基于反馈机制的rfid防碰撞算法
【专利摘要】本发明公开一种基于反馈机制的RFID防碰撞算法。该算法步骤包括1）将标签随机分成16组，读写器对组号为0的标签进行识别，其余组号大于0的标签均将组号减一，再开始下一轮对新0组标签的识别。2）在组内采用分维识别算法。将标签ID每四位分成一维，查询标签某一维的数据时根据1的个数及位置关系确定计数器的值，通过检测碰撞情况和计数器的值获取标签前缀，根据标签前缀识别相应的标签。3）将16组标签的已识别信息进行反馈，对漏读标签重新进行分组，然后在组内采用基于已识别标签ID信息反馈的随机算法。本发明加快了标签产生碰撞时的处理速度，减少了识别时间，将已识别的标签信息进行反馈，提高了标签的识别率。
【专利说明】基于反馈机制的RFID防碰撞算法
【技术领域】
[0001]本发明属于RFID (射频识别)【技术领域】。涉及一种捕获效应下基于反馈机制的RFID防碰撞算法。
【背景技术】
[0002]无线射频识别技术(RFID)是一种自动识别技术，广泛应用于物流、军事、交通、医药等领域。一个基本的RFID系统主要包括阅读器、标签和天线。每个标签中都有唯一标识的ID号，标签与阅读器之间通过射频信号进行通信。同一个RFID系统中所有标签工作在同一频道，当读写器作用范围内存在多个标签时，并在同一时刻可能有多个标签同时与阅读器进行通信，此时标签之间就会产生碰撞，阅读器因不能同时接收所有信息而造成数据丢失，即产生了标签之间的碰撞。
[0003]现有的标签防碰撞算法中主要有两类:基于ALOHA的随机算法和基于树的确定性算法。当读写器的作用范围内多个标签应答时，离读写器较近的标签可能因为其信号较强而覆盖其他标签的信号，由此产生了捕获效应。基于ALOHA的随机算法通过随机选择时隙向读写器发送数据，相对来说不能保证整个系统的可靠性，信道的利用率也比较低。基于树的算法通过将冲突节点分成O和I左右两个子集，有序地解决了标签中的冲突问题，但是在识别阶段的初期会产生大量的碰撞，而且对捕获效应的处理比较差。在实际中由于存在捕获效应和信道干扰等造成标签漏读的现象，现有的这两种算法中显然是不能做到对全部标签的识别。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的是提供一种捕获效应下基于反馈机制的RFID防碰撞算法，用以克服传统防碰撞法可靠性差、信道利用率低，由于大量碰撞，标签与读写器之间的距离不同等造成捕获效应处理差、不能做到对全部标签识别等问题。
[0005]本发明的方案是通过这样实现的:一种基于反馈机制的RFID防碰撞算法，该算法约定标签对象包括随机数产生器TC、计数器Ge、标签组号存储器TG，读写器对象包括当前查询维数RN，组数GN，该算法步骤还包括:
步骤I)标签分组:读写器发送Req(GN)命令，初始时GN=15，标签利用标签内的随机数产生器TC生成O — GN之间的随机数，然后将所生成的随机数保存在标签组号存储器TG中，TG的值便是标签所在的组号，标签随机分成GN+1组，即16组，读写器对组号为“O”的标签进行识别，完成对“O”组的识别后，其余组号大于“O”的标签均将组号减一，再开始下一轮对新“O”组标签的识别。
[0006]步骤2)标签组内分维识别:首先读写器初始化当前查询维数RN，发送查询命令Req (X，RN)，依据标签前缀与计数器GC的对应关系对GC赋值，然后读写器接收数据GC值，发送查询命令Request (X，RN, gc)，最后读写器检测碰撞情况，依据数据碰撞与标签前缀的判断关系获取命令参数，判断堆栈。[0007]步骤3)标签反馈识别:首先读写器求出[M/V]，令GN=[M/V] — I并反馈给标签，然后标签产生O-GN之间的随机数作为标签组号，存于标签组号存储器TG中，选择组号为O的标签响应，最后检测碰撞情况，算法结束。
[0008]作为本发明的进一步解释说明，所述的标签其ID号由非“O”即“I”的二进制位组成，每个标签将其ID从左至右每四个二进制位分为一维。
[0009]作为本发明的进一步改进，所述步骤2)标签组内分维识别其识别过程步骤包括: 步骤2-1，读写器初始化当前查询维数RN=1，查询前缀X=null，当X为null时，组号为
O的标签均相应。
[0010]步骤2-2，发送查询命令Req(X，RN)，将RN，X告知标签，标签检测其RN中“I”的个数及位置关系，依据标签前缀与计数器GC的对应关系对GC赋值，并向读写器反馈表示GC值的信息序列。
[0011]步骤2-3，读写器接收数据GC值，将获知的GC值、X、RN入栈，并获取栈顶元素。
[0012]步骤2-4,发送查询命令Request (X, RN, gc)要求前缀与X匹配且GC=gc的标签返回其第RN维及其以后的数据。
