本发明专利技术公开了一种基于图染色算法的射频识别（ＲＦＩＤ）多读写器防冲突方法，通过执行图染色算法为每个ＲＦＩＤ读写器分配合适的频率（信道）和时间（时隙），使得存在频率冲突的读写器之间，使用不同信道工作，以避免频率冲突；同时，使得存在标签冲突的读写器之间在不同的时隙阅读标签，以避免标签冲突。本发明专利技术通过结合频分和时分的基于图染色法的多读写器防冲突方法，可以在使用较少的信道和时隙资源的情况下有效地避免多读写器之间的冲突（包括标签冲突和频率冲突），使得读写器的平均识别速度得到提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种RFID读写器防冲突方法，涉及一种基于图染色法的RFID多读写器防冲 突技术方案，属于射频识别
技术介绍
随着RFID技术的日益成熟，电子标签将会在供应链管理、资产管理、生产管理和安全 防伪等领域获得广泛的应用。在上述许多应用场合中，大多会使用两个或两个以上的RFID 读写器进行多目标的识别，称多读写器应用。在实际应用中发现，在多读写器应用环境下， 读写器之间的相互干扰十分严重(称为读写器沖突问题)，从而导致整个RFID系统的识别 效率严重下降。读写器冲突已经称为RFID发展应用的主要问题之一。经过分析表明，读写 器之间的冲突分为标签冲突和频率冲突。标签沖突是指当标签同时处于多个读写器的阅读 范围内时，不能被任何一个读写器正确识別的冲突，如图1所示，Rl， R2分别表示两个RFID 读写器，R表示读写器的阅读半径，I表示读写器的干扰半径，D表示读写器R1、 R2之间的 距离；频率沖突是指读写器在识别标签时，处于其它读写器的干扰范围内，由于它们的工 作频率相同或者频率间隔太小导致不能正常识别标签的冲突，如图2所示。由于大多数电 子标签的功能简单，不能区分不同读写器的信号，故标签冲突只能通过分时工作的方法解 决。频率冲突可以通过为每个读写器分配不同的信道来解决。国内外对于RFID多读写器的冲突问题及其解决方案进行了研究，其中基于时分多址的 算法包括DCS, colowave, Pulse, Dica， Random Backoff, CSMA等；基于空分多址的算 法包括LLCR, w-LLC, w-LCR等；基于时分频分结合的方案有Hi-Q。这些算法在一定程 度上避免了读写器之间的冲突问题，但是仍然存在各自的不足。其中基于时分多址的虽然 可以同时消除频率沖突和标签冲突，但在同一时刻仅有一个读写器工作，导致系统整体的 识别效率不高；基于空分多址的方法通过调节辐射的角度或者发射能量的大小能够在一定 程度上减轻标签冲突，但是不能有效避免频率沖突；Hi - Q虽然是时分频分相结合的方案， 由于它是基于人工智能的算法，算法复杂度高，系统在达到最优状态前学习时间比较长， 导致系统的总体效率仍然不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出一种基于图染色算法的频分、时分结合的RFID 多读写器防冲突方法。通过图染色算法为每个RFID读写器分配合适的频率(信道)和时隙， 使得存在频率冲突的读写器之间，使用不同信道工作，以避免频率冲突；同时，存在标签冲 突的读写器之间在不同时间(时隙)阅读标签，以避免标签冲突。该技术方案通过使用较少 的信道和时隙资源，在理论上可以避免所有的读写器冲突，使得读写器的平均识别速度得到 提兩。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的 一种基于图染色法的RFID多读写器防冲突方法，包括步骤一，以二维坐标(x, y)表示每个读写器的位置，并向中央控制器输入每个读写器 天线坐标的分布信息；步骤二，中央控制器计算读写器之间的标签冲突矩阵T、频率冲突矩阵F;步骤三，根据图染色理论，及标签冲突矩阵T，计算参数约束数t (v)、度数d (v);步骤四，调用时隙分配算法，计算所需最大时隙数max-slot，并为每个读写器分配相应 的时隙编号slot_num;步骤五，根据图染色理论、频率冲突矩阵F,及相关参数约束数t (v),度数d (v);步骤六，调用信道分配算法，为每个读写器分配相应的信道编号charmel-num;步骤七，将时隙分配算法、信道分配算法的计算结果(最大时隙数max-slot、每个读写 器分配所得的时隙编号slot—num,每个读写器分配所得的信道编号channel—num)发送给每 个读写器。所述时隙分配算法和信道分配算法的执行顺序可以互换，即先进行信道分配，再进行时 隙分配，或者两种分配算法同时进行。