[发明专利]一种基于空分多址的防冲突射频识别方法

说明书

技术领域

本发明属于超高频(UHF)/微波(MF)射频识别(RFID)技术领域，特别涉及一种基于空分多址的射频识别方法。

背景技术

RFID技术作为一项先进的自动识别和数据采集技术，在生产制造、销售流通、公共安全等领域有着广阔的应用前景。RFID技术以无线通信技术和大规模集成电路技术为核心，利用射频信号空间传输特性，驱动电子标签电路发射其存储的唯一编码。标签结构简单，采用集成电路工艺设计，可以做到低成本大批量生产。

RFID系统由电子标签、读写器、天线和中间件等四部分构成。

从工作频率上来说，分为低频(9~13.5MHz)、中高频(13.56MHz)、超高频(300MHz~1.2GHz)和微波(2.45GHz~5.8GHz)。

从识别距离上来说，分为密耦合(0~1cm)、遥耦合(0~1m)和远距离系统(＞1m)。

从能量供应上来说，射频标签分为有源和无源两种。无源射频标签，其自身没有电源。因此，无源射频标签工作用的所有能量必须从阅读器发出的电磁场中取得。与此相反，有源的射频标签包含一个电池，为微型芯片的工作提供全部或部分能量。

从数据传输技术上来说，分为电感耦合、电磁反向散射耦合及表面声波技术。

随着阅读器识别距离的增大，其辐射区域内的标签数量呈几何倍数增长，发生冲突的几率也随之成倍增加。对于工作在超高频(UHF)和微波(MF)频段的RFID系统，由于采用电磁反向散射耦合技术，其识别距离一般较长，因此在其大半径辐射区域内的发生多标签冲突的机率很大，如何选取合适的防冲突方法是提高RFID系统工作性能的关键所在。

RFID系统中的防冲突问题实质上就是无线通信系统中的多路存取问题。解决多路存取问题的方法一般有以下几种：频分多路(FDMA)、空分多路(SDMA)、码分多路(CDMA)以及时分多路(TDMA)。对于无源标签，由于其标签结构简单且能量供应低，不适合做复杂的信号处理运算，因此防冲突的重点应放到读写器上。

CDMA方式主要基于扩频通信技术，但由于其通信频带及技术的复杂性，很难在RFID系统中应用。FDMA是把若干个使用不同载波频率的传输通路同时提供给用户，要求读写器针对不同频率要有不同接收通路，成本很高，因此只能在一些特定场合得到应用。TDMA方式主要是基于ALOHA的方法和基于树形的方法以及一些改进方法，目前应用较为广泛。但是这些方法只是利用了标签的唯一编码，没有利用标签在空间的分布信息，如标签反射信号的角度，标签的疏密程度以及距离读写器的远近等等，因此其防冲突性能受到很大限制，吞吐率并不高。

专利200610123995.6中公开了一种RFID阅读器智能天线系统，采用在读写器上使用相控阵天线作为电子控制的定向天线，使天线的方向图依次对准作用范围内不同的标签，从而实现依次识别，避免冲突的发生。但由于其波束方向和网络参数都是固定的，所以灵活性差，时间延迟较长，识别盲区较多，识别效果不理想。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提出一种能够充分利用标签的空间信息，具有高防冲突性能的射频识别方法。该方法将自适应天线同RFID系统相结合，通过软件无线电算法控制多波束参数，实现多路同时读取，达到防冲突的目的。

本发明采用如下的技术方案：

一种基于空分多址的防冲突射频识别方法，用于阅读器通过天线阵列识别分布在其识别范围内的多个标签，该方法包括下列步骤：首先根据天线阵列的分布特征，计算天线阵列中各个天线阵元所发射的信号的幅值加权系数，形成多个发射波束方向；再按照所确定的多个发射波束方向，控制天线阵列的各个天线阵元发射射频信号，并对接收到的各个标签的反射信号进行识别，从而获取标签的空间分布状况；最后根据标签的空间分布状况，确定不同的防冲突射频识别策略，调整由各个发射波束的波瓣宽度、数量、方向以及强度，控制天线阵列的各个天线阵元发射射频信号，并对接收到的各个标签回波信号进行处理，分离出各个波束方向的反馈信号，读取分布在各个波束方向里的一个或一个以上标签所反射的标识码。