专利名称：一种多电子标签清点方法
技术领域：
本发明属于射频识别(RFID)技术领域，涉及射频电子标签的识别技术，尤其涉及超高 频远距离自动识别系统中多电子标签清点(识别)方法。
背景技术：
在用于无线通信领域的超高频远距离自动识别系统中，已开始应用EPC GEN2 (第二代 电子物品编码)读写器。在EPCGEN2读写器的设计中，多电子清点中的标签防碰撞算法是 一个重要的环节。EPC GEN2的多标签防碰撞算法主要有两项参考指标可靠性和效率。而 在整个防碰撞算法中，Q值的确定则是最为关键的一环。在现有的已公开的算法中，有两类 比较普遍的算法第一类，c参数可变的动态帧时隙算法。该方法Q值通常采用下述流程确 定初始化Q值为4，不断使用Query命令来进行搜索，根据有没有标签应答来对Q值进行 加或减。经建模分析和实践经验表明，此类方法在标签数量过大时，识别标签的效率非常低。 第二类是标签估计算法(包括最小值估算法，泊松分布估计算法，空间点逼近估算法等)，即 在每帧结束后根据上一帧中标签发生碰撞的次数(碰撞时隙)，成功识别电子标签的次数(成 功时隙)和电子标签没有返回的次数(空时隙)来估计未被识别的电子标签数量，然后据此 选择最优的下一帧的长度(时隙的个数)。经建模分析和实践经验表明，此类方法因为总要在 一帧结束时才对标签的数目进行估计，不能实时动态的跟踪标签变化而改变Q值。从而造成 标签识别效率不高。
发明内容
本发明提供一种多电子标签清点方法，该方法结合了超高频远距离自动识别系统中的标 签数目估计算法与动态随机帧时隙算法的优点，从而提高了多电子标签的清点效率。
本发明旨在解决现有多电子标签清点方法效率较低的问题，结合标签数目估算法和随机 帧时隙算法两类算法的优点，进行优势互补。在第一帧时隙通过标签数目估计算法估算出剩 余的等待盘存的标签数目的数值，从而确定下一帧时隙采用的最优Q值(本发明定义为对Q 值的宏调)。第二帧及第二帧以后的时隙过后通过c参数可变的随机帧时隙算法对Q值进行 调整(本发明定义为对Q值的微调)。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的1、 一种多电子标签的清点方法，如图1所示，包括以下步骤
步骤l:在第一帧时隙的第一时隙内，阅读器发送清点指令Query,清点指令Query中包 含Q值，其中Q值是用于电子标签计算帧长度2Q的参数值；同时令帧时隙计数值为帧长度 2Q，清零碰撞计数值rie和正确接收计数值n"等待标签回复；
步骤2:阅读器根据标签在下一个时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞 计数值加h若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加l;
步骤3:将时隙计数值减l,判断时隙计数值是否为零，若不为零，阅读器发送Queryr邻 指令，同时转入步骤2;若为零，即第一帧时隙结束，则判断碰撞发生计数值是否为零，若 碰撞发生计数值为零，则转步骤8;若碰撞发生计数值不为零，则根据标签估算法调整Q值，
转步骤4;
步骤4:根据标签估算法调整Q值时，若Q值未发生改变，说明当前Q值是合适的，无 需调整，发送QueryRep指令，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2Q，清零碰撞计数值，等待标 签回复；若Q值发生改变，则阅读器发送Queryadjust指令，插入新的Q值，同时恢复帧时 隙计数值为帧长度2^清零碰撞计数值，等待标签回复；
步骤5:阅读器根据标签在下一帧的第一时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效， 则碰撞计数值加l;若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加l;
步骤6:将时隙计数值减l，判断时隙计数值是否为零，若不为零，则采用C参数可变的 随机帧时隙算法对Q参数进行微调并转步骤7;若为零，则判断碰撞发生计数值是否为零， 若碰撞发生计数值为零，则转步骤8;若碰撞发生计数值不为零，则采用C参数可变的随机 帧时隙算法对Q参数进行微调并转步骤7;
步骤7:根据C参数可变的随机帧时隙算法微调Q值时，若Q值未发生改变，则发送
QiieryRep指令，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2Q，清零碰撞计数值，等待标签回复，然后
转步骤5;若Q值发生改变，则阅读器发送Queryadjust指令，插入新的Q值，同时恢复帧时
隙计数值为帧长度2人清零碰撞计数值，等待标签回复，然后转步骤5;
步骤8:清点周期结束，正确接收计数值nr就是清点电子标签的总数目。
上述技术方案中，所述步骤l的标签回复过程按照国际标准EPCGEN2执行，在此不再 赘述。
