[发明专利]基于改进曼彻斯特编码的多叉查询树RFID防碰撞方法

说明书

本发明公开了一种基于改进曼彻斯特编码的多叉查询树RFID防碰撞方法，针对现有RFID树型防碰撞算法搜索次数多、识别速度慢等问题，对曼彻斯特编码进行改进，并将其应用于多叉查询树RFID防碰撞方法中，可实现任意叉树的防碰撞搜索，且无任何空闲时隙，也不需要任何查询时隙，有效解决了多叉树搜索中碰撞时隙、空闲时隙、查询时隙不能兼顾的矛盾。本发明具有较少的总时隙数，较高的搜索效率和搜索速度，不仅具有重要的理论价值，也具有较大的实用价值，具有广阔的发展前景。

技术领域

本发明属于射频识别技术领域，具体涉及一种基于改进曼彻斯特编码的多叉查询树RFID防碰撞方法的设计。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非接触自动识别技术，具有成本低、功耗低、存储量大、穿透性强、多目标识别等优点，已经在物流、军事、交通、旅游、医疗等领域得到广泛的应用，典型的RFID系统通常由电子标签、阅读器和后台服务器三部分组成，由于阅读器和标签共享同一个无线信道，当多个标签同时向同一个阅读器发送数据，就会相互干扰，这就是标签碰撞问题，由于标签能量有限，计算、处理、存储能力较弱，很多传统的方法都不能用于解决标签防碰撞问题。

现阶段的防碰撞算法主要是基于时分多路算法，可分为两类：基于ALOHA的概率性算法和基于二进制树的确定性算法，ALOHA算法相对简单，但存在随机性大、效率不高、性能不稳定等问题，并且存在由于标签长时间内不被识别而引起的“饥饿”问题；树形算法是确定性算法，在标签数量较大的情况下，存在搜索时延较长，搜索效率较低等问题。

经典的树形防碰撞算法主要有：基本二进制搜索树(Binary Search，BS)算法、动态二进制搜索树(DBS)算法，查询树(Query Tree，QT)算法、碰撞树(Collision Tree，CT)算法、跳跃式动态搜索树(umping and Dynamic searching，JDS)算法、基于搜索树的增强型RFID防碰撞(Enhanced algorithm Based on Search Tree，EBST)算法、自适应修剪枝查询树(Adaptive algorithm based on 4-ary Pruning Query Tree，A4PQT)算法等。这些算法通过二叉树轮询方式对标签进行遍历，不存在标签“饥饿”问题，可以百分之百识别标签。

在树形搜索过程中，阅读器发出搜索命令，符合搜索条件的标签返回数据给阅读器，搜索时隙可分为以下几种情况：

(1)识别时隙：仅一个标签返回数据，阅读器可以直接识别标签。

(2)空闲时隙：没有任何一个标签返回数据，这个时隙被浪费了，因此应当尽量减少或避免空闲时隙。

(3)碰撞时隙：有两个或两个以上的标签同时返回数据，即发生了碰撞，阅读器不能识别任何标签。

(4)查询时隙：在该时隙内，阅读器为了知道标签某几位的具体数值，而对这几位数据进行查询，标签返回的数据通常是对应数据位的映射码，主要用于多叉树搜索中，查询时隙增加了搜索时间，因此应当尽量减少或避免。

二叉树搜索可避免空闲时隙和查询时隙，但具有较多的碰撞时隙，导致标签搜索次数多，搜索时延长。为了减少搜索总时隙，提高搜索速率，很多学者对多叉树进行了研究，但多叉树算法存在空闲时隙，通过查询碰撞位的方法可以减少或避免空闲时隙，但却增加了查询时隙。

树形搜索算法通常是通过曼彻斯特编码来准确检测碰撞位，曼彻斯特编码也叫相位编码，其编码方式是通过电平的改变来表示数值位，每一位的中间有一个跳变，从低到高跳变表示‘0’，从高到低跳变表示‘1’，即由电平“01”表示数据位‘0’，由电平“10”表示数据位‘1’，由于每一位都被调制成两个电平，数据传输速率只有调制速率的50％。