[0013]步骤2-5，读写器检测碰撞情况，若产生碰撞且RN不是最后一维，则根据查询维中的数据碰撞与标签如缀的判断关系，获取当如存在的标签如缀并将如缀，当如的GC值和查询维数RN=RN+1入栈，获取栈顶元素，返回步骤2-2 ;若无碰撞或RN为最后一维，则直接识别标签并将其屏蔽后转到步骤2-6。
[0014]步骤2-6，判断堆栈，若堆栈为空，则转至步骤2-7 ;若不为空，则采用后退策略，从堆栈中获取栈顶元素，返回步骤2-4。
[0015]步骤2-7，若堆栈为空，其余组号大于“O”的标签均将组号减一，由于漏读的组号为“O”的标签保持组号“O”不变，再对新的“O”组标签进行识别，返回步骤2-1 ;若所有标签组号为“O”且堆栈为空，则结束步骤2)。
[0016]作为本发明的进一步解释说明，所述步骤3)标签反馈识别其识别过程步骤包括: 步骤3-1，读写器用已识别的16组标签信息进行反馈，求出16组中的已识别标签的最
大数M和平均数V，求出[M/V]，令GN= [M/V] -1，发送命令Req (GN)。
[0017]步骤3-2，标签产生0-[GN]之间的随机数作为标签组号，存于标签组号存储器TG中，读写器选择组号为“O”的标签响应。
[0018]步骤3-3，组号为“O”的标签产生随机数，选择随机数为“O”的标签响应。
[0019]步骤3-4，检测碰撞情况，若产生碰撞，则随机数非“O”的标签将其随机数加一，随机数为“O”的标签重新产生随机数，返回步骤3-4，重新检测碰撞情况；若只有一个标签响应，则识别标签并将其屏蔽后向其他标签反馈其ID，转至步骤3-5 ;若无标签响应，则读写器要求未识别的标签返回其随机数，检测接收的数据，若有标签响应则转至步骤3-5 ;若无标签返回其随机数，则转至步骤3-6。
[0020]步骤3-5，随机数非“O”的标签将随机数减一，返回步骤3-4。
[0021]步骤3-6，所有标签组号为“0”，则结束整个识别过程；否则组号非“O”的标签将组号减一，再选择组号为“O”的标签响应返回步骤3-3。
[0022]作为本发明的进一步限定，所述步骤2)中的标签前缀与计数器GC的对应关系为GC=I 时，标签前缀为 0001 0010 0100 1000 ;GC=2 时，标签前缀为 1010 1001 1100 ；GC=3时,标签前缀为Olll 1011 1110 1101 ;GC=4时，标签前缀为0000 1111 ;GC=5时，标签前缀为 0011 0110 0101。
[0023]作为本发明的进一步限定，所述步骤2)中的数据碰撞与标签前缀的判断关系为: 在GC=I中只有一个二进制位为1，若某一位发生碰撞，则分别将该碰撞位置1，其余位
置O,依次获得当前查询维中存在的标签前缀。
[0024]在GC=3中只有一个二进制位为O,若某一位发生碰撞,贝U分别将该碰撞位置O,其余位置1，依次获得当前查询维中存在的标签前缀。
[0025]在GC=4中只有当前查询维中前缀是0000或1111的标签，若发生碰撞，即说明同时存在0000和1111。
[0026]在GC=2中I的个数为2,但最左位均为I,若某一位发生碰撞,贝U分别把相应的碰撞位置1，其余位置0，依次获得当前查询维中存在的标签前缀。
[0027]在GC=5中I的个数为2,但最左位为O,若某一位发生碰撞,则分别把相应的碰撞位置0，其余位置1，依次获得当前查询维中存在的标签前缀。
[0028]本发明具备良好效果和实质性进步:减少了识别初期产生的过多碰撞，通过将标签进行分维识别，加快了标签产生碰撞时的处理速度，在相同条件下，标签产生碰撞时的处理速度平均提高大约25%，识别时间平均减少大约28%，大大减少了识别时间；同时考虑了捕获效应和信道干扰等而产生的标签漏读问题，将已识别的标签信息进行反馈，识别率平均提闻到99%以上，大大提闻了标签的识别率。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1.本发明标签分组和标签组内分维识别步骤算法流程图。
[0030]图2.本发明标签反馈识别步骤算法流程图。
【具体实施方式】
[0031]以下结合实施例和附图描述本发明，这些描述并不是对本
【发明内容】
作进一步的限定。实施例中算法约定标签对象包括随机数产生器TC、计数器Ge、标签组号存储器TG，读写器对象包括当前查询维数RN，组数GN。
[0032]实施例1
(I)步骤I)标签分组:为减少识别阶段初期因标签数量过多而产生大量的碰撞，首先将标签进行随机分组。本发明中，读写器发送命令Req (GN)，GN=15，标签利用标签内的随机数产生器TC生成O — 15之间的随机数，然后将所生成的随机数保存在标签组号存储器TG中，TG的值便是标签所在的组号。读写器选择组号为O的标签进行识别。
