[发明专利]一种基于位图构建的RFID自适应N树防碰撞方法

说明书

本发明针对RFID共享信道多路访问而导致的碰撞问题，提出了一种基于位图构建的RFID自适应N树防碰撞算法(MFBTNA)。首先，利用极大似然位跟踪标签数估算法(MLBE)估算标签数量。其次，在MLBE基础上，提出了探针法构建位图，用以指导标签的响应时隙，并逐帧调整最优N值以构建多个N树，同时，对N树下的子树利用跟踪树算法(CT)进行识别。位图与跟踪树的结合使用消除了空闲时隙并极大降低了碰撞时隙的影响，使得MFBTNA算法性能明显高于现有防碰撞算法，吞吐率可达86.42％～87.05％。

技术领域

本发明涉及一种RFID系统通信技术，具体涉及一种基于位图构建的RFID自适应N树防碰撞方法。

背景技术

RFID技术通过无线链路识别与定位物件，具有高效、无需接触、批量识别等优点，广泛应用于自动识别领域。RFID系统由后台服务器、读写器及多个标签组成，通过识别标签实现物件快速定位。然而，读写器批量识别标签时，多标签通过共享信道同时传输识别信息以响应读写器从而产生信号碰撞，碰撞标签需重新发送识别信息以便于读写器识别，故增加了识别时延。同时，低价被动标签性能较低，无法感知应用环境下的其它标签。因此，设计高效防碰撞算法以最大限度减少碰撞并降低时延对RFID系统整体效率提升具有重要意义。目前，RFID防碰撞算法主要有ALOHA类和树形算法两类，ALOHA类算法具有识别速度快、操作简单的优点，然而，其存在严重的“标签饥饿”问题，即部分标签长时间得不到识别；树形算法具有识别精度高的优点，然而这类算法每次识别只进行二分割，致使其识别时间较长。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于位图构建的RFID自适应N树防碰撞方法，该方法可以大幅提高RFID标签防碰撞性能，吞吐率可达86.42％～87.05％。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于位图构建的RFID自适应N树防碰撞方法，其改进之处在于，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，用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。

进一步地，所述步骤1中，利用极大似然位跟踪标签数估算法MLBE对应用环境下的标签数进行估算，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。

进一步地，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。因此，读写器可接收到长度为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(碰撞时隙)，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；