一种基于时隙状态变化来识别丢失标签的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于时隙状态变化来识别丢失标签的方法，属于无线通信【技术领域】。阅读器根据H<R1，f>将系统中所有标签映射到[0..f]时隙中，阅读器在时隙执行前每个时隙的状态；对于冲突时隙，若有k个标签同时映射到该冲突时隙，即为k重冲突时隙；对于k重冲突时隙中的标签，阅读器使用随机数R2来重新哈希映射到[0..k-1]时隙中；如果该k个标签的哈希结果Si各不相等则表明该k重冲突时隙成功降解；否则降解失败；阅读器将为该冲突时隙中的k个标签增加k-1个时隙；阅读器检测向量中每位的数字，对于k重冲突时隙，k≧4，阅读器将其对应的数字设置为0；阅读器忽略向量中为0位的对应的时隙，不执行该时隙。
【专利说明】一种基于时隙状态变化来识别丢失标签的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于时隙状态变化来识别丢失标签的方法，属于无线通信【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着现代科学技术的发展，射频识别(RFID)技术被越来越广泛的应用于物联网、仓库管理、物体跟踪等多个领域。在射频识别【技术领域】中，标签数量估计、标签定位、丢失标签的识别等问题被广泛研究。其中丢失标签识别技术可以让仓库管理员迅速知道货物丢失情况，为现代仓库管理提供了新的发展机遇。该技术充分利用了射频识别技术的无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触的特点，能够为管理者带来更多的便利。
[0003]在目前的丢失标签识别技术中，最基本的方法是阅读器逐一发送标签的ID并等待标签的响应。如果阅读器收到了标签发送的响应，则说明该标签没有丢失，否则该标签已从系统中丢失。但是这种方法需要逐个发送系统中所有标签的ID，时间成本巨大，效率不高。为了克服上述缺点，一种用时隙状态的变化来识别丢失标签的方法被提出来。该方法首先由阅读器发送<r，f>给标签，其中！是阅读器随机生成的随机数，f是时间帧的大小。其次，标签根据收到的<r，f>通过H(ID，r)映射到[0..f-Ι]的各时隙中。然后各个标签根据映射结果选择在自己的时隙时刻发送响应给阅读器。由于阅读器知道系统中所有标签的ID，所以阅读器能知道时间帧中各个时隙的状态。阅读器将时隙分为三个类型:空时隙，单一时隙和冲突时隙。其中，空时隙指未收到任何响应的时隙。单一时隙指有且仅有一个标签发送响应的时隙。冲突时隙指至少两个标签发送响应的时隙。阅读器通过检测各个时隙的状态来识别丢失标签。如果某一时隙被期望是单一时隙，但是实际检测到的是空时隙则阅读器可断定该时隙对应的标签丢失。如图(2)所示，标签A按预期应为映射到单一时隙，即图中第二个时隙。但若在时隙的实际执行过程中变成了空时隙，则表明标签h丢失。该方法很大程度提高了丢失标签识别的效率。但是该方法中空时隙和冲突时隙没有被有效利用。所以现有的技术并不是效率最高的方法。
【发明内容】
[0004]为了克服上述的不足，本发明提供了一种基于时隙状态变化来识别丢失标签的方法。
[0005]一种基于时隙状态变化来识别丢失标签的方法，该方法是通过丢失标签检测系统实现，包括阅读器、标签集、后台服务器和存有所有标签ID的数据库。其中后台服务器通过高速链路与阅读器相连，并且控制阅读器的各种操作。阅读器通过无线信号对标签集进行操作。
[0006]具体步骤如下:
[0007](I)采用追加时隙方法把可降解的冲突时隙降解为单一时隙
[0008]首先阅读器根据哈希函数KR1, f>将系统中所有标签映射到[0..f]时隙中，阅读器在时隙执行前每个时隙的状态；对于冲突时隙，若有k个标签同时映射到该冲突时隙，即为k重冲突时隙；对于k重冲突时隙中的标签，阅读器使用随机数R2来重新哈希映射到[0..k-1]时隙中，即Si=H(ID1R2)mod k ;如果该k个标签的哈希结果Si各不相等则表明该k重冲突时隙成功降解；否则，该冲突时隙降解失败；
