOHA法来说1.在对时间同步的要求上，这种办法在发生冲突的时候只需要能判断出有无冲突就可以，对同步的要求要低一些。2.效率不高，在理想情况下的效率没有使用二进制搜索算法高。但是在实际应用中，由于要求比较低，完成ALOHA算法比较方便。对于目前常用的时隙ALOHA法而言，好处是，实现方便，而且所有应答器都在时隙内发送数据，因此有无冲突几乎可以一眼看出，可以保证很少误码。坏处就是理想情况下的效率比二进制搜索算法要低。对于现有的二进制搜索算法来说，在理想情况下，经过一段确定时间的搜索，是一定能够确认出一个应答器的，因此二进制搜索算法不是一个概率性的方法。一般的二进制搜索方法中，阅读器要每次接收应答器发出的应答器识别码(Tag ID)，并且根据这些识别码和这些识别码反映出的发生冲突的bit位置决定一个识别码范围，并且将这个识别码范围发送出去，在这个识别码范围内的应答器才能进行回答。这样的好处是可以层层筛选应答器直到发现一个完整的没有冲突的应答器识别码。但是这样的方法对应答器时钟同步和应答器开始进行回答的起始时间的同步要求非常高，因此非常容易产生错误。对于现有的二进制搜索方法来说1.在对同步的要求上，二进制搜索方法对同步的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁兆熙，张纲，俞军，
申请(专利权)人：上海复旦微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：