专利名称：一种用于射频识别的防碰撞方法
技术领域：
本发明涉及一种射频识别(RFID)技术，具体说，涉及一种用于射频识 别的防A炎幢方法。
背景技术：
在RFID技术的应用中，通常情况下是一个阅读器对应多个标签。当多 个电子标签同时接入阅读器时，就会发生碰撞，因而不能正确传送标签内的 信息到阅读器。因此，需要采取一定的机制避免碰撞或减少碰撞。
在现行的国际标准ISO 18000-6 TypeB中，采用了 Binary Tree ( 二叉树) 的方法解决碰撞。每个标签有一个随机数发生器，生成0或1;每个标签有 一个计数器，当计数器的值为0时，标签回复。阅读器发送指令使所有标签 开始回复，标签在收到指令后，首先由随机数发生器生成O或1,这样将要 回复的标签分成两个子集(随机数为0和1);随机数为0的标签立即回复， 随机数为1的标签将计数器值设为1;若没有碰撞并回复成功，则阅读器发 送指令确认，并使得标签计数器值减1;若标签碰撞，阅读器发送指令，使 标签计^t器值加1;如此循环直到所有标签全部成功回复。
如图1所示，是采用ISO 18000-6 TypeB多标签接入时阅读器与标签交 互流程图，阅读器与标签的交互过程包括以下步骤。
步骤Sll，阅读器对处于有效射频场区域的标签发送选择指令，要求所 有电子标签回复；
步骤S12,标签响应选择指令。
电子标签在收到选择指令后，进行条件匹配，满足条件的标签进入清点 过程。
步骤S13,阅读器发送开始接入指令。阅读器发送开始接入指令，同时准备在规定的时间区间上接收标签的回 复信息。
步骤S14,所有标签收到开始接入指令后，初始化自身信息，计数器设 置为0，计数器值为0的标签回复阅读器。
步骤S15，阅读器在清点过程中，发送成功确认指令(SUCCESS ),或 者发送失败确认指令(FALL)。
如果阅读器接收到的回复信息是正确或者空，表明标签没有碰撞，回复 成功确认指令(SUCCESS )，要求标签的计数器值减l,阅读器进入下一个 时间区间接收标签的回复信息。正确表示阅读器在规定的时间区间中正确接 收标签的回复信息；空表示没有接收到标签的回复信息，即阅读器在规定时 间区间上未收到标签的回复信息。
如果阅读器接收到的回复信息是错误，表明发生标签碰撞，阅读器发送 失败确认指令(FALL)，要求标签进行分裂。
步骤S16,标签接收发送成功确认指令(SUCCESS)或者失败确认指令 (FALL),并估文出响应。
当标签收到成功确认指令(SUCCESS)时，发送的标签确认成功后离开 接入过程，并不再响应与接入相关的指令；未发送的标签(即计数器值不为 O的标签)，计数器值减1。
当标签收到失败确认指令(FALL)时，计数器值为0的标签重新分裂， 所有生成为0的标签，计数器值保持不变(计数器值为0),并立即回复标 签信息；计数器值不为O的标签，计数器值加l。
循环执行步骤S15和步骤S16，直到所有标签全部成功回复。
如图2所示，是18000-6 TypeB的碰撞清点过程示意图，图2中给出了 6个标签的接入过程，下面参照图2对ISO18000-6的接入过程做简单描述。
1、时隙l,初始化，标签计数器全为O;
阅读器侧当前处于时隙l;
标签侧初始化，1 2 3 4 5 6
表示有6个标签等待接入，当前的标签 计数器初始化为0;2、 时隙2， 000111, O回复； 阅读器侧当前处于时隙2;
标签侧000111表示标签l 、 2、 3的计数器值为0，标签4 、 5 、 6 的计数器值为1;
3、 时隙3，碰撞，并再次分裂为011222, O回复成功；
阅读器侧当前处于时隙3;发生碰撞，发生指令要求标签侧分裂；
标签侧011222表示标签1、 2、 3分裂成1
、 2[1]、 3[1]，标签4、 5、 6的计数器值为2;
4、 时隙4，计数器减1为，00111; O回复； 阅读器侧当前处于时隙4;