[0009](2)对成功降解的标签重新选择时隙
[0010]阅读器将为该冲突时隙中的k个标签增加k-1个时隙；假设α代表该时隙前二重冲突时隙的个数，β代表三重冲突时隙的个数，那么该k个标签按下面的方法重新映射:①若Si=O,则该标签仍映射到原时隙里去；②若Si=bE[1., k-1]，则该标签映射到第(αΧ1+β X2)+b个时隙中去；
[0011](3)不执行空时隙和无法降解的冲突时隙
[0012]阅读器检测向量中每位的数字，对于k重冲突时隙，k≥=4，阅读器将其对应的数字设置为O ;阅读器忽略向量中为O位的对应的时隙，不执行该时隙。
[0013]本发明用于二重冲突时隙和三重冲突时隙的降解。
[0014]其中，K〈R1, f>中，H代表哈希函数，R1代表随机数，f代表帧时隙大小；R2代表不同与R1的另一随机数；Si代表阅读器重新哈希映射选择的时隙；IDi代表标签i的的ID ； α代表该时隙前二重冲突时隙的个数；β代表三重冲突时隙的个数。
[0015]本发明的有益效果是通过追加时隙的方法来降解部分冲突时隙到追加时隙；对于空时隙和不可降解的冲突时隙直接跳过不执行，使丢失标签的识别更加高效。通过追加时隙将冲突时隙重新降解为单一时隙，提高了时隙的利用率。同时通过不执行空时隙和不可降解的冲突时隙进一步提高丢失标签识别效率。跟现有最好解决方案比我们的检测丢失标签所用时间减少45%，且所用时间仅是最低花费时间的1.18倍。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的系统整体工作示意图。
[0017]图2是本发明的最基本方法不意图。
[0018]图3(a)是本发明的采用追加时隙的方法把部分冲突时隙降解为单一时隙示意图。
[0019]图3 (b)是本发明的对可降解标签重新选择时隙方法示意图。
[0020]图4是不执行空时隙和无法降解的冲突时隙示意图。
[0021]图5是本发明的流程图。
[0022]图中:阅读器；〇系统中存在的标签；●系统中丢失的标签；
[0023]1后台服务器；2存储有系统中所有标签ID的数据库。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明进行进一步的说明
[0025]图3(a)是本发明的采用追加时隙的方法把部分冲突时隙降解为单一时隙示意图。阅读器选择一个随机数R1对标签ID进行哈希映射。图中标签t1被映射到第二个时隙中，该时隙中有且仅有一枚标签被映射到其中，故为可利用时隙，不必降解。t2和t4都被映射到第三个时隙中，故该时隙为二重冲突时隙。同理，t3和t6同时被映射到第五个时隙中，该时隙也为二重冲突时隙。〖5、&和t8共三枚标签同时被映射到第六个时隙中，故为三重冲突时隙。
[0026]采用追加时隙的方法把部分冲突时隙降解为单一时隙的方法为:首先阅读器根据哈希函数H〈r，f>将系统中所有标签映射到[0..f]时隙中，故阅读器在时隙执行之前已经知道每个时隙的状态，即该时隙是空时隙、单一时隙还是冲突时隙；对于冲突时隙，若有k个标签同时映射到该时隙，我们称之为k重冲突时隙；对于k重冲突时隙中的标签，阅读器使用一个新的随机数R2来重新哈希映射到[0..k-Ι]时隙中，即Si=H(IDpR2)Hiod k ;如果该k个标签的哈希结果Si各不相等则表明该k重冲突时隙成功降解；否则，该冲突时隙降解失败；由于降解k 3 4重冲突时隙及更高级冲突时隙，效率急剧下降，故本发明只针对于二重冲突时隙和三重冲突时隙进行降解。
[0027]图3 (b)是本发明的对可降解标签重新选择时隙方法示意图。
[0028]对可降解标签重新选择时隙的方法为:阅读器将为该冲突时隙中的k个标签增加k-Ι个时隙；假设α代表该时隙前二重冲突时隙的个数，β代表三重冲突时隙的个数，那么该k个标签按下面的方法重新映射:①若Si=O,则该标签仍映射到原时隙里去；②若Si=b e [1..k-1]，则该标签映射到第(α Χ1+β X 2)+b个时隙中去。