[0033](2)步骤2)标签组内分维识别:在组内采用分维识别算法。其具体流程如图1所示，算法分为以下几步:
I)标签ID由非O即I的二进制位组成,唯一标识一个标签,左边为高位。首先标签将其ID从高位到低位每四个二进制位分成一维，由此可将标签分成若干维，如1，2，3维。例如标签ID为0100110001111110，则可以分为四维，其中第1、2、3、4维分别是0100 UlOO、0111、 1110 。
[0034]2)读写器初始化当前查询维数RN=1，查询前缀X=null，当X=null时，组号为O的所有标签均响应。
[0035]3)发送查询命令Req (X，RN)，将X，RN告知标签；读写器根据第RN维中I的个数及位置关系，依据查询维中的标签前缀与计数器GC的对应关系(如表1)对GC赋值，并向读写器反馈表示GC值的信息序列。
[0036]①查询维中的标签前缀与GC的关系如下:如当前查询标签的第RN维数据，标签第RN维中I的个数分别为I和3，则相应的GC分别为I和3 ;1的个数为O或4，则GC=4 ；1的个数为2且最高位为1，则GC=2，；1的个数为2且最高位为0，则GC=5。
[0037]②标签向读写器发送GC值的规则如下:标签将GC值用长度为5的二进制表示，用I的位置表示GC的值。如标签的GC=4，则标签发送的数据为01000。
[0038]表1.查询维中的标签前缀与计数器GC的对应关系
【权利要求】
1.一种基于反馈机制的RFID防碰撞算法，该算法约定标签对象包括随机数产生器TC、计数器GC、标签组号存储器TG，读写器对象包括当前查询维数RN，组数GN，其特征在于，该算法步骤还包括: 步骤I)标签分组:读写器发送命令Req(GN)，初始化组数GN，标签利用标签内的随机数产生器TC生成O — GN之间的随机数，然后将所生成的随机数保存在标签组号存储器TG中，TG的值便是标签所在的组号，标签随机分成GN+1组，读写器对组号为“O”的标签进行识别，完成对“O”组的识别后，其余组号大于“O”的标签均将组号减一，再开始下一轮对新“O”组标签的识别； 步骤2)标签组内分维识别:首先读写器初始化当前查询维数RN，发送查询命令Req (X，RN)，依据标签前缀与计数器GC的对应关系对GC赋值，然后读写器接收数据GC值，发送查询命令Request (X，RN, gc)，最后读写器检测碰撞情况，依据数据碰撞与标签前缀的判断关系获取命令参数，判断堆栈； 步骤3)标签反馈识别:首先读写器求出[Μ/V]并反馈给标签，令GN= [M/V]-1，然后标签产生O-GN之间的随机数作为标签组号，存于标签组号存储器TG中，选择组号为“O”的标签进行响应，最后检测碰撞情况，算法结束。
2.根据权利要求1所述的基于反馈机制的RFID防碰撞算法，其特征在于，所述的标签其ID号由非“O”即“I”的二进制位组成，每个标签将其ID号从左至右每四个二进制位分为一维。
3.根据权利要求1所述的基于反馈机制的RFID防碰撞算法，其特征在于，所述步骤2)中的标签前缀与计数器GC的对应关系为GC=I时，标签前缀为0001 0010 0100 1000 ；GC=2时,标签前缀为1010 1001 1100 ;GC=3时，标签前缀为0111 1011 1110 1101;GC=4时，标签前缀为0000 1111 ;GC=5时，标签前缀为0011 0110 0101。
4.根据权利要求1所述的基于反馈机制的RFID防碰撞算法，其特征在于，所述步骤2)中的数据碰撞与标签前缀的判断关系为:在GC=I中只有一个二进制位为“1”，若某一位发生碰撞，则分别将该碰撞位置“ I ”，其余位置“0”，依次获得当前查询维中存在的标签前缀； 在GC=3中只有一个二进制位为“0”，若某一位发生碰撞，则分别将该碰撞位置“0”，其余位置“ I ”，依次获得当前查询维中存在的标签前缀； 在GC=4中只有当前查询维中前缀是0000或1111的标签，若发生碰撞，即说明同时存在 0000 和 1111 ； 在GC=2中I的个数为2,但最左位均为“I”,若某一位发生碰撞,则分别把相应的碰撞位置“ I ”，其余位置“0”，依次获得当前查询维中存在的标签前缀； 在GC=5中I的个数为2,但最左位为“O”,若某一位发生碰撞,则分别把相应的碰撞位置“0”，其余位置“ I ”，依次获得当前查询维中存在的标签前缀。
【文档编号】G06K7/00GK103679092SQ201310375292
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】郑嘉利, 韦冬雪 申请人:广西南宁市东森动力信息科技有限公司