歩骤3和歩骤4中所述标签估计算法可以采用泊松分布估算法，具体根据碰撞计数值nc
5的大小估算剩余标签数n=2.39xne;然后调整的新Q值Q'=round(log2n)。
步骤6和步骤7中所述根据c参数可变的随机帧时隙算法中来确定新的Q值的步骤具体
为-
步骤7-l:判断阅读器时隙计数器值是否为0，若为0，则转入步骤6-2，若不为0，调用 Q参数调整算法，若经调整后的Q值发生改变，则向标签发送插入有Q值修改的信息的 Queryadjust指令，并转入步骤5，若Q值未发生改变，则向标签发送Queryrep指令；
步骤7-2:判断碰撞发生计数器值是否为0，若为0，则清点周期结束；若不为0，则调 用Q参数调整算法，若经调整后的Q值改变，则向标签发送Queryadjust指令，并插入Q参 数值的修改信息后转入步骤5，若Q值未发生改变，向标签发送Queryrep指令后，转入步骤
其中步骤7-l和步骤7-2中所述Q参数调整算法(流程图如图2所示)具体为其中， Qfp是Q的浮动值(Qfp的初始值等于Q的初始值)；阅读器将Qfp取整得到Query指令中的 整数值Q。 Q的取值方式具体如下首先给Qfp赋初值；然后取整Qfp的值，将该值包含在 Query指令中；最后判断标签回复的信息，若发生碰撞则令Qfp值为Qfp与参数c之和与15 两者之间的最小值Q=round(Qfp);若没有标签回应，则零Qfp值为0和Qfp与参数c之差两
者之间的最大值Q-round(Qfp);若标签被正确识别，则Q不做调整。其中，参数c=0.4-*Qfp， 如图3所示。
本发明的有益效果是
与现有技术比，采用本发明的方法，可使得射频识别系统快速读取多个标签，极大的提 升了标签识别效率。
图1是本发明提供的一种多电子标签的清点方法的流程示意图。 图2是Q参数调整算法的流程示意图。
图3是c参数可变的随机帧时隙算法中c参数与Q参数关系曲线示意图。 图4是具体实施方式
1的仿真效果一。 图5是具体实施方式
1的仿真效果二。图6是对比实施方式1的仿真效果一。
图7是对比实施方式1的仿真效果二。
图8是对比实施方式2的仿真效果一。
图9是对比实施方式2的仿真效果二。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
具体实施方式
1
利用matalab/simulink建立平台并对本发明提出的一种多电子标签的清点方法在标签数 目等于50的情况下进行仿真，具体操作步骤如下
步骤l:在第一帧时隙的第一时隙内，阅读器发送清点指令Query，清点指令Query中包 含Q的初始值3;同时令帧时隙计数值为帧长度8，清零碰撞计数值nc和正确接收计数值rv， 等待标签回复；
步骤2:阅读器根据标签在下一个时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞 计数值加l;若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加l;
步骤3:将时隙计数值减l，判断时隙计数值是否为零，若不为零，阅读器发送Queryrep 指令，同时转入步骤2;若为零，即第一帧时隙结束，则判断碰撞发生计数值是否为零，若 碰撞发生计数值为零，则转步骤8;若碰撞发生讣数值不为零，则根据标签估算法调整Q值，
转步骤4;
歩骤4:根据标签估算法调整Q值时，若Q值未发生改变，说明当前Q值是合适的，无 需调整，发送QueryRep指令，同时恢复帧时隙计数值为帧长度8，清零碰撞计数值，等待标 签回复；若Q值发生改变，则阅读器发送Queryadjust指令，插入新的Q值，同时恢复帧时 隙计数值为帧长度2、清零碰撞计数值，等待标签回复；
步骤5:阅读器根据标签在下一帧的第一时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效， 则碰撞计数值加l;若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加1;
步骤6:将时隙计数值减l，判断时隙计数值是否为零，若不为零，则采用C参数可变的 随机帧时隙算法对Q参数进行微调并转步骤7;若为零，则判断碰撞发生计数值是否为零， 若碰撞发生计数值为零，则转步骤8;若碰撞发生计数值不为零，则采用C参数可变的随机
7帧时隙算法对Q参数进行微调并转步骤7;
步骤7:根据C参数可变的随机帧时隙算法微调Q值时，若Q值未发生改变，则发送
QueryRep指令，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2Q，清零碰撞计数值，等待标签回复，然后
转步骤5;若Q值发生改变，则阅读器发送Queryadjust指令，插入新的Q值，同时恢复帧时
隙计数值为帧长度2人清零碰撞计数值，等待标签回复，然后转步骤5;
步骤8:清点周期结束，正确接收计数值nr就是清点电子标签的总数目。
所述步骤6和步骤7中所述根据c参数可变的随机帧时隙算法中来确定新的Q值的步骤 具体为-
