[发明专利]一种适用于智能羊群养殖的RFID标签混合防碰撞算法

说明书

本发明公开了一种适用于智能羊群养殖的RFID标签混合防碰撞算法，该算法从全局出发考虑标签的碰撞问题，首先对标签数量进行分组，将每组识别的标签数量控制在354以内，在每一小组的识别过程中，首先估计标签数量；利用动态帧时隙ALOHA算法对组内标签进行第一轮识别，并对成功识别的标签进行读取；对于碰撞时隙则不再用ALOHA算法随机读取，采用后退式动态位屏蔽二进制搜索树算法进行第二轮精确识别，该算法减少了羊群标签与阅读器传输过程中的通信量和传输延时，实现了羊群的快速智能识别，解决了羊群多标签碰撞造成的标签漏读、识别效率低的问题，为羊群的智能养殖打下了坚实的技术基础。

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，更具体的说是涉及一种适用于智能羊群养殖的RFID标签混合防碰撞算法。

背景技术

畜牧业作为中国农业增效、农民增收的重要产业，近年来得到了迅猛的发展。随着网络化、数字化的迅捷发展，如何提升畜牧业的生产效率、实现智能化养殖已成为人们广泛关注的研究课题。我国传统的羊群养殖方式较为原始，养殖环境恶劣，尤其是贫困地区的羊群养殖更加缺乏对智能化养殖的认知与使用，因此极大地限制了养殖生产水平的提升。在这样的背景下，将物联网技术引进到羊群养殖产业，实现自动化管理已成为发展必然。

RFID技术作为物联网领域最重要的技术之一，在智能化羊群养殖系统中得到了广泛应用。智能养殖系统中，每只羊佩戴一个RFID标签，记录羊的基本信息如年龄、性别、体重、检疫情况等，同时也将这些信息录入到养殖系统的数据库中。利用RFID阅读器扫描羊佩戴的标签能直接获得该羊的全部信息，从而极大地提高了养殖户的工作效率。另一方面，由于养殖场内羊群数量庞大，针对困扰养牧羊人的羊群计数问题，也可以利用RFID技术实现。通过对RFID阅读器进行后台开发，实现计数功能，从而做到智能化“数羊”。然而在阅读器对羊群进行识别的过程中，由于羊群内部躁动，不方便管理，很难做到“一对一识别”，多只羊的标签碰撞情况很容易出现。

现有的RFID多标签防碰撞算法主要分为两大类：一类是ALOHA类算法，该类算法是一种随机性的算法，其主要思想是让标签选择不同的时隙向阅读器发送数据，当在单个时隙中只有一个标签发送数据时，该标签就能被阅读器成功识别，但会出现某一标签在很长一段时间内无法得到识别的现象，即标签饥渴问题，且ALOHA类算法成功识别率通常在36.8％以下，在发生碰撞后需要标签随机选择一个时间段再次向阅读器发送数据，很明显不适合羊群养殖领域；另一类算法是树类算法，该类算法是一种确定性的算法，与标签的ID相关，阅读器发送命令搜索，标签根据命令的参数与自己的ID进行多次比较，判断是否返回相关的数据，这样可以不断缩小响应的标签个数，当有唯一的标签响应时，阅读器就可以成功识别标签，但是该类算法比较复杂，识别时间较长，不适用于大规模的羊群识别过程。

因此，如何提供一种适用于智能羊群养殖的RFID标签混合防碰撞算法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于智能羊群养殖的RFID标签混合防碰撞算法，该算法减少了羊群标签与阅读器传输过程中的通信量和传输延时，实现了羊群的快速智能识别，解决了羊群多标签碰撞造成的标签漏读、识别效率低的问题，为羊群的智能养殖打下了坚实的技术基础。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于智能羊群养殖的RFID标签混合防碰撞算法，包括标签数目估计及分组阶段、动态帧时隙ALOHA算法第一轮识别阶段和后退式动态位屏蔽二进制搜索树算法第二轮识别阶段。

进一步，标签数目估计及分组阶段包括以下步骤：

S11：在数据读取之前，利用Vogt算法估计待识别标签的数目N；

S12：根据标签数目N进行分组，并初始化当前识别的组编号t＝1以及标签分组数g＝1，开始对第t组进行识别。

进一步，动态帧时隙ALOHA算法第一轮识别阶段包括以下步骤：