一种自适应的二进制电子标签碰撞处理算法的制作方法

本发明涉及智能电表识别技术领域，尤其涉及一种自适应的二进制电子标签碰撞处理算法。

背景技术：

随着电子标签技术的发展，电子标签越来越多的应用到智能电表领域，智能电表通过设置电子标签，可以极大的方便智能电表在制造、安装及使用过程中对智能电表信息的读写。但对电子标签的读取，现有技术中通常采用的为二进制树搜索方法。这种方法采用曼彻斯特(Manchester)编码，它能按位识别出碰撞，如图1所示，由两个(或多个)标签同时发送的数位有不同之值，则接收的上升边和下降边互相抵消，以致在整个位窗的持续时间内接收器接收到的是不间断的载波信号。这种方法本身是确定的，不存在电子标签在长时间内得不到响应的情况，但这种方法比较复杂，且识别时间较长。在实际的应用场景中，智能电表通常采用相对集中的安装方式，即根据供电区域的划分，同一区域中各用户的智能电表集中安装，集中安装的智能电表少则几块、十几块，多则几十、上百块，在抄表时需要通过智能抄表设备对每个安装点的智能电表进行抄表，因此，如何缩短智能电表电子标签的识别时间，提高识别效率，可以大大提高智能电表的抄表效率，具有现实的意义。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可有效解决电子标签识别过程中的碰撞问题，识别率高，识别速度快的自适应的二进制电子标签碰撞处理算法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种自适应的二进制电子标签碰撞处理算法，包括如下步骤：

S1.初始化查询堆栈；

S2.读取所述查询堆栈中的查询码，发送查询指令；

S3.接收电子标签的应答信号，分析所述应答信号，当发生碰撞时跳转至步骤S4，当应答信号不为空且未发生碰撞时，跳转至步骤S5，当应答信号为空时跳转至步骤S6；

S4.计算碰撞因子，当所述碰撞因子大于等于预设的碰撞因子门槛值时，根据所述查询码的应答情况生成H条新查询码，并将所述H条新查询码写入所述查询堆栈，否则生成K条新查询码，并将所述K条新查询码写入所述查询堆栈；跳转至步骤S2；所述H大于K；

S5.该查询指令查询成功，完成对该查询码的识别，跳转到步骤S6；

S6.判断所述查询堆栈是否为空，是则结束，否则跳转至步骤S2。作为本发明的进一步改进，所述碰撞因子为碰撞时隙内碰撞比特占电子标签响应比特位的比值；所述碰撞因子门槛值为0.75。

作为本发明的进一步改进，所述H的取值为4。

作为本发明的进一步改进，所述K的取值为2。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中根据所述查询码生成4条新查询码的具体步骤包括：根据所述查询码的应答情况，将发生碰撞的最高2个碰撞位的查询码分别设置为11、10、01、00，生成4条新的查询码，将其余碰撞位的查询码设置为1。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中根据所述查询码生成K条新查询码的具体步骤包括：根据所述查询码的应答情况，将发生碰撞的最高1个碰撞位的查询码分别设置为1和0，生成2条新的查询码，将其余碰撞位的查询码设置为1。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明可有效解决电子标签识别过程中的碰撞问题，识别率高，识别速度快，提高智能电表抄表的速度与效率。

附图说明

图1为Manchester编码的碰撞情况原理示意图。

图2为本发明具体实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图2所示，本实施例的自适应的二进制电子标签碰撞处理算法，包括如下步骤：S1.初始化查询堆栈；S2.读取所述查询堆栈中的查询码，发送查询指令；S3.接收电子标签的应答信号，分析所述应答信号，当发生碰撞时跳转至步骤S4，当应答信号不为空且未发生碰撞时，跳转至步骤S5，当应答信号为空时跳转至步骤S6；S4.计算碰撞因子，当所述碰撞因子大于等于预设的碰撞因子门槛值时，根据所述查询码的应答情况生成H条新查询码，并将所述H条新查询码写入所述查询堆栈，否则生成K条新查询码，并将所述K条新查询码写入所述查询堆栈；跳转至步骤S2；所述H大于K；S5.该查询指令查询成功，完成对该查询码的识别，跳转到步骤S6；S6.判断所述查询堆栈是否为空，是则结束，否则跳转至步骤S2。

