[发明专利]匿名多组射频识别系统的丢失标签非确定性并行检测方法

说明书

本发明涉及一种匿名多组射频识别系统的丢失标签非确定性并行检测方法，其步骤为：读头计算满足匿名多组射频识别系统的检测可靠度条件下最优的检测轮次r和当前k轮的帧长度fk；读头预测每个时隙的状态，并检测每个时隙的实际状态，通过对比预测状态和实际状态的区别，判断对应小组是否丢失标签；读头检测出所有小组都有丢失标签，即可停止检测，否则，读头要把余下的r‑k轮检测执行完毕，完成整个匿名多组射频识别系统的丢失标签并行检测。本发明能够实现对多组标签进行并行的丢失标签检测，即可有效保护标签隐私，又能够在保证匿名多组射频识别系统要求的检测可靠度前提下，有效降低检测时间，提高检测效率。

技术领域

本发明属于射频识别和物联网技术领域，涉及射频识别系统，具体地说，涉及了一种匿名多组射频识别系统的丢失标签非确定性并行检测方法。

背景技术

射频识别(英文：Radio Frequency Identification，简称：RFID)系统通常由一个后台服务器、一个或者多个读头(英文：Reader)以及大量的标签(英文：Tag)组成，读头可以通过无线信道与其射频传输范围内的标签进行一对一的通信。后台服务器预存每个标签的ID，并且通过有线或无线的方式可以与读头进行信息交换。为了解决射频识别系统中的数据包冲突，通常可以采用基于帧时隙Aloha(Framed Slotted Aloha)协议，由读头广播相应的参数，每个标签基于自己的ID选择各自的时间槽进行应答。由于读头能够获取每个标签的ID，读头可以估计每个标签应答的时隙编号，通过检测该时隙是否有应答信息进而检测对应的标签是否丢失。上述丢失标签检测方法可用于大规模仓库或商场的物品监控与管理，通过检测是否有标签丢失来实现对物品丢失的检测，有效提高了其运行效率。然而，丢失标签检测问题面临以下几个主要挑战：(1)如何在丢失标签检测过程中有效保护标签的ID信息，使其适用于匿名RFID系统中；(2)如何对分组的射频识别系统进行丢失标签检测；(3)如何有效提高丢失标签检测过程中的效率。

在RFID系统应用中，经常会涉及到标签信息隐私保护问题。例如，在药品跟踪和管理系统中，由于病人可能不想让他的药品信息被其他人知晓，因此，需要对药品上的标签的ID信息进行有效保护，实现匿名化。此外，在许多RFID系统中，标签会被分成多个组别。例如，用于超市商品管理的RFID系统中，每个标签会根据它所依附的商品的种类来分组。一种最直接的丢失标签检测方法是由读头逐一广播每个标签的ID，通过判断是否有标签没有做出应答来检测是否有标签丢失。然而，上述方法存在两个不足之处：(1)在匿名RFID系统中，每个标签的ID信息是需要进行隐私保护的，不能由读头广播出去；(2)每个标签的ID包含96位信息，由读头逐一广播这一信息非常耗时，使得这一检测方法的效率较低。

目前已有的适用于匿名多组射频识别系统的丢失标签检测方法是IIP方法。IIP方法(参见T.Li,S.Chen,and Y.Ling.Identifying The Missing Tags in A Large RFIDSystem.In Proceedings of ACM MobiHoc,2010.)是基于时隙Aloha协议的丢失标签检测方法，包括多轮检测。在每一轮的检测过程中，读头首先广播一个包含r和f的信息，其中r是随机数种子，f是每个帧(英文：Frame)的时隙个数，同时读头广播一个包含f位信息的向量，每一位表示对应的时隙的预期状态，如果该时隙的预期状态是有多个应答信息，则为‘1’，如果该时隙的预期状态是没有或者有一个应答信息，则为‘0’。每个标签根据读头广播的参数信息以及自己的ID选择其应答的时隙。若标签检测到其所应答的时隙对应的信息为‘1’，说明在该时隙将会有多个标签应答，此时，该标签以50％的概率进行应答。之后，读头检测每个时隙的实际状态，生成并广播一个新的包含f位信息的向量，每一位表示对应的时隙的实际状态，如果该时隙的实际状态为只有一个应答信息，则为‘1’，如果该时隙的实际状态为有多个或者没有应答信息，则为‘0’。每个标签接收到该向量时，若其所对应的位信息为‘1’，则它将不再参与下一轮的检测。读头通过检测预期是有标签应答的时隙的实际状态，来检测是否有丢失标签。然而，上述丢失标签检测方法存在时隙利用率不高、检测过程相对较慢的缺点。