[发明专利]一种基于位图构建的RFID自适应N树防碰撞方法

权利要求书

1.一种基于位图构建的RFID自适应N树防碰撞方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤1：利用极大似然位跟踪标签数估算法MLBE估算应用环境下的标签数量；

步骤2：利用探针法构建位图，以指导标签的响应时隙；并逐帧调整最优N值以构建N树，逐一识别N树下的子树；

所述步骤1中，利用极大似然位跟踪标签数估算法MLBE估算应用环境下的标签数，即通过检测单bit位碰撞、识别及空闲情况，实现对应用环境下标签数量的估算；其中，极大似然位跟踪标签数估算法MLBE估算的时隙长度为1/DR，根据EPCGlobalC1G2标准知DR为128Kbps；

估算应用环境下的标签数量包括下述步骤：

1)读写器广播MLBE命令||Q||r后，标签生成R＝Hash(ID,r)mod2^Q及随机数R_b∈{0,1}，并在时隙R发送R_b给读写器，所述读写器接收到长度为2^Q的数据串Str；

2)若在时隙R同时接收到0和1则发生碰撞，表明时隙R至少有两个标签响应，若只接收到0或1，则该时隙至少有一个标签响应，即无碰撞时隙；若没有接收到0或1，则时隙R内无标签响应，无标签响应即空闲时隙数可精确统计记为e，并将碰撞时隙数记为c；

3)根据盒子占用模型，当标签数为n，盒子总数或帧长为N时，r个盒子中具有w个标签的概率P(w,r,n)如式(1)所示，e个时隙具有0个标签的概率P(w＝0,e,n)如式(2)所示：

其中：j表示变量，无实际含义；

同时，标签选取随机时隙响应事件独立且同分布，满足极大似然适用条件，在已知N并统计w＝0的时隙数为e的情况下对标签数n进行估算，估算表达式如下：

其中，表示估算标签数，结合表达式(2)～(3)对标签数进行极大似然估算；其中，n≥2^Q-e+c表示每个碰撞时隙至少包括两个标签；

所述步骤2中，利用探针法预先检测可识别时隙、碰撞时隙及空闲时隙，构建位图；

MFBTNA算法在极大似然位跟踪标签数估算法MLBE估算未识别标签基础上，为下一识别帧设置最优N值，并逐帧进行识别。

2.如权利要求1所述的RFID自适应N树防碰撞方法，其特征在于，Q值的选取至少使得2^Q内包含1个空闲时隙，Q越大则估算范围越大，当e＝1时得Q的最大估算范围；将e＝1带入表达式(2)并迭代Q值，得不同Q值的估算范围：

<1>在已知应用环境下，操作人员根据标签数量选取Q值进行估算，若发现e＝0，则令Q＝Q+1，继续发送MLBE命令||Q||r；其中，r为任意随机数；

<2>在未知应用环境下，则Q从1开始对应用环境下的标签数进行估算，若发现e＝0，则令Q＝Q+1，继续发送MLBE命令||Q||r；其中，r为任意随机数；

读写器发送MLBE命令||Q||r后，标签生成R＝Hash(ID,r)mod2^Q及随机数R_b∈{0,1}，在时隙R发送R_b给读写器，即标签以1/2^Q的概率在任一时隙k响应，则任一时隙k无标签响应的概率P(k)|_k＝0如下式(4)所示：

标签随机选择时隙响应事件相互独立，令E(k)|_k＝0为e的期望，则：

在未知应用环境下Q从1开始，若e＝0则令Q＝Q+1继续进行估算，直到e≥1，

当E(k)|_k＝0≥1时，实现对标签数的估算，有下式成立：

求解表达式(6)得估算所需给定的最小Q值Q_min，在未知应用环境下令Q＝1开始估算直到Q_min为止，其中，n为标签数量。