所述步骤一的标签冲突矩阵T,用于描述任意两个读写器之间是否存在标签冲突，假设 读写器数目为n,则该矩阵为nxn，当读写器i, j之间存在标签冲突时，即当读写器i,j之 间的距离D ( I， j ) <2R,则元素T(i,j)4;否则，T(i,j)-O;其中，R为读写器阅读标 签的半径。所述步骤一的频率冲突矩阵F,表示存在且仅存在频率冲突的读写器之间的最小信道约束数，假设读写器数目为n，则该矩阵为nxn,。频率距离约束条件为，相隔就n个信道，两 读写器不发生频率冲突的距离为dn，读写器i, j的距离dl〈D(i， j),则F(i, j) =0,表示读写器i, j之间不存在频率 冲突；读写器i, j的距离d2〈D(i, j)<=dl,则F(i， j) =1;读写器i, j的距离d3〈D (i， j)<=d2,则F(i, j) =2;读写器i, j的距离d4〈D(i， j ) <=d3,则F(i， j) =3; 读写器i, j的距离D(i， j)<=d4,则F(i, j) =4;所述步骤二中约束数t (v)为1,度数d (v)为与顶点v相连的边的条数。所述步骤四中时隙分配算法包括，步骤一，根据读写器分布和标签冲突矩阵T,将存在标签冲突的读写器之间用边e连接 起来，边的取值为l;根据约束数t(v)对读写器进行排序；步骤二，给约束数t (v)最大的读写器选择时隙编号1,若不止一个，则选择其中度数d(v) 最大的，若还不止一个，则任意选一个读写器，并且更新相应的参数，包括可用时隙集R (v)、可用时隙个数r (v)、不可用时隙集Uf (v)、不可用时隙个数lf (v)、读写器的 序号n (v);步骤三，在未着色的读写器中，不可用颜色个数lf (v)最大的，若不止一个，选择约 束数t(v)最大的，若还不止一个，选择度数d(v)最大的，若还不止一个，则任意选一个读写 器，设该读写器为v;步骤四，若读写器v的着色序号n (v)《4,则转至步骤五；否则，n(v) >4,判断读写器v的类型若r(v)〉-l，则执行步骤五，否则，执行回溯换色子程序；步骤五，对选出的读写器v着以可选用的，色号尽可能小的颜色，若R(v)不为空集合，则R(v)中的颜色优先；步骤六，若所有的读写器都已着色，则停止；否则，返回步骤三。所述步骤五中约束数t (v)为与顶点v相连的边中取值最大的边的值，度数d (v)为与 顶点v相连的边的条数。所述步骤六中信道分配算法包括，步骤一，根据读写器分布和频率冲突矩阵F，将存在频率冲突的读写器之间用边e连接 起来；根据约束数t (v)对读写器进行排序；步骤二，给约束数t (v)最大的读写器在可选用的信道集合中随机选择一个信道，若约束 数t(v)最大的读写器不止一个，这选择其中度数d(v)最大的，若还不止一个，则任意选一个读写器，并且更新相应的参数，包括可用信道集R (v)、可用信道个数r (v)、不可用信 道集Uf (v)、不可用信道个数lf (v)、读写器的序号n (v);步骤三，在未着色的读写器中，不可用信道个数lf (v)最大的，若不止一个，选择约 束数t(v)最大的，若还不止一个，选择度数d(v)最大的，若还不止一个，则任意选一个读写 器，设该读写器为v;步骤四，若读写器v的着色序号n ( v)《4，则转至步骤五；否则，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于图染色法的ＲＦＩＤ多读写器防冲突方法，其特征在于，包括： 步骤一，以二维坐标（ｘ，ｙ）表示每个读写器的位置，并向中央控制器输入每个读写器天线坐标的分布信息； 步骤二，中央控制器计算读写器之间的标签冲突矩阵Ｔ、频率冲突矩阵Ｆ； 步骤三，根据图染色理论，及标签冲突矩阵Ｔ，计算参数约束数ｔ（ｖ）、度数ｄ（ｖ）； 步骤四，调用时隙分配算法，计算所需最大时隙数ｍａｘ＿ｓｌｏｔ，并为每个读写器分配相应的时隙编号ｓｌｏｔ＿ｎｕｍ； 步骤五，根据图染色理论、频率冲突矩阵Ｆ，及相关参数约束数ｔ（ｖ），度数ｄ（ｖ）； 步骤六，调用信道分配算法，为每个读写器分配相应的信道编号ｃｈａｎｎｅｌ＿ｎｕｍ； 步骤七，将时隙分配算法、信道分配算法的计算结果（最大时隙数ｍａｘ＿ｓｌｏｔ、每个读写器分配所得的时隙编号ｓｌｏｔ＿ｎｕｍ，每个读写器分配所得的信道编号ｃｈａｎｎｅｌ＿ｎｕｍ）发送给每个读写器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊宇，刘丹，魏鹏，周晓方，闵昊，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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