用于ＲＦＩＤ系统的标签识别防碰撞方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于ＲＦＩＤ系统的标签识别防碰撞方法。该方法提出了一种新的查询循环－－查询循环Ⅱ来获取请求前缀，大量地减少总查询次数和总传输比特数。首先，通过查询循环Ⅱ来获取请求前缀，并压入堆栈中；其次，从堆栈中弹出一个请求前缀，执行查询循环Ⅰ，若没有产生碰撞，则识别一个标签，若产生碰撞，则获取另外两个请求前缀，压入堆栈中。随后，再从堆栈中弹出另外一个请求前缀，执行查询循环Ⅰ，如此反复执行，直至堆栈为空，识别完所有标签。本发明专利技术简单易行，降低能耗，系统识别效率最高可达８７．０％，非常适合在ＲＦＩＤ系统中应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种RFID系统的搜索防碰撞方法，具体涉及一种用于RFID系 统的标签识别防碰撞方法。技术背景无线射频识别系统(RFID)是从上世纪80年代走向成熟的一项自动识别技 术，近年来发展十分迅速。射频识别技术可以用来识别和跟踪几乎所有物理对 象，并由此可以构建一个容纳和连结世界上所有物品的广泛的智能网络。RFID 是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电 感或电磁耦合)的传输特性，实现对被特定物体的自动识别。目前RFID技术还没有形成一个统一的国际标准。RFID的标准化包括标识 编码规范、操作协议及应用系统接口规范等多个部分的标准化。当前主要的RFID 相关规范有欧美的EPC( Electronic Product Code)规范、日本的UID (Ubiquitous ID)规范和国际标准化组织ISO基于物品管理的射频识别标准IS018000系列规 范。其中，欧美的EPC标准和ISO 18000标准，由于应用较广泛，成为当前主流 的RFID标准。RFID系统一般由阅读器和标签两个部分组成，阅读器具有同时读取多个标 签的功能。在多个标签对一个阅读器的RFID系统中，多个标签经常会同时向阅 读器传输数据，这就要求RFID系统建立一种仲裁机制来避免数据发生碰撞。考 虑到标签本身尺寸、能耗的限制等，防碰撞机制在保障功能的同时还要求简单 易行。对RFID冲撞问题的解决一般有4种方式空分多路法、时分多路法、码分多路法、频分多路法。其中，时分多路方式由于应用简单，容易实现大量标签的读写，所以被多数防冲撞方法采用。现有防冲撞方法主要包括ALOHA方法和二 进制树搜索方法两种。其中，ALOHA方法随机性大，当大量标签并存时，帧碰 撞严重，引起性能急剧恶化，不适宜大规模标签读取。所以主要采用二进制搜索 方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种用于RFID系 统的标签识别防碰撞方法。该方法提出了一种新的查询循环，有效的减少查询 次数和传输比特总数，并较大程度的降低了能耗和提高识别效率。本专利技术的目的通过如下技术方案实现用于RFID系统的标签识别防碰撞方法，其包括如下步骤-(1) 阅读器初始化系统，所有标签都处于活动状态，所述标签的识别码 ID为qL小..wqo，其中，qw,…，q!,qo的每位取0或者1， L为ID长度;(2) 阅读器发出标签识别请求，所有标签返回整个识别码，阅读器接收 返回数据，记录其中碰撞位的位置和保存没有发生碰撞的位数据；(3) 阅读器预先确定请求碰撞位长度/，执行査询循环II，获取请求前缀; 查询循环II:结合步骤(2)中的碰撞位的位置信息，阅读器向标签发送请求的碰撞位位置Req，若第i位是所要请求的碰撞位位置，则qi=l ， 否则化=0，其中0《i《L-l;阅读器请求的碰撞位长度为/,由此得到标签返回 的二进制数的长度N=2'，标签返回二进制码，其中，标签根据阅读 器发送的请求碰撞位位置，从自身识别码ID中获取相应位置上的/位二进制数， 并转化为十进制数j，则取qrl，而其余N—1位均为0，其中0《j《N-l;假设阅读器要获取碰撞位长度为/的请求前缀91^...