[发明专利]适用于RFID系统的多叉树防碰撞算法

说明书

技术领域

本发明涉及无线射频识别中的标签防碰撞技术，具体地说是一种适用于RFID系统的多叉树防碰撞算法。

背景技术

随着通信与计算机技术的发展，物联网技术与人们的生活、工作和娱乐变得越来越紧密。无线射频识别（RFID）技术作为物联网标识环节中的关键技术，近年来也成为诸多专家和学者关注的热点方向。RFID是一种通过射频信号进行非接触式识别的自动识别技术，其基本原理是利用阅读器与电子标签之间的控件耦合，包括电感耦合或电磁耦合，或反射的传输特性来实现数据通信，从而可对被识别物体的自动耦合。

RFID系统中，标签周围可能同时存在多个读写器，这样，标签可能同时收到不同阅读器发送的命令，此时便产生读写器之间的碰撞。但是由于读写器具有很强的处理能力，而且这种碰撞的概率比较小，也容易解决，因此一般不把其作为关注热点。另外，一般情况下，同一个RFID系统中的所有标签工作在同一频道，当读写器的作用范围内存在多个标签，并在同一时刻可能有多个标签同时与阅读器进行通信，此时就会产生相互干扰，也就是标签发生了碰撞或冲突，使读写器不能正确识别任何一个标签的信息。

因此，迫切需要提出一种防碰撞技术，用于解决读写器作用范围内同时存在多个标签时的识别问题。标签防碰撞算法由此应运而生，其目标是快速地从多个标签中选择一个响应读写器的请求命令，并尽量在较短时间内识别其作用范围内的所有标签。因此，防碰撞算法已成为RFID系统研究领域的一个热点。

目前已有的防碰撞算法主要有两类：基于ALOHA的防碰撞算法和基于树的防碰撞算法。基于ALOHA的算法是一种随机算法，算法比较简单而且对标签的硬件要求也不高。基于ALOHA的算法中，读写器作用范围内的标签随机选择一个时隙，向读写器传送自身存储的信息。但是由于每个标签都是随机选择时隙，所以存在“标签饥饿”的问题,即某个标签所选择的时隙总是与其他时隙相同，长时间不能被识别。基于树的搜索算法是一种确定性算法，算法的实现比较复杂，标签的成本也相对较高。每个标签都有一个唯一标识的ID号，读写器根据这个唯一性选择标签进行通信。当采用二叉树的搜索算法时，每次碰撞，标签只分成0和1两个组，树分裂速度较慢，造成标签的识别时间较长，但是不存在“标签饥饿”的问题。因此人们提出了各种防碰撞算法以克服上述问题。

通过文献检索，我们检索到了以下相关文献，但其算法皆单一地基于二叉树防碰撞算法，并未综合应用多叉树算法，例如：

中国专利CN201210149625.5，一种基于时间可用度的飞机射频设备间电磁兼容性分析方法，专利权人：北京航天航空大学，该专利公开了一种基于时间可用度的飞机射频设备间电磁兼容性分析方法，该发明方法采用时间可用度数值与电磁兼容性要求进行对比，判断飞机的设计是否能符合各设备电磁兼容工作的要求。该发明方法首先采用基于二叉树防碰撞算法的工作时隙分配方法，计算出各个互扰射频设备的时间可用度；然后应用时间可用度来评价飞机一次完整模拟飞行分析过程中，各个互扰射频设备是否能满足正常使用要求。

中国专利CN201110188133.2，管桩制造养护工艺中的动态二进制查询树防碰撞方法，专利权人：广东三和管桩有限公司，该专利在读写过程中，将堆栈算法与动态二叉树防碰撞算法融合于一体，并利用动态减位对碰撞进行处理，有效解决了读写器对多标签进行读写时可能出现的碰撞问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有防碰撞算法中存在搜索速度慢、数据传输量大、碰撞标签识别时间长的缺点，提供一种适用于RFID系统的多叉树防碰撞算法。该方法是面向RFID系统的增强型自适应多叉树碰撞算法，通过判断相邻碰撞位的个数情况，综合采用自适应的无空闲时隙的八叉树或四叉树或二叉树搜索方式，减少了读写器与标签之间数据量的传输，从而提高了多标签的识别速度，加快了识别时间。

本发明的一种适用于RFID系统的多叉树防碰撞算法技术方案如下：一种适用于RFID系统的多叉树防碰撞算法，约定每个标签ID号为唯一，每个标签含有相应的响应计数器C、应答标志位TSC、睡眠程度计数器S，其特征在于，该算法步骤还包括：

步骤1）初始化前缀堆栈：阅读器初始化前缀堆栈为空，设定标签初始化参数命令，然后向所有标签发送请求命令Request(NULL)，标签做出响应。