一种RFID多标签识别防碰撞方法技术

本发明专利技术公开了一种RFID多标签识别防碰撞方法，该方法根据RFID标签与读写器之间通信的RSSI(Radio?Signal?Strength?Indicator，接收信号强度指示)指标，将读写器的感应范围进行区域划分，形成多个不同的感应区域，每个感应区域所覆盖的RFID标签形成对应的标签分组，并且不同标签分组内的RFID标签在不同的时间段传输数据，而同一个分组内的RFID标签之间采用常规的防碰撞算法实现与读写器的数据传输。能够有效处理大量标签与读写器通信过程中出现信号碰撞而无法正常通信的问题，大大提高这种情况下的识别效率，可有效减小漏读率。使得读写器在读取大量标签信息时具有较高的识读效率和通信稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线射频技术，具体涉及RFID标签识别防碰撞方法。
技术介绍
无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关信息，是物联网的重要支撑技术。随着零售业和物流业信息化的不断深入，RFID技术在行业中得到广泛应用，用于控制库存、改善供应链管理、降低成本、提高工作效率等。RFID被视为连接现实物理世界和计算机世界的桥梁，成为实现普适计算的重要技术手段。物流、仓储及多标签定位系统中广泛涉及读写器对多个标签进行信息读取的情况，例如机场对带有标签货物的信息提取；仓储货架对带有标签货物的巡检和库存清理； 区域定位系统中的标签阵列等。这些情况下，经常会出现多个标签到读写器的发送信号在信道中产生碰撞的问题。碰撞使得读写器无法正确读取信息，而且无谓地消耗了系统的时间和能量。如果多次无法正确读取到某标签的信息，则读写器会认为此标签不在感应区内， 造成错误的判断。这会导致RFID系统识读率不高，性能受到较大影响，使其应用受到限制。 标签信息的漏检或错检，将会造成系统无法正常使用。只有妥善地解决多标签识别的防碰撞问题，RFID才能真正在物流、仓储及工业生产中获得广泛应用。由于RFID系统资源的限制，使得传统网络中很多标准的防碰撞技术都不适合或很难在RFID系统中应用(如载波侦听等方式)。这些限制因素有标签不具有检测冲突的功能而且标签间不能互相通信，冲突判决需要由读写器来实现；标签的存储容量和计算能力有限，要求防冲突协议尽量简单和系统开销小。由于RFID系统通信带宽有限，因此需要防碰撞算法尽量减少读写器和标签之间传送的信息比特数目。设计高效、鲁棒的防冲突算法成为RFID技术在物流、仓储行业应用中需要解决的关键问题。为了解决这一问题，目前已经研究出一些算法(如=Aloha和基于二进制树的方法等)，但对于有大量标签存在的应用场合，这些算法仍然有存在不稳定工作区间或系统识读效率不够高等问题。现有的算法在针对少量标签的情况下，都会获得很好的性能，但随着待识别标签数量的上升，识读效率存在明显下降的趋势，并有可能导致无法在实际中正常应用。
技术实现思路
针对上述现有RFID多标签识别防碰撞方法所存在的问题，本专利技术所要解决的问题是如何解决RFID系统中多个标签同时向读写器发送数据时，由于信道中发生传输信号碰撞、从而使读写器不能够正常获取标签信息的问题。为了解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案一种RFID多标签识别防碰撞方法，所述防碰撞方法根据RFID标签与读写器之间通信的RSSI (Radio Signal Strength Indicator,接收信号强度指示)指标,将读写器的感应范围进行区域划分，形成多个不同的感应区域，每个感应区域所覆盖的RFID标签形成对应的标签分组，并且不同标签分组内的RFID标签在不同的时间段传输数据，而同一个分组内的RFID标签之间采用常规的防碰撞算法实现与读写器的数据传输。在本专利技术的优选实例中，所述RSSI的信息通过数据报文获取，首先通过读写器向感应区内的RFID标签广播询问，并获得标签的应答后，从数据报报头标识开始，逐位(Bit) 解析无线通信数据包，获取来自各个RFID标签的RSSI数值；再根据RSSI数值与通信链路长度的对应表，获得各个RFID标签相对于读写器的位置。