面向海量数据的RFID标签读取方法技术

本发明专利技术的面向海量数据的RFID标签读取方法，具体的，读写器向所有标签发送指令，当标签有1位发生冲突，读写器将21个指令1和0发出识别标签；当标签有2位发生冲突，读写器将4（22）个指令00、01、10、11发出识别标签；当标签中有N位发生冲突，读写器将标签发生冲突位的全部2N个指令发出，依次来识别标签。本发明专利技术所要解决的技术问题是提供一种面向海量数据的RFID标签读取方法，有效减少请求次数，提高识别标签的速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子信息
，特别是涉及一种面向海量数据的RFID标签读取方法。
技术介绍
无线射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)技术是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号的空间耦合传输特性，实现对目标物体的自动识另O。通常，工作在同一 RFID系统中所有的电子标签具有相同的工作频段。当读写器作用范围内存在多个电子标签，且在同一时刻有多个电子标签发送信息到达读写器，就会出现信息的互相干扰，使得读写器不能正确识别电子标签的信息，于是就产生RFID电子标签冲突。防冲突算法所研究的关键问题是解决如何快速、准确地从多个电子标签中识别出一个标签并与读写器进行数据信息交互，而此次未被选中的电子标签在后续防冲突算法的循环过程中陆续被识别选出并读写器进行信息交互。目前，RFID系统防冲突算法主要有ALOHA算法和二进制搜索算法两类。基于ALOHA防冲突算法主要是通过为读写器作用范围内的标签分配随机的反馈时隙，以减小不同标签发生冲突的可能性，从而达到防冲突的目的。这类算法优点是操作简单，应用性强，但缺点是随机性大、吞吐量低，随着标签数目的不断增大其算法性能将急剧恶化，甚至有“标签饿死问题”[5]的出现。基于二进制搜索防冲突算法是通过曼切斯特编码来识别发生冲突的具体位置，从而将读写器作用范围内的标签划分为更小的集合来解决防冲突问题。这类算法因其识别效率较高，吞吐量大而被广泛应用于RFID系统中。在基于二进制搜索法算法中，Fikenzeller K提出了二进制搜索算法，其优点在于算法思想简明，但存在读写器请求次数较多，且标签回传数据量较大的缺点。在此基础上提出了返回式二进制搜索算法，该算法的优点是对标签进行有序读取，从而减少读写器的请求次数，但缺点是标签的回传数据量依然较大。动态二进制搜索算法是对前两种算法的改进，有效降低了请求的次数但标签回传位数过多的问题依然存在。鉴于此，提出的基于堆栈的动态减位防冲突算法以及改进的RFID标签识别防冲突算法在降低标签回传数据量上有所改进，但对读写器的请求次数没有很大的改进。以上二进制搜索算法对于海量数据的读取存在着读写器请求次数过多以及标签回传数据量过大等问题。具体的，在基本二进制搜索防冲突算法中，电子标签的ID号必须采用曼彻斯特编码。曼切斯特码可以在多个射频卡同时响应时，译出错误位，从而找到发生冲突的位置如图1所示。在编码中，逻辑‘0’用‘01’表示，逻辑‘I’用‘10’表示，每个数据位之间发生一次跳变，如果接收到的数据没有发生跳变，则认为是发生了冲突。图1中，两个标签Tagl (01010)和Tag2 (01111)，利用曼切斯特编码来识别器冲突位，用‘X’来表示冲突位的发生。二进制搜索算法的主要思想是通过读写器发送命令给所有标签，符合要求的标签都返回给读写器一定的信息，读写器根据所获得的信息判断标签是否有冲突，如果有冲突就继续发送识别命令，如果没有冲突就识别出某个确定的标签，直至将所有标签识别出来。二进制搜索算法的具体步骤是对每次识别的冲突位进行分类，分成O、I两部分，从而形成一颗二叉树。其正确识别出来的标签均位于二叉树的叶子结点。如果标签的总数目为M，则根据二叉树性质可知二叉树的非叶子结点为M-1如图2所示而这些非叶子结点正是二进制搜索算法识别标签时发出的无效指令，因而M-1即为二进制搜索算法中读写器识别标签所发出的无效指令次数。从以上二进制防冲突算法的基本过程可以看出，RFID系统防冲突算法是通过读写器与电子标签之间的通信来实现的。因此，当下需要迫切解决的一个技术问题就是如何能够创新的提出一种有效的措施，以满足实际应用的需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种面向海量数据的RFID标签读取方法，针对管理系统中海量标签的数据特点，在二进制搜索算法的基础上，提出了适合于海量数据的RFID多叉树防冲突算法，该算法对于标签海量数据的读取有请求次数少，识别标签速度快等优点。