化+1化(0《^1-1)，就需要知道/个碰撞位有哪些值。执行査询循环II，接收返回数据qN小..qtqo:若qj(0《j 《N-l)发生碰撞，将j转化为/位二进制码，结合步骤(2)中没有发生碰撞的位 数据信息，可获取请求前缀，并压入堆栈中；(4) 阅读器从堆栈中弹出一个请求前缀qw...qwqi((Ki化-l)，并执行查询 循环I :请求前缀R叫(qw…qi+,qi)，阅读器发出带有前缀qw…qwqi (0S《L-1) 的请求，标签检查自身ID的前L-i位是否与阅读器发出的前缀相同，若是，则 返回识别码的剩余位qi.L..q,qo，若不是，则不回应；如果没有发生碰撞，则可 以识别一个标签；如果发生碰撞且碰撞位中的最高位为k (0Sk<i)，则将 qL-i…qw0和qL-i…qwl压入堆栈中。(5) 当堆栈不为空时，执行步骤(4);当堆栈为空时，识别完所有标签。 上述方法中，步骤(3)中的请求碰撞位长度/为预先设定的长度或者根据估算标签的个数，选择识别性能最高的请求碰撞位长度。上述方法中，是从识别码ID的最高位开始执行的，但是也可以从最低位开 始执行。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果(1) 系统识别效率高本专利技术提出了一种新的查询循环，获取标签前缀， 大大减少了査询次数，提高了系统识别效率，可快速的识别标签。(2) 降低能耗、实行难度低本专利技术大量的减少了查询次数和传输比特数，降低能耗，节省识别时间。两种査询循环都比较简单，实行难度低。总体来说，本专利技术充分发挥了二进制树搜索方法的优点，并利用提出的查 询循环大量的减少查询次数和传输比特总数；结构简单易行，速度快，能耗低， 非常适合在RFID系统中应用。附图说明图1是本专利技术用于RFID系统的标签识别防碰撞方法的流程图。 图2是本专利技术用于RFID系统的标签识别防碰撞方法识别五个标签例子的 方框图。图3是本专利技术用于RFID系统的标签识别防碰撞方法识别五个标签例子中 阅读器与标签通信图。图4是本专利技术用于RPID系统的标签识别防碰撞方法的系统性能图。其中， 横坐标为标签数，纵坐标为平均识别一个标签所需要的查询次数。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术要求保护的范 围并不局限于实施例表述的范围。RFID系统一般由阅读器和标签两个部分组成，阅读器具有同时读取多个标 签的功能。在RFID系统工作时，经常有一个以上的标签处于阅读器的作用范围 内。这些标签的数据同时传送到阅读器时出现冲突即数据碰撞，致阅读器的接 收器不能读出数据。本专利技术采用时分多路法，按二进制树搜索仲裁方式，使阅 读器有效的识别多个标签。在RFID系统中，标签ID是指标签自己唯一的识别码。ID长度依据标准的 不同而不同(设为L)，贝lj标签ID可设为qL-i...qiqo，其中，qL-i，…,qi，qo 的每位 取0或者取1。 Req为Request (请求)的縮写。