标签侧标签l接入成功，00111表示标签2、 3等待接入，标签4、 5、 6的计数器值为1;
5、 时隙5，碰撞，并重新分裂为01222, O回复成功；
阅读器侧当前处于时隙5;发生碰撞，发生指令要求标签侧分裂；
标签侧标签2和3接入，01222表示将标签2 3 [O]分裂成2 [O]和3 [1], 标签4、 5、 6的计数器值为2;
6、 时隙6，计^t器减l，为Olll, O回复成功； 阅读器侧当前处于时隙6;
标签侧标签2接入成功，计数器减l, 0111表示标签3
的计数器值 为0，标签4、 5、 6的计数器值为1;
7、 时隙7,计数器减l，为OOO， O回复； 阅读器侧当前处于时隙7;
标签侧标签3接入成功，计数器减l, 000表示标签4、 5、 6接入；
8、 时隙8,碰撞，并重新分裂为001;
阅读器侧当前处于时隙8;发生碰撞，发生指令要求标签侧分裂； 标签侧000表示标签4、 5、 6分裂成4 5
和6[1];
69、 时隙9，碰撞，并重新分列为012
阅读器侧当前处于时隙9;发生碰撞，发生指令要求标签侧分裂； 标签侧012表示标签4、 5分裂成标签4
和标签5[1]， 4 [O]接入；
10、 时隙10,计数器减l，为Ol, O回复成功； 阅读器侧当前处于时隙10;
标签侧标签4接入成功，01表示标签5 [O]接入；
11、 时隙11，清点完成 阅读器侧当前处于时隙11;
标签侧标签5接入成功，标签6
接入，清点完成。 整个过程用11个时隙接入6个标签。
通过上述过程可以看出，由于标签在清点开始时，发生碰撞的概率极大， 阅读器只能重复发送失败确认指令，使当前碰撞标签不断进行左右分枝的分 裂，就是将标签重新分配到不同的时隙的过程，直到当前时隙中只有一个标 签返回其标签信息。尤其若当前时隙的标签数目较多时，标签端就会连续发 生碰撞，这种情况浪费了很多时隙，降低了标签的接入效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于射频识别的防碰撞方法，能够 动态调整标签端的分裂程度，减少标签碰撞的时隙数。
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于射频识别的防碰撞方法，步 骤包括
(1 )在阅读器中定义动态树叉数，所述动态树叉数用于记录动态树的分 裂程度；
(2)所述阅读器发送接入指令，所述标签接收到所述接入指令后发起接 入；所述阅读器接收所述标签的回复信息，当所述阅读器通过所述回复信息 得知在当前时隙中出现碰撞时，发送失败确认指令，所述指令中携带有动态 树叉数；(3 )所述标签接收所述阅读器的失败确认指令，依据所述失败确认指令中的动态树叉数调整自身动态树的分裂程度，分裂后并处于接入状态的标签发起接入。
进一步，步骤(l)中，所述动态树叉数用于指示标签在当前时隙中的分
裂程度，动态数叉数为大于等于2的正整数。
进一步，步骤(l)中，所述动态树叉数用2的幂次的制式表示。
进一步，步骤(2)中，所述阅读器中设置有动态树计数器，所述阅读器根据所述动态树计数器的当前值来在确定所述标签当前的分裂程度，并通过所述失败确认指令发送给所述标签。
进一步，步骤(2)中，所述阅读器由所述标签回复信息得知当前时隙的情况，依据当前时隙情况判定标签分裂程度是否需要调整；如果当前时隙为空闲时隙，说明所述标签为过度分裂；如果当前时隙为可识别时隙，说明所述标签为适度分裂，之后进入下一个时间区间接收；如果当前时隙为不可识别时隙，说明标签需再分裂，阅读器发送失败确认指令，指示标签按照确定的分裂程度进行分裂。
进一步，步骤(3)中，将所述标签接收到的动态树叉数记为N,则对于计数器值非0的标签将计数器值加N - 1 ， N为正整数。
