[发明专利]一种射频识别多标签防碰撞方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频识别多标签防碰撞方法，属于物联网中的RFID射频识别领域。

背景技术

射频识别(RFID)技术作为一种新的自动识别技术，以其快速、实时、准确采集的特点在众多领域得到广泛应用。RFID系统主要由阅读器、标签和数据处理三部分组成，其中阅读器和标签之间采用非接触工作方式交互信息。在RFID系统中标签有 3种类型 :主动、被动和半主动。被动标签本身是无源的，其工作所需的能量是靠阅读器传输给它的，且标签之间不能交互，多个标签同时发送数据会导致阅读器读取数据冲突。防碰撞算法就是用来避免这种情况的发生、协调标签之间顺序工作的。目前主要有两种防碰撞算法 :二叉树搜索算法和 ALOHA算法。 

ALOHA算法是标签在每个时隙开始时选取一个随机时间发送数据，当发送数据时没有其他标签发送，即可被阅读器识别。如果在同时有多个标签发送数据给阅读器，则这些碰撞的标签随机地等待一段时间后再次发送数据。针对ALOHA算法提出的改进方法有很多。例如动态帧时隙ALOHA算法，该算法能够根据未识别的标签数量调整时隙的数量(帧长)，使得识别吞吐量达到最大值。

二进制搜索算法中，阅读器通过要求标签不断地选择 0和 1来使标签有序地发送数据。针对二进制搜索算法同样有很多改进方法，例如二进制后退式索引算法，使算法保持后退式二进制树形搜索算法的后退机理，实现标签的有序读取。

传统的动态时隙ALOHA算法和二叉树后退算法最大的标签识别率分别为42.6%和50%。要进一步提高标签的识别率需要有新的机制，根据曼彻斯特编码可以判断出标签碰撞位的性质，有人提出一次识别两个标签的算法。

C. S. Kim等学者在《An efficient stochastic anti-collision algorithm using bit-slot mechanism》一文中提出了一种利用位隙（bit-slot）来对标签进行分组，实现标签防碰撞的算法。该算法的基本思想就是在标签收到阅读器的盘存命令后，令一个128bit 的二进制数任意一比特（随机选择）为1，而其他的比特为0，在回答阅读器的提问时，标签将这个128bit的二进制数回答出来，阅读器可以根据这个128bit 的数哪一比特是1，来实现标签的分组。

发明内容

本发明提出了一种射频识别多标签防碰撞方法，首先引入一种检测信息碰撞的时隙选择信息，对标签数量进行估计，利用位隙的思想，对标签进行预处理。每个标签在收到阅读器估计的标签的数目之后，先将标签进行取模分组，使得每组只有少量标签。将每组标签按余数对应的时隙进行发送。同时每个标签生成一个随机数，利用这个随机数选择该标签的位隙，即将该随机数对应的位置1。通过合理的随机数取值范围的选择，可以将标签的冲突率以及空时隙比例控制在很小的值，本发明的分组很好的发挥了曼彻斯特编码的特性，大大提高了系统的识别效率。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案： 

一种射频识别多标签防碰撞方法，包括如下步骤：

(1) 阅读器初始化标签，使所有标签处于激活状态，阅读器利用最小错误概率方法估算出标签数量N,定义标签估算阶段的多个时隙组成第一帧;

(2) 阅读器计算标签取模模数L，给所有标签发送查询请求命令, 定义步骤（2）为第二帧的开始，直到分组中最后一组的标签交互完毕为这一帧结束;

(3) 标签取模分组，将分组序列号存储于寄存器中；

(4) 标签计算位隙，将位隙指数存储于寄存器中；

(5) 标签信息发送，阅读器判断冲突情况，对碰撞标签进行处理；

(6) 第二帧中未识别的冲突标签将在接下来的时隙采用二进制搜索算法完成剩余标签的识别，定义这一阶段从阅读器发送请求命令开始直到全部标签识别完成为第三帧。

步骤（2）中所述阅读器给所有标签发送查询请求命令,发送请求命令为Query附加参数L=2^{floor(log2(N/2))}。 

步骤（3）中所述标签取模分组的方法，包含以下步骤：

（a）定义时隙为从阅读器发送Query命令请求开始，直到下一次阅读器发送Query命令请求之前，其中包含阅读器和标签的多次交互，每帧由自定义的多个时隙组成；

（b）标签收到阅读器命令后，对标签EPC编码进行取模运算，取模数L，标签将所得余数,即分组序列号存储在寄存器中；