[发明专利]基于多叉树的无线无源传感系统防冲突方法

权利要求书

1.一种基于多叉树的无线无源传感系统防冲突方法，无线无源传感系统主要由单个阅读器和多个传感器标签组成，阅读器和传感器标签均包括控制器，传感器标签包含一个n位的二进制ID号，将该二进制ID号表示为一个k位的m进制ID号，传感器标签的控制器中包含一个可读写的p位的冲突标识数和一个q位的计数器，p为大于或等于log₂k的最小整数，k为传感器标签m进制ID号的位数，q为大于或等于log₂m的最小整数；阅读器的控制器中包含一个q位的计数器和一个最大深度为(m-1)·(k-1)的堆栈；其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)阅读器发送初始化命令，将传感器标签激活并初始化；

(2)传感器标签的ID号以m进制的形式表示为k位，阅读器由高位到低位依次查询待识别传感器标签的每一位m进制ID号；

(3)如果阅读器检测到传感器标签的某一位m进制ID号有冲突，则对冲突的各值依次轮换进行查询；

(4)传感器标签根据自身的状态及参数来对阅读器的各个指令做出状态的切换及参数的改变；

其中，所述步骤(1)中，将传感器标签激活并初始化是将所有待识别传感器标签的冲突标识清零，并由初始状态进入就绪状态；

所述步骤(2)中，阅读器由高位到低位依次查询待识别传感器标签的每一位m进制ID号是指，传感器标签每次发送一位m进制ID号时，只发送尚未发送过的最高一位m进制ID号；其中传感器标签发送一位m进制ID号，包括以下步骤：

(a)阅读器发“一位m进制ID号查询指令”，阅读器计数器以一定的周期从0开始计数；处于就绪状态的传感器标签收到指令进入发送尚未发送过的最高一位m进制ID号状态，传感器标签计数器也以相同的周期从0开始和阅读器同步计数；

(b)阅读器在每个周期检测有无传感器标签应答，若收到应答信号，则记录下计时数值，即为应答传感器标签所发的该位m进制ID号；传感器标签和阅读器同步计数，当传感器标签计数器的值与它要发送的该位m进制ID号相等时，该传感器标签发送一位应答信号；

(c)当阅读器和传感器标签的计数器满，即计完m个周期，传感器标签退回就绪状态，监听阅读器指令，一位m进制ID号查询过程结束；

所述步骤(3)中，对冲突的各值依次轮换进行查询，是采用将部分冲突传感器标签入栈出栈来实现的，具体步骤包括：

(a)阅读器在一次一位m进制ID号查询过程中收到两个或两个以上的一位m进制ID号应答，则除了最小的应答值，其余的应答值连同该位的位序号一起，根据应答值由大到小的顺序依次入栈；

(b)阅读器发“冲突标识加一指令”，格式为“指令+一位m进制ID号”，其中的一位m进制ID号为前一步中最小的应答值；传感器标签接收到指令后核对自身是否冲突标识为0且最后发送的一位m进制ID号与指令中的一位m进制ID号相同，如果是则不动作，否则冲突标识加1，进入冲突状态；

(c)当阅读器完成一个或几个传感器标签的最后一位m进制ID号的查询后，判断堆栈是否为空，如果堆栈为空，则所有传感器标签查询结束，否则从堆栈中弹出一位m进制ID号和一个位序号；

(d)如果该弹出的位序号与堆栈中下一个位序号相同，即表示该位m进制ID号仍有冲突，阅读器发送“含冲突减一指令”，格式为“指令+一位m进制ID号”，其中的一位m进制ID号为前一步中从堆栈中弹出的一位m进制ID号；处于冲突状态的传感器标签接收到该指令后核对自身是否冲突标识为1且最后发送的一位ID号与指令中的一位m进制ID号相同，如果是则冲突标识减1，否则不动作；处于就绪状态的传感器标签接收到该指令后进入休眠状态；

(e)如果步骤c中弹出的一位序号与堆栈中下一个位序号不同，即表示该位m进制ID号已无冲突，阅读器发送“无冲突减一指令”；处于冲突状态的传感器标签接收到该指令后冲突标识减1，处于就绪状态的传感器标签接收到该指令后进入休眠状态；

所述步骤(4)中，传感器标签根据自身的状态及参数来对阅读器的各个指令做出状态的切换及参数的改变中，传感器标签的状态包括：初始状态、就绪状态、发送一位m进制ID号状态、冲突状态和休眠状态，状态的切换及参数的改变，具体包括：

(a)处于初始状态和休眠状态的传感器标签收到初始化指令后，将冲突标识清0，并进入就绪状态；

(b)处于就绪状态的传感器标签接收到“一位m进制ID号查询指令”后进入发送一位m进制ID号状态，并在m个计数结束后自动回到就绪状态；

(c)处于就绪状态的传感器标签接收到“冲突标识加一指令”后，核对自身是否冲突标识为0且最后发送的一位m进制ID号与指令中的一位m进制ID号相同，如果是则不动作，否则冲突标识加1，进入冲突状态；

(d)处于冲突状态的传感器标签接收到“无冲突减一指令”或接收到“含冲突 减一指令”，自身冲突标识为1，最后发送的一位m进制ID号与指令中的一位m进制ID号相同，则冲突标识减1；若冲突标识减为0，则进入就绪状态；

(e)处于就绪状态的传感器标签接收到“无冲突减一指令”或“含冲突减一指令”后进入休眠状态。