在本实施例中，所述碰撞因子为碰撞时隙内碰撞比特占电子标签响应比特位的比值；所述碰撞因子门槛值为0.75。所述H的取值为4。所述K的取值为2。

在本实施例中，所述步骤S4中根据所述查询码生成4条新查询码的具体步骤包括：根据所述查询码的应答情况，将发生碰撞的最高2个碰撞位的查询码分别设置为11、10、01、00，生成4条新的查询码，将其余碰撞位的查询码设置为1。

在本实施例中，所述步骤S4中根据所述查询码生成K条新查询码的具体步骤包括：根据所述查询码的应答情况，将发生碰撞的最高1个碰撞位的查询码分别设置为1和0，生成2条新的查询码，将其余碰撞位的查询码设置为1。在本实施例中，假设系统内的标签数量为N，系统分配的分支数为M，系统在搜索深度为1的时候，识别概率p(1)为：

当搜索深度为d时，系统识别的概率p(d)为：

p(d)＝[1-p(1)]^d-1

则系统在一次完整的识别过程中，对N个标签进行搜索所需深度的平均值E(d)为：

对上式进行化简，整理，并根据等比数列求和公式可以得到：

上式中，M为等比数列的公比，也就是系统所分配的分支数。这样我们就可以求得系统搜索过程中所需的平均时隙数T为：

当搜索算法有两个分支时，所需的平均时隙数为T₂＝2/(1-1/2)^N-1。当搜索算法有四个分支时，所需的平均时隙数为T₄＝4/(1-1/4)^N-1。比较上述两式可知，当N>3时,四分支搜索算法所用到的平均时隙较少，系统性能优于二分支搜索算法；当N≤3时,二分支搜索算法所用到的平均时隙较少，系统性能优于四分支搜索算法。

在本实施例中，假设四个电子标签的序列号分别为，标签1：10110010；标签2：10100011；标签3：10110011；标签4：11100011。在初始状态下，生成查询码为11111111，存储查询堆栈。读取查询堆栈中的查询码，向标签发送查询指令。此时，全部标签均响应该查询指令，发送自身ID。根据对查询码的响应情况，检查到第0，4，6位发生碰撞，即1x1x001x，计算碰撞因子为：3/8＝0.375。小于预设的碰撞因子门槛值，K取2，即生成2条新的查询码。将发生碰撞的最高位的查询码分别设置成1和0，生成2条新的查询码，分别为：11110011和10110011，并将该两条查询码加入到查询堆栈。然后，再从查询堆栈的栈顶中取出查询码10110011，重复上述查询过程，根据对查询码的响应情况，检查到第0和4位发生碰撞，即101x001x，通过计算碰撞因子小于预设的碰撞因子门槛值，生成2条新查询码，10110011和10100011，加入堆栈。再从栈顶取出查询码10100011，进行查询，可以无碰撞的读到标签2，令标签2进入无响应状态。再从栈顶取出查询码10110011进行查询，此时，只有标签1和标签3响应，第0位发生碰撞，则生成10110011和10110010共2条新查询码加入堆栈，再读取栈顶的查询码10110010进行查询，可以无碰撞的查询到标签1，令标签1进入无响应状态。再从栈顶读取查询码10110011，可以无碰撞的查询到标签3，令标签3进入无响应状态。再从查询堆栈中读取查询码11110011，可以无碰撞的查询到标签4，完成对整个标签的查询。

在本实施例中，假设通过初始查询码11111111进行查询时，检查到0至6位均发生碰撞，即1xxxxxxx，计算碰撞因子7/8＝0.875，大于等于预设的碰撞因子门槛值，则生成4条新的查询码，分别为11111111、11011111、10111111、10011111，依次加入查询堆栈，然后，再从栈顶读取查询码10011111进行查询。依此方法，完成对全部标签的查询。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。