为了解决上述问题，本专利技术公开了一种面向海量数据的RFID标签读取方法，包括一种面向海量数据的RFID标签读取方法，其特征在于，包括读写器向所有标签发送指令，当标签有I位发生冲突，读写器将21个指令I和O发出识别标签；当标签有2位发生冲突，读写器将4 (22)个指令00、01、10、11发出识别标签；当标签中有N位发生冲突，读写器将标签发生冲突位的全部2N个指令发出，依次来识别标签。进一步地，所述方法还包括对读写器发送指令数进行分析。进一步地，当有M个标签且有N个冲突位时，在二进制搜索算法中，读写器发送M-1个无效指令，在多叉树防冲突算法中，读写器发送的无效指令数为 2n+1-M。进一步地，所述方法还包括对读写器识别标签时间进行分析。进一步地，当标签数目为M，冲突数为N时，二进制搜索算法识别标签的总时间为T1等于2M-1，多叉树搜索算法识别标签的总时间为T2等于2n+1。综上，本专利技术提供的面向海量数据的RFID标签读取方法，衡量一个RFID系统防冲突算法的优劣往往就是从通信过程中的识别效率入手来考虑。其中，标签的识别效率最重要的是读写器发送多少次指令才能正确识别出标签，也就是读写器识别所有电子标签所需要传输指令的次数。减少读写器的识别次数就能减少读写器和标签的能耗，从而增加其使用寿命，同时也减少了识别时间。所以通过减少读写器识别标签所发送指令的次数可以有效减少识别时间，提高识别效率。通过对以上二进制搜索算法的分析，可以看到它在海量数据读取中存在着一些不足二进制搜索算法的读写器传输次数过多从而导致读写器读写效率降低。本文正是在分析二进制搜索算法的基础上，根据仓储系统中海量数据的特性，提出了基于仓储系统海量数据的多叉树防冲突算法。附图说明图1是本发O中与
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相关的用曼切斯特编码识别标签冲突位相关的示意图；图2是本专利技术中与
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相关的二进制搜索算法形成的二叉树相关的示意图；图3是本专利技术中与标签I位冲突时读写器发送2个指令相关的示意图；图4是本专利技术中与标签2位冲突时读写器发送4个指令相关的示意图；图5是本专利技术中与标签η位冲突时读写器发送2Ν个指令相关的示意图；图6是本专利技术中与EPC标签各字段的冲突情况相关的示意图；图7是本专利技术中与为仓储系统EPC标签发生冲突的情况相关的不意图；图8是本专利技术中与为仓储系统中多叉树搜索算法识别标签发送指令过程相关的示意图；图9是本专利技术中与多叉树搜索算法识别过程相关的示意图；图10是本专利技术中与多叉树防冲突算法流程相关的示意图；图11是本专利技术中与与二进制搜索算法查询相关的示意图；图12是本专利技术中与与多叉树搜索算法的查询相关的示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。在RFID射频识别系统中，防冲突技术是重要的研究内容。本文针对现有二进制索搜防冲突算法读取海量数据标签效率不高的现状，通过分析现有管理系统(如仓储管理系统、图书管理系统等)标签数量为海量数据的特征以及标签编码具有规律性的特点，提出了一种面向海量数据的RFID标签读取方法。该方法基于管理系统中海量数据标签的编码规律和现有二进制搜索算法思想，提出适合于读取海量数据RF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向海量数据的RFID标签读取方法，其特征在于，包括：读写器向所有标签发送指令，当标签有1位发生冲突，读写器将21个指令1和0发出识别标签；当标签有2位发生冲突，读写器将4个指令00、01、10、11发出识别标签；当标签中有N位发生冲突，读写器将标签发生冲突位的全部2N个指令发出，依次来识别标签。

【技术特征摘要】
1.一种面向海量数据的RFID标签读取方法，其特征在于，包括: 读写器向所有标签发送指令，当标签有I位发生冲突，读写器将21个指令I和O发出识别标签； 当标签有2位发生冲突，读写器将4个指令00、01、10、11发出识别标签； 当标签中有N位发生冲突，读写器将标签发生冲突位的全部2N个指令发出，依次来识别标签。2.根据权利要求1所述的面向海量数据的RFID标签读取方法，其特征在于，所述方法还包括:对读写器发送指令数进行分析。3.根据权利要求2所述的面向海量数据的RFID标...

【专利技术属性】
技术研发人员：何泾沙，张航，赵斌，豆陪陪，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：