进一步，步骤(3)中，将所述标签接收到的动态树叉数记为N，若所述标签的计数器值为0，则由动态树叉数N确定的分裂范围0至N-1内生成随机数m;若m等于0，所述标签的计数器值保持不变，并立即回复标签信息；若m不等于0,所述计数器值加m为此标签新的计数器值，m为正整数。
本发明在Binary Tree的基础上进行了改进，采用动态树的思想，依据标签返回数据的碰撞情况，动态调整标签端分裂的程度，从而减少了电子标签碰撞的时隙数，有效地提高了标签的清点效率，特别是大大减少了系统因重复碰撞而浪费的清点时间。
图l是现有技术ISO18000-6中多标签接入时阅读器与标签交互流程图；图2是现有技术18000-6 TypeB中的碰撞清点过程示意图；图3是本发明中利用动态树的防石並撞方法的流程图；图4是本发明中的碰撞清点过程示意图。
具体实施例方式
本发明对Binary Tree进行了有效改进，采用动态树的思想，可改变当前时隙内碰撞标签的分裂程度。由此减少标签碰撞次数，降低空闲时隙概率，提高了多标签的接入效率。
改进的防碰撞方法描述如下
阅读器由标签回复信息可得到当前时隙的情况，从而可确定是否需要调整标签分裂程度。具体过程为
当前时隙状态可分为三种情况空闲时隙、可识别时隙和不可识别时隙，而每一种时隙状态均代表当前时隙中待清点标签的分裂情况，其中，空闲时
隙说明标签过度分裂，可识别时隙说明标签适度分裂；不可识别时隙说明标签需要分裂。
为空闲时隙或可识别时隙时，阅读器均发送成功确认指令，使所有标签的计数器值减1;为不可识别时隙时，阅读器发送失败确认指令，指示标签按照确定的分裂程度进行分裂。
因此，本发明动态树的基本思想为若当前为不可识别时隙的情况下，阅读器发送的失败确认指令才会使标签分裂，同时动态调整标签的分裂程度，失败确认指令中携带动态树的叉数，使当前碰撞标签按照此动态树的叉数进行分裂。
动态树的调整过程只发生在碰撞时隙的情况下，并且一艮据之前时隙的状态信息，确定是否需要调整动态树的叉数。
Binary Tree中采用的为二叉树，也就是标签分裂树的叉数为2,标签进行分裂时产生随机数的范围为0和1。本发明中的动态树将不仅限于使用二叉树，同样适用于N叉树，其中N为大于1的正整数。当标签收到阅读器端发送的失败确认指令时，获得动态树叉数N。
前时隙中的标签将在(0~(N-1))范围内生成随机数。若生成随机数为O,此标签继续向阅读器返回其信息；若生成的随机数为m，并且m不等于0，则此标签的计数器加m。
进一步的，考虑到实现的难易程度，可将动态树叉数定为二、四、八……，即2n (n=l, 2, 3…)的动态树。
阅读器根据标签回复信息，在碰撞时隙动态调整标签分裂的程度，此分裂叉数可选择任意整数，有别于Binary Tree单一 0/1分裂。例如，当前时隙标签个数较多时可增加分裂程度，而非采用单一的二进制分裂，分裂程度可以选择适当的整数，由于增大了分裂叉数，所以扩大了标签分裂范围，由此避免了产生连续碰撞。如果当前时隙标签个数较少时，可适当减少分裂程度，缩小了标签的分裂范围，由此可减少空闲时隙的产生。
下面参照附图，对采用动态树的过程做详细描述。
如图3所示，是本发明中利用动态树的防碰撞方法的流程图，参照该图对本发明中利用动态树的防碰撞方法做详细描述。
步骤S31，阅读器对处于有效射频场区域的标签发送选择指令。
另外，可以在选择指令中加入设定条件，要求满足设定条件的标签回复。
步骤S32，标签响应选择指令，所有标签收到选择指令后进行条件匹配，将满足条件的标签初始化计数器。
步骤S33，阅读器发送开始接入指令给进入接入程序的标签，同时，准备在规定的时间区间上接收来自标签的回复信息。
步骤S34,标签收到接入指令后，初始化自身信息，计数器设置为0，计数器值为0的标签回复阅读器。