步骤7-l:判断阅读器时隙计数器值是否为0，若为0，则转入步骤6-2，若不为0，调用 Q参数调整算法，若经调整后的Q值发生改变，则向标签发送插入有Q值修改的信息的 Queryadjust指令，并转入歩骤4，若Q值未发生改变，则向标签发送Queryrep指令；
步骤7-2:判断碰撞发生计数器值是否为0，若为0，则清点周期结束；若不为0，则调 用Q参数调整算法，若经调整后的Q值改变，则向标签发送Queryadjust指令，并插入Q参 数值的修改信息后转入步骤2，若Q值未发生改变，向标签发送Queryrep指令后，转入步骤 4。
其中步骤7-1和步骤7-2中所述Q参数调整算法(流程图如图2所示)具体为其中， Qfp是Q的浮动值(Qfp的初始值等于Q的初始值)；阅读器将Qfp取整得到Query指令中的 整数值Q。 Q的取值方式具体如下首先给Qfp赋初值；然后取整Qfp的值，将该值包含在 Query指令中；最后判断标签回复的信息，若发生碰撞则令Qf^值为Qfp与参数c之和与15 两者之间的最小值Q=round(Qfp);若没有标签回应，则零Qfp值为0和Qfp与参数c之差两
者之间的最大值Q^ound(Qfp);若标签被正确识另lj，则Q不做调整。其中，参数c=0.4-^Qfp， 如图3所示。
对比实施方式1
利用matalab/simulink建立平台并对标签估计算法(在标签数目等于50的情况下进行仿 真，具体操作步骤如下
(1) 设置Q的初始值二3， Qfp:3;时隙计数器的值二2Q， ne=0，nr=0;
(2) 阅读器根据标签在下一个时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞 计数器值加l;若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加l;(3) 将时隙计数值减1，判断时隙计数值是否为零，若不为零，则阅读器发送Queryrep 指令，同时转入步骤(2);若为零，则判断碰撞发生计数值是否为零，若碰撞发 生计数值为零，则清点周期结束；若碰撞发生计数值不为零，则根据泊松估算法 调整Q值；转入步骤(1)。
其中，步骤(3)中所述根据标签估计算法可以采用泊松分布估算法，根据碰撞计数器的 nc的值估算剩余标签数目n=2.39*nk;然后调整的新Q值等于Q'=round(log2n);
对比实施方式2
利用matakb/simulink建立平台并对随机帧时隙算法在标签数目等于50的情况下进行仿 真，具体操作步骤如下-
(1) 设置Q的初始值4， Qfp:3;时隙计数器的值2、 ne=0,nr=0;
(2) 阅读器根据标签在下一个时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞 计数器值加l;若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加l;
(3) 将时隙计数值减l，判断时隙计数值是否为零，若不为零，则阅读器根据随机帧 时隙算法调整Q值，同时发送Queryrep或QueryAjust指令，同时转入步骤(2); 若为零，则判断碰撞发生计数值是否为零，若碰撞发生计数值为零，则清点周期 结束;若碰撞发生计数值不为零，则根据随机帧时隙算法调整Q值;转入步骤(1 )。
其中步骤(3)中所述随机帧时隙算法，c的变化区间为(0.1， 0.5)， c=0.5-2/75*Qfp;
三个实施方式的两个仿真结果分析
仿真结果很好的证明了两个问题-
从图4，图6，图8的仿真结果可以得出结论
图4 (本发明)Q值能很快并且适时跟踪标签的数目变化而变化。
图6(随机帧时隙算法)Qfp虽然难够适时的跟踪标签数目的变化而变化，但跟踪比较
滞后，没有适时性。
图8(标签估计算法)Q值无法适时的跟踪标签数目的变化，总要在一个帧之后才改变
Q的值。
从图5，图7，图9的仿真结果可以得出结论阅读器采用发明的算法能够很快的读取标
9签，大大的提高了标签的读取速度。
图5 (本发明)平均三个Queryrep命令就能够读取一个电子标签。
图7 (随机帧时隙算法)平均五个Queryrep命令能够读取一个电子标签。
图9(标签估计算法)平均五个Queryrep命令能够读取一个电子标签；而且从图上可以 看书，此算法会出现漏读现象。
综上所述，本发明的算法优于随机帧时隙算法和标签估计算法，也极大的提高了阅读器 对标签的识别率，同时也避免了漏读现象。
权利要求