进一步的，所述读写器感应 区域的划分使得区域划分边界避开不稳定变化区间。再进一步的，所述读写器感应区域的划分通过如下步骤实现(I)根据感应的RFID标签数量及各个RFID标签相对于读写器的位置的分布情况， 运用查表法获得最相近的推荐的分区个数；(2)以各个分区覆盖的RFID标签数量平均分配、分散通信时间为原则，以读写器为圆心，确定环形读写器感应区域的划分。进一步的,所述每个标签分组内的RFID标签数量彡50个时使用Aloha算法与读写器进行防碰撞的数据交换；RFID标签数量> 50个时采用二进制树算法，逐个识别标签分组中的标签，并完成相应的数据交换任务。进一步的，所述RFID标签为无源标签或有源标签。根据上述方案得到的防碰撞方法能够有效处理大量标签与读写器通信过程中出现信号碰撞而无法正常通信的问题，大大提高这种情况下的识别效率，可有效减小漏读率。 使得读写器在读取大量标签信息时具有较高的识读效率和通信稳定性。本专利技术所提供的方法既适合于无源标签也适合于有源标签系统。可以根据实际应用需求依据RSSI进行灵活的传输优先级设置。在防碰撞协议的制定中，通过制定优化的标签与读写器之间的握手协商策略，使得标签与读写器之间数据交换时的通信次数尽可能少。可提高效率，节省能量。可根据不同通信状况，动态调整数据报中数据字段的大小(节点稀少时，可使用长字段形式；节点拥挤时，采用短字段形式)以适应链路不同的通信状况，提高通信效率。由于采用了基于空间位置的标签分组传输形式，使得标签在协议上的复杂度降低；在分组内只需简单的防碰撞算法就可以解决问题。因此使得RFID系统的防碰撞协议能够获得轻量化，可整体提高数据交换效率。以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。图I为本专利技术中RSSI的标签区域分组示意图。具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。本专利技术采用了基于空间位置的标签分组传输形式，将标签识别与标签的空间位置联系起来，具体方法如下I、根据RFID标签与读写器之间通信的RSSI (Radio Signal Strength Indicator, 接收信号强度指示)指标，将读写器的感应范围进行区域划分，形成多个不同的感应区域， 每个感应区域所覆盖的RFID标签形成对应的标签分组(如图I所示)。 参见附图说明图1，由于读写器与RFID标签之间距离越大，信号的衰减越大，所以越靠近读写器RSSI值越大，离读写器越远RSSI值越小。依据RSSI数值来对读写器感应区域的进行划分，而划分的感应区域所覆盖的RFID标签形成相应的标签分组，由此实现对远近不同的 RFID标签进行分组。在区域划分时，使得区域划分边界避开不稳定变化区间，并且根据预估的标签数量、位置分布，来确定合适的分区数目和分区半径，使得系统获得较高的识别效率。2、对不同标签分组内的RFID标签采用不同时间段来传输数据，而同一个分组内的RFID标签之间采用常规的防碰撞算法实现与读写器的数据传输。为了避免同一时间段有过多的标签同时向读写器发送数据，本专利技术对于不同的分组会按顺序分配不同的对应时隙来供分组内的标签传输数据。比如离读写器远的分组先传输，依据远近，依次给分组分配自己对应的时隙，通过不断地循环，直至所有标签与读写器之间的信息传输完毕。时隙的大小由所感应标签的总数量来决定。对于同一分组内的RFID标签，由于分组内标签数量有限，因此分组内的防碰撞算法不需要太复杂，应选择运算量小、资源消耗低的算法。读写器与标签之间的通信协议应力求使标签在识别过程中所需传送的数据量尽可能小、与读写器通信次数尽可能少。上述方案根据标签位置的不同形成相应的标签分组，并且不同分组在不同时间段的传输数据，这样有效避免同一时间内有过多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：张颖，朱大奇，杨臻，詹浩，陆丽，詹冉，李俊甫，赵碧茹，方敏，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：