步骤S35,阅读器在规定的时间区间上接收来自标签的回复信息，依据该回复信息判断是否有碰撞情况发生，如果没有碰撞情况发生，执行步骤S35a,发送成功确认指令；若阅读器在规定时间区间上错误接收标签回复信息，则认为多个标签回复，发生碰撞，由动态树调整规则得到新动态树叉数，执行步骤S35b,发送失败确认指令携带动态树叉数，并进入下一个时间区间接收。
步骤S35a,阅读器接收标签的回复信息，如果阅读器判断为空或者正确，表明标签没有碰撞，回复成功确认指令，阅读器进入下一个时间区间接收标签的回复信息。
正确表示阅读器在规定的时间区间中正确接收标签的回复信息；空表示没有接收到标签的回复信息，即阅读器在规定时间区间上未收到标签的回复信息。
步骤S35b,如果阅读器通过回复信息判断是错误接收标签信息，表明发生标签碰撞，阅读器发送失败确认指令，携带动态树叉数，要求标签按照此动态树叉数进行分裂。
阅读器依据当前时隙和之前时隙收到的回复信息，通过动态树调整当前时隙中标签应该采用的分裂程度，并通过失败确认指令携带此信息。
步骤S36,标签接收指令，并按照指令进行响应，如果接收到的指令是回复成功确认指令，执行步骤S36a;如果接收到的指令是失败确认指令，执行步骤S36b。
步骤S36a,如果标签接收到的指令是成功确认指令，确认成功后的标签不再响应接入指令，计数器值非0的标签减1。
步骤S36b,如果标签接收到的指令是失败确认指令，设失败确认指令中的动态树叉数为N, (N为大于等于2的正整数)，则当前时隙中的标签，即计数器值为0的标签进行分裂，而非0的标签计数器值加(N - 1)。
计数器值为0的标签进行分裂，由动态树叉数N确定的分裂范围0~(N-l)内生成随机数m， m为正整数。
若m等于O，计数器值保持不变，并立即回复标签信息；
若m不等于O,计数器值加m为此标签新的计数器值。
循环执行步骤S35和步骤S36,直到所有标签全部成功回复。
如图4所示，是本发明中的碰撞清点过程示意图，下面参照该具体实例
来说明。阅读器端的动态树计数器TR用来记录动态树的叉数，通过失败确
认指令发送给标签。1、 时隙l，初始化TR-4;标签计数器初始化为0，碰撞；
阅读器侧当前处于时隙l，初始化动态树计数器(TR = 4);
标签侧1 2 3 4 5 6 [O]，表示有6个标签等待接入，当前的标签计数器值为0;
2、 时隙2,重新分裂为011223， O回复；阅读器侧当前处于时隙2;
标签侧011223,表示当前时隙中只有一个标签即l[O]的计数器值为0，发起接入；标签2、 3的计数器值为1,标签4、 5的计数器值为2,标签6的计数器值为3;
3、 时隙3，计数器减l, 00112; O回复成功；阅读器侧当前处于时隙3;
标签侧由于标签l[O]回复成功，计数器值减1,标签2、 3当前的计数器值为O,发起接入；标签4、 5的计数器值为1，标签6的计数器值为2;
4、 时隙4,)碰撞，分裂为01223， 0回复成功；
阅读器侧当前处于时隙4，由于发生碰撞，要求标签侧分裂；
标签侧01223表示标签2和3分裂成2
、 3[1],标签2
发起接入；标签4、 5的计数器值为2,标签6的计数器值为3;
5、 时隙5,计数器减l, 0112， O回复成功；阅读器侧当前处于时隙5;
标签侧由于标签2 [O]接入成功，标签3
发起接入；计数器值减l,标签4、 5的计数器值为1，标签6的计数器值为2;
6、 时隙6，计数器减l，为OOl, O回复；阅读器侧当前处于时隙6;
标签侧由于标签3
接入成功，计数器值减l,标签4、 5的计数器值为O,发起接入，标签6的计数器值为1;
7、 时隙7,石並撞，重新分裂为012， O回复成功阅读器侧当前处于时隙7，要求分裂；
标签侧标签4
、 5
分裂为4
和5[1]，标签4
发起接入，标签6的计数器值为2;
8、 时隙8,计数器减l, 01， O回复成功；阅读器侧当前处于时隙8;
标签侧由于标签4
