[发明专利]射频识别系统中读取大规模标签的系统及方法

说明书

技术领域

本发明关于一种射频识别系统中读取大规模标签的系统及方法，特别是涉及一种射频识别系统中以低能耗读取大规模标签的系统及方法。

背景技术

射频识别是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。近几年，射频识别已经应用到了生活的诸多领域，如物流，图书馆，以及大型超市，用来跟踪和识别货物、图书、商品等。射频识别系统一般由两部分组成，读写器(Reader)和电子标签(Tag)。电子标签分为两种，一种是被动的，即凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，另一种是主动的，即能由标签主动发送某一频率的信号。应用在商品上的多为被动的电子标签。一方面被动的电子标签需要读写器来提供能量，另一方面，现在广泛使用的读写器是手持的以电池供电的，故当需要在大规模的范围读取电子标签时，读写器的能耗会成为一个问题。

现在广泛应用的读取RFID的协议是EPC C1G2协议。其流程如图1所示。

1.读写器发送Query命令，并传送一个Q值。

2.标签收到Query命令，将一个[0，2^Q-1]之间的随机数写入自己的计数器。

3.读写器循环2^Q次，每次发送一个QueryResp命令。

4.标签收到QueryResp则计数器-1，若计数器为0则应答。

5.读写器若收到一个唯一的应答则返回ACK。

6.收到ACK的标签返回自己的ID。

7.若在2^Q-1个时隙中发生了冲突，则会估算Q值并开始下一轮。

通过调研发现，一些研究通过减少产生冲突的时隙数目来减少能耗，如发表于INFOCOM 2010的《Energy efficient algorithms for the rfid estimationproblem》，这种方法需要改变现有的RFID协议，费时费力。另一些传感器网络中的研究研究了通过移动汇节点减少能耗的问题，如发表于TPDS 2007的《Sencar：an energy-efficient data gathering mechanism for large-scale multihopsensor networks》。但一方面传感器网络多是多跳的，通过减少跳数来减少能耗，这在只能一跳的射频识别系统中不行。另一方面传感器网络里需要考虑每个节点的能耗，而射频识别系统的能耗集中在读写器。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明之目的在于提供一种射频识别系统中读取大规模标签的系统及方法，其能够使读写器在一定的移动距离限制下以最小的能耗读取大规模的RFID标签。

为达上述及其它目的，本发明提供了一种射频识别系统中读取大规模标签的系统，用于包含读写器及多个电子标签的射频识别系统中，至少包括：

候选位置获取模组，根据各电子标签的位置，为各电子标签找到最近的读写器候选位置，加入到一读写器候选位置集合中；

最小功率选取模组，用于遍历所有候选位置，为该读写器选取能读写所有标签的最小功率；

最短路径获取模组，在候选位置中寻找一条从出发点开始遍历所有候选位置到达终点的最短路径；

路径判断模组，判断该最短路径是否在该读写器的最大行动距离限制之内，若是，则该最短路径为结果，否则启动候选位置删除模组；

候选位置删除模组，选取一个候选位置删除；以及

重选模组，为删除的候选位置对应的电子标签重新选择最近的候选位置，并加入到该读写器候选位置集合中去。

进一步地，该候选位置删除模组以贪心的方式选取一个候选位置删除。

进一步地，删除的候选位置的选点要使得能量的增量尽可能少，而路径长度的减少尽可能大。

进一步地，当电子标签的数目较大时，将读写区域按需求等分成小的矩形区域，以小矩形的中心来等效该区域内的所有标签。

进一步地，该射频识别系统中的电子标签都是静止不动的。

为达到上述及其他目的，本发明还提供一种射频识别系统中读取大规模标签的方法，用于包含读写器及多个电子标签的射频识别系统中，包括如下步骤：

步骤一，根据各电子标签的位置，为各电子标签找到最近的读写器候选位置，并加入到一读写器候选位置集合中；

步骤二，遍历所有候选位置，为读写器选取能读写所有标签的最小功率；

步骤三，在候选位置中寻找一条从出发点开始遍历所有候选位置到达终点的最短路径；