1、一种多电子标签的清点方法，包括以下步骤步骤1在第一帧时隙的第一时隙内，阅读器发送清点指令Query，清点指令Query中包含Q值，其中Q值是用于电子标签计算帧长度2Q的参数值；同时令帧时隙计数值为帧长度2Q，清零碰撞计数值nc和正确接收计数值nr，等待标签回复；步骤2阅读器根据标签在下一个时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞计数值加1；若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加1；步骤3将时隙计数值减1，判断时隙计数值是否为零，若不为零，阅读器发送Queryrep指令，同时转入步骤2；若为零，即第一帧时隙结束，则判断碰撞发生计数值是否为零，若碰撞发生计数值为零，则转步骤8；若碰撞发生计数值不为零，则根据标签估算法调整Q值，转步骤4；步骤4根据标签估算法调整Q值时，若Q值未发生改变，说明当前Q值是合适的，无需调整，发送QueryRep指令，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2Q，清零碰撞计数值，等待标签回复；若Q值发生改变，则阅读器发送Queryadjust指令，插入新的Q值，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2Q，清零碰撞计数值，等待标签回复；步骤5阅读器根据标签在下一帧的第一时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞计数值加1；若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加1；步骤6将时隙计数值减1，判断时隙计数值是否为零，若不为零，则采用c参数可变的随机帧时隙算法对Q参数进行微调并转步骤7；若为零，则判断碰撞发生计数值是否为零，若碰撞发生计数值为零，则转步骤8；若碰撞发生计数值不为零，则采用c参数可变的随机帧时隙算法对Q参数进行微调并转步骤7；步骤7根据c参数可变的随机帧时隙算法微调Q值时，若Q值未发生改变，则发送QueryRep指令，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2Q，清零碰撞计数值，等待标签回复，然后转步骤5；若Q值发生改变，则阅读器发送Queryadjust指令，插入新的Q值，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2Q，清零碰撞计数值，等待标签回复，然后转步骤5；步骤8清点周期结束，正确接收计数值nr就是清点电子标签的总数目。
2、根据权利要求1所述的多电子标签的清点方法，其特征在于，步骤3和歩骤4中所 述标签估计算法采用泊松分布估算法，具体根据碰撞计数值ne的大小估算剩余标签数 n=2.39xne;然后调整的新Q值Q'=round(log2n)。
3、 根据权利要求l所述的多电子标签的清点方法，其特征在于，步骤6和步骤7中所述 根据c参数可变的随机帧时隙算法中来确定新的Q值的步骤具体为步骤7-l:判断阅读器时隙计数器值是否为O，若为O,则转入步骤7-2，若不为0，调用 Q参数调整算法，若经调整后的Q值发生改变，则向标签发送插入有Q值修改的信息的 Queryadjust指令，并转入步骤5，若Q值未发生改变，则向标签发送Queryrep指令；步骤7-2:判断碰撞发生计数器值是否为0，若为0，则转入步骤8;若不为0，则调用Q 参数调整算法，若经调整后的Q值改变，则向标签发送Queryadjust指令，并插入Q参数值 的修改信息后转入步骤5，若Q值未发生改变，向标签发送Queryrep指令后，转入步骤5。
4、 根据权利要求3所述的多电子标签的清点方法，其特征在于，步骤7-l和步骤7-2中 所述Q参数调整算法具体为其中，Qfp是Q的浮动值，Qfp的初始值等于Q的初始值；阅 读器将Q^取整得到Query指令中的整数值Q; Q的取值方式具体如下首先给Q^赋初值； 然后取整Qfb的值，将该值包含在Query指令中；最后判断标签回复的信息，若发生碰撞则 令Qfp值为Qfp与参数c之和与15两者之间的最小值Q=round(Qfp);若没有标签回应，则零 Qfp值为0和Qfp与参数c之差两者之间的最大值Q=round(Qfp);若标签被正确识别，则Q不做调整。其中，参数。=0.4-lQfp。
全文摘要
一种多电子标签清点方法，属于射频识别(RFID)技术领域，涉及射频电子标签的识别技术。本发明旨在解决现有多电子标签清点方法效率较低的问题，结合超高频远距离自动识别系统中的标签数目估计算法与动态随机帧时隙算法的优点，进行优势互补。在第一帧时隙通过标签数目估计算法估算出剩余的等待盘存的标签数目的数值，从而确定下一帧时隙采用的最优Q值(本发明定义为对Q值的宏调)。第二帧及第二帧以后的时隙过后通过c参数可变的随机帧时隙算法对Q值进行调整(本发明定义为对Q值的微调)。与现有技术比，采用本发明可使得射频识别系统快速读取多个标签，极大的提升了标签清点(或识别)效率。
文档编号G06K7/00GK101510249SQ20091005852
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者文光俊, 建 江 申请人:电子科技大学