接入成功，计数器值减1,标签5的计数器值为0,标签6的计数器值为1 ，标签5发起接入；
9、 时隙9,清点完成。阅读器侧当前处于时隙9;
标签侧由于标签5
接入成功，计数器值减1，标签6的计数器值为0，发起接入，清点完成。
上述过程，用9个时隙接入6个标签。
通过本发明的接入过程和现有技术的接入过程可以看出，对于6个标签的接入，ISO18000-6的方法用了 ll个时隙完成，而本发明的方法用了9个时隙完成。动态树叉数初始值为4，由于系统在清点开始时，标签数目较多，如果单纯采用二进制树则将发生重复^5並撞，动态树能够有效的解决时隙碰撞问题。
时隙3碰撞，但是由于时隙2成功回复，则动态树叉数调整为2，时隙5，时隙7同理。由此随机数范围缩小，减少了空闲时隙出现的概率。
权利要求
1、一种用于射频识别的防碰撞方法，步骤包括(1)在阅读器中定义动态树叉数，所述动态树叉数用于记录动态树的分裂程度；(2)所述阅读器发送接入指令，所述标签接收到所述接入指令后发起接入；所述阅读器接收所述标签的回复信息，当所述阅读器通过所述回复信息得知在当前时隙中出现碰撞时，发送失败确认指令，所述指令中携带有动态树叉数；(3)所述标签接收所述阅读器的失败确认指令，依据所述失败确认指令中的动态树叉数调整自身动态树的分裂程度，分裂后并处于接入状态的标签发起接入。
2、 如权利要求1所述的利用防碰撞实现射频接入的方法，其特征在 于，步骤(l)中，所述动态树叉数用于指示标签在当前时隙中的分裂程度， 动态数叉数为大于等于2的正整数。
3、 如权利要求1所述的利用防碰撞实现射频接入的方法，其特征在 于，步骤(l)中，所述动态树叉数用2的幂次的制式表示。
4、 如权利要求1所述的用于射频识别的防碰撞方法，其特征在于，步 骤(2)中，所述阅读器中设置有动态树计数器，所述阅读器根据所述动态树 计数器的当前值来在确定所述标签当前的分裂程度，并通过所述失败确认指 令发送给所述标签。
5、 如权利要求1所述的用于射频识别的防碰撞方法，其特征在于，步 骤(2)中，所述阅读器由所述标签回复信息得知当前时隙的情况，依据当前 时隙情况判定标签分裂程度是否需要调整；如果当前时隙为空闲时隙，说明 所述标签为过度分裂；如果当前时隙为可识别时隙，说明所述标签为适度分 裂，之后进入下一个时间区间接收；如果当前时隙为不可识别时隙，说明标 签需再分裂，阅读器发送失败确认指令，指示标签按照确定的分裂程度进行分裂。
6、 如权利要求1所述的利用防碰撞实现射频接入的方法，其特征在于，步骤O)中，将所述标签接收到的动态树叉数记为N，则对于计数器值非0的标签将计数器值加N- 1 ， N为正整数。
7、 如权利要求1所述的利用防碰撞实现射频接入的方法，其特征在于，步骤(3)中，将所述标签接收到的动态树叉数记为N,若所述标签的计数器值为0，则由动态树叉数N确定的分裂范围0至N-1内生成随机数m;若m等于0，所述标签的计数器值保持不变，并立即回复标签信息；若m不等于O,所述计数器值加m为此标签新的计数器值，m为正整数。
全文摘要
本发明公开了一种用于射频识别的防碰撞方法，步骤包括在阅读器中定义动态树叉数，所述动态树叉数用于记录动态树的分裂程度；所述阅读器发送接入指令，所述标签接收到所述接入指令后发起接入；所述阅读器接收所述标签的回复信息，当所述阅读器通过所述回复信息得知在当前时隙中出现碰撞时，发送失败确认指令，所述指令中携带有动态树叉数；所述标签接收所述阅读器的失败确认指令，依据所述失败确认指令中的动态树叉数调整自身动态树的分裂程度，分裂后并处于接入状态的标签发起接入。本发明技术方案能够动态调整标签端的分裂程度，减少标签碰撞的时隙数。
文档编号G06K7/00GK101499121SQ20081000620
公开日2009年8月5日 申请日期2008年2月3日 优先权日2008年2月3日
发明者立 林 申请人:中兴通讯股份有限公司