[发明专利]一种能量节约型自适应后退锁位式防碰撞方法

说明书

本发明公开了一种能量节约型自适应后退锁位式防碰撞方法，属于射频识别技术领域，本方法基于读写器端解码获取的碰撞的位数结合后退锁位机制自适应地进入不同叉数的搜索树模式，在碰撞位数大于等于四时选择八叉树后退锁位搜索模式；在碰撞位数小于四时选择二叉树后退锁位搜索模式。本发明通过读取碰撞位的个数来自适应地选择搜索方式，并采用基于后退锁位思想与多叉搜索树特点的结合设计出的位检测机制，有效减少了在大规模标签环境下识别标签所需的时隙数和时间，也减少了识别过程中传输的数据量，降低了所需能耗。与现有技术相比，本发明大幅减少了系统总时隙数，搜索时间和能量消耗，提高了系统识别效率和能量效率。

技术领域

本发明涉及一种能量节约型自适应后退锁位式防碰撞方法，属于射频识别技术领域。

背景技术

射频识别(RFID)技术是一种支持长距离通信的无线通信技术。RFID标签方便快捷，成本低廉，细致精确，可靠性高的特点使其成为物联网的一个重要组成部分。而同时随着物联网的日益普及，RFID技术在工业和学术领域也得到了广泛的关注。RFID技术已经广泛应用于供应链、仓库管理、零售业、室内定位等多个自动目标识别应用之中。

但由于标签非常有限的通信和计算能力，如何快速识别标签是RFID技术面临的一个急需解决的问题。尤其在大规模标签的环境下，标签的快速精准识别是一项极具挑战性的问题。RFID技术中标签防碰撞算法主要可以分为两类，分别为基于ALOHA的算法和基于树的防碰撞算法。ALOHA防碰撞算法是一种概率型算法，它允许标签在随机的时间间隔内对读写器作出响应，从而导致一些标签长期不能被识别，发生标签遗漏。而基于树的算法是一种确定型算法，它通过将标签组分裂成更小的子群来避免标签ID之间的冲突。所以，基于树的算法具有更高的稳定性。

然而，常见的基于二叉树的算法每次碰撞时只能分成两个子树，在识别分裂过程中会发生许多冲突，缺乏灵活性。尤其在大规模标签环境下，此类算法会造成搜索深度过深，识别时间长，搜索效率低的问题。基于多叉树的防碰撞算法可以通过增加分裂子树的数量来降低搜索深度，但此类算法会产生较多空闲时隙，损坏系统效率。并且随着叉数的增加，空闲时隙比例也会急剧上升。同时能量消耗也是一个很大的问题，因为读写器不仅需要为自身操作提供能量，还需为有源标签提供能量。而标签电池寿命与识别时间和传输的数据量有关。减少识别过程中的数据量可以有效提高系统的能量效率。现还有混合多叉树方法结合二叉树、四叉树和八叉树搜索，但没有一个结合能源消耗、识别效率和对环境的适应性三方面考虑的解决方案。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的问题，本发明目的在于提供一种能量节约型自适应后退锁位式防碰撞方法，基于碰撞位的个数来自适应地选择搜索方式，并通过采用基于后退锁位思想与多叉搜索树特点的结合设计出的位检测机制，有效减少了在大规模标签环境下识别标签所需的时隙数和时间，减少了识别过程中传输的数据量，降低了所需能耗，增加了系统的灵活性。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于碰撞树的自适应多叉树防碰撞方法，该方法包括如下步骤：

(1)读写器持续发送Request(11…111)命令，其长度等于标签ID的长度，直到有标签响应为止；

(2)有标签响应时，读写器根据标签响应状况确定时隙状态。如果单个标签响应，无碰撞位则成功鉴别，跳转至步骤(4)；如果有多个标签响应，存在碰撞位则为碰撞时隙，进入步骤(3)；

(3)读写器根据接收到的碰撞信息，检测碰撞位数，记录碰撞节点位置，并根据碰撞位数自适应地选择OS(octree search)模式或BS(binary tree search)模式；包括：若碰撞位数大于等于4，选择OS模式，即读写器先向标签发送锁位查询命令，并通过标签回复的序列确定OS模式查询命令；如果碰撞位数小于4，选择BS模式，即读写器根据LID确定最高碰撞位位置x，发送新的BS模式查询命令；进入步骤(2)；