[0029]如图3 (b)所示阅读器重新选择一个随机数R2对映射到冲突时隙中的标签进行重新哈希映射。图中标签&和t6进行重新哈希，结果&重新映射到第一个追加时隙中，而t6仍占用原时隙，该二重冲突时隙被成功降解。而对于标签t2和t4重新哈希后仍然映射到相同时隙中去，故无法降解，进行下一步处理。
[0030]标签t5、t7和t8经过重新哈希后，t5选择原时隙，t7选择第二个追加时隙，t8选择第三个追加时隙，该二重冲突冲突时隙被成功降解。这部分为采用追加时隙的方法。
[0031]图4是本发明中不执行空时隙与不可降解冲突时隙的示意图。
[0032]根据上一步的降解过程，有部分冲突时隙无法降解成功。如图3 (b)中映射到第三个时隙中的&和14标签，虽然利用新随机数R2进行重新哈希，但仍映射到同一时隙中，故该冲突时隙降解失败。对于空时隙和降解失败的冲突时隙，阅读器直接跳过此两类时隙，如图4，阅读器直接舍弃图3 (b)中的第一、三、四、七个时隙，只执行单一时隙、降解成功的冲突时隙和追加时隙。总之:阅读器检测向量中每位的数字，对于k重冲突时隙，所述k 3 4，阅读器将其对应的数字置为O ;
[0033]阅读器忽略向量中为O的位对应的时隙，不执行该时隙。
[0034]图5是本发明的流程图。阅读器在识别丢失标签时按照如图所示流程进行工作。首先阅读器把系统中所有标签的ID进行哈希映射到[0..f]时隙中，然后根据各时隙映射标签数量来决定是直接执行时隙还是按照具体步骤(1)的策略执行。如果是单一时隙，则直接进入具体步骤(3);如果是低于三重时隙，进行冲突时隙降解操作。如果降解成功则进入具体步骤(3)，否则返回进行下一轮哈希映射。对于高于三重的冲突时隙则直接返回重新进行哈希映射。为了进一步提高效率，接下来按照具体步骤(3)对空时隙和不可降解时隙进行过滤，然后开始执行剩下时隙，如果该时隙没收到标签的响应，则证明映射到该时隙的标签丢失，否则标签没有丢失。至此整个丢失标签识别过程结束。
【权利要求】
1.一种基于时隙状态变化来识别丢失标签的方法，其特征在于: (1)采用追加时隙方法把可降解的冲突时隙降解为单一时隙 阅读器根据哈希函数KR1, f>将系统中所有标签映射到[0..f]时隙中，阅读器在时隙执行前每个时隙的状态；对于冲突时隙，若有k个标签同时映射到该冲突时隙，即为k重冲突时隙；对于k重冲突时隙中的标签，阅读器使用随机数R2来重新哈希映射到[0..k-Ι]时隙中，即Si=HdDi, R2)mod k ;如果该k个标签的哈希结果Si各不相等则表明该k重冲突时隙成功降解；否则，该冲突时隙降解失败； (2)对成功降解的标签重新选择时隙 阅读器将为该冲突时隙中的k个标签增加k-Ι个时隙；假设α代表该时隙前二重冲突时隙的个数，β代表三重冲突时隙的个数，那么该k个标签按下面的方法重新映射:①若Si=O,则该标签仍映射到原时隙里去；②若Seb e [1., k-1]，则该标签映射到第(α Χ1+β X2)+b个时隙中去； (3)不执行空时隙和无法降解的冲突时隙 阅读器检测向量中每位的数字，对于k重冲突时隙，k 3 4，阅读器将其对应的数字设置为O ;阅读器忽略向量中为O位的对应的时隙，不执行该时隙； 其中，KR1, f>中，H代表哈希函数，R1代表随机数，f代表帧时隙大小；R2代表不同与R1的另一随机数各代表阅读器重新哈希映射选择的时隙；IDi代表标签i的的ID ； α代表该时隙前二重冲突时隙的个数；β代表三重冲突时隙的个数。
【文档编号】G06K7/00GK103870780SQ201410103076
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】李克秋, 刘秀龙, 齐恒, 刘春龙, 谢鑫, 曲雯毓 申请人:大连理工大学