在RFID系统中，本专利技术包括两种査询循环査询循环I:请求Req(qw...qwqi)，阅读器发出带有前缀qw...qwqi (0SK L-l)的请求，标签检察自身ID的前L-i位是否与阅读器发出的前缀相同，若是 则返回ID的剩余位qw...cnq()，若不是则不作回应。査询循环II:请求R叫，阅读器向标签发送请求的碰撞位位置，若第i (0《i《L-l)位是所要请求的碰撞位位置，qi=l，否则qi-O。假定阅读器 请求的碰撞位长度为/，由此得到标签返回的二进制数的长度N=2'，标签返回 。其中，标签根据阅读器发送的请求碰撞位位置，从自身ID中获取 相应位置上的/位二进制数，并转化为十进制数j(0《j《N-l)，则取qrl，而其 余N—1位均为0。假设阅读器要获取碰撞位长度为/的请求前缀qL.卜.qwqi(0《i《L-l)，就需 要知道/个碰撞位有哪些值。执行查询循环n，接收返回数据qN小..q,qo:若qj(O 《j《N-l)发生碰撞，将j转化为/位二进制码，可获本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于ＲＦＩＤ系统的标签识别防碰撞方法，其特征在于包括如下步骤：（１）阅读器初始化系统，所有标签都处于活动状态，所述标签的识别码ＩＤ为ｑ↓［Ｌ－１］…ｑ↓［１］ｑ↓［０］，其中，ｑ↓［Ｌ－１］，…，ｑ↓［１］，ｑ↓［０］的每位取０或者１，Ｌ为ＩＤ长度；（２）阅读器发出标签识别请求，所有标签返回整个识别码，阅读器接收返回数据，记录其中碰撞位的位置和保存没有发生碰撞的位数据；（３）阅读器预先确定请求碰撞位长度ｌ，执行查询循环Ⅱ，获取请求前缀；查询循环Ⅱ：结合步骤（２）中的碰撞位的位置信息，阅读器向标签发送请求的碰撞位位置Ｒｅｑ［ｑ↓［Ｌ－１］…ｑ↓［１］ｑ↓［０］］，若第ｉ位是所要请求的碰撞位位置，则ｑ↓［ｉ］＝１，否则ｑ↓［ｉ］＝０，其中０≤ｉ≤Ｌ－１；阅读器请求的碰撞位长度为ｌ，由此得到标签返回的二进制数的长度Ｎ＝２↑［ｌ］，标签返回二进制码ｑ↓［Ｎ－１］…ｑ↓［１］ｑ↓［０］，其中，标签根据阅读器发送的请求碰撞位位置，从自身识别码ＩＤ中获取相应位置上的ｌ位二进制数，并转化为十进制数ｊ，则取ｑ↓［ｊ］＝１，而其余Ｎ－１位均为０，其中０≤ｊ≤Ｎ－１；当阅读器要获取碰撞位长度为ｌ的请求前缀ｑ↓［Ｌ－１］…ｑ↓［ｉ＋１］ｑ↓［ｉ］，就需要知道ｌ个碰撞位的值；执行查询循环Ⅱ，接收返回数据ｑ↓［Ｎ－１］…ｑ↓［１］ｑ↓［０］：若ｑ↓［ｊ］发生碰撞，将ｊ转化为ｌ位二进制码，结合步骤（２）中没有发生碰撞的位数据信息，可获取请求前缀，并压入堆栈中；（４）阅读器从堆栈中弹出一个请求前缀ｑ↓［Ｌ－１］…ｑ↓［ｉ＋１］ｑ↓［ｉ］，并执行查询循环Ⅰ：请求前缀Ｒｅｑ（ｑ↓［Ｌ－１］…ｑ↓［ｉ＋１］ｑ↓［ｉ］），阅读器发出带有前缀ｑ↓［Ｌ－１］…ｑ↓［ｉ＋１］ｑ↓［ｉ］的请求，标签检查自身ＩＤ的前Ｌ－ｉ位是否与阅读器发出的前缀相同，若是，则返回识别码的剩余位ｑ↓［ｉ－１］…ｑ↓［１］ｑ↓［０］，若不是，则不回应；如果没有发生碰撞，则可以识别一个标签；如果发生碰撞且碰撞位中的最高位为ｋ，则将ｑ↓［Ｌ－１］…ｑ↓［ｋ＋１］０和ｑ↓［Ｌ－１］…ｑ↓［ｋ＋１］１压入堆栈中，０≤ｋ＜ｉ，０≤ｉ≤Ｌ－１；（５）当堆栈不为空时，执行步骤（４），当堆栈为空时，识别完所有标签。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡斌杰，许武忠，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[]