一种用于大量rfid标签系统中的防碰撞方法
【专利摘要】一种用于大量RFID标签系统中的防碰撞方法，将识别过程中时隙的状态分为三种：空闲状态、成功状态和碰撞状态，在每一轮标签识别过程中，均进行标签数估计，保证了参与每一轮识别标签数具有更高的精度，在估计到的标签数中剔除已识别的标签，采用标签数补充机制，在每轮标签识别完成后，从待识别组中取合适数量的标签补充到识别组中，保持识别组中的标签数Ngt,m≈F。本发明提供了一种有效适用于大量RFID场合、精确度较高、识别率良好的用于大量RFID标签系统中的防碰撞方法。
【专利说明】—种用于大量RFID标签系统中的防碰撞方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及RFID标签系统，尤其是一种用于大量RFID标签系统中的防碰撞方法。【背景技术】
[0002]一个基本RFID系统通常由RFID阅读器和RFID标签组成。通常RFID阅读器通过射频无线电和附着在物体上的电子标签通信来识别物体(读取标签中的唯一的ID号)。阅读器应当能够尽可能的快速的识别标签，然而由于标签和阅读器通信共享一个无线信道，RFID系统工作时经常会有一个以上电子标签同时处于阅读器的作用范围内。当这些电子标签同时将自身携带的数据(自身的ID序列号且是唯一的)传送给读写器时，阅读器读取数据就会出现冲突即数据碰撞，进而导致的通信的失败。为了解决信号之间的相互干扰，产生了防碰撞技术。在射频识别技术发展过程中，防碰撞技术是关键技术之一，是否具有高效易实现的防碰撞技术是衡量系统性能的主要指标。
[0003]一个基本的RFID系统由一个RFID阅读器和Nall个RFID标签组成。在某一时刻，N (N ( Nall)个标签同时出现在RFID阅读器的射频覆盖范围或工作范围内。我们称这些在场标签为工作标签。为了描述的方便，我们把工作标签总数N简称为标签总数JENall称为系统标签总数。在下文中，除非特殊说明，所提标签都是工作标签。
[0004]RFID阅读器为了识别所有工作标签，将所用帧分为F个时隙。由于N?F，甚至N?2F，导致当所有工作标签同时响应阅读器请求时，发生碰撞，以至于标签信息无法正确读出。
[0005]是针对于N特别大的情况，即N?2F时，如何能够让RFID阅读器在保持最高效率的情况下，读出所有工作标签。这一问题的传统解决方法是对工作标签进行平均分组，然后逐一识别每组标签，最终实现识别所有标签的目的。但是，传统算法中存在着两个致命弱`占-*
[0006](I)要求标签估算算法在任何情况下都保持足够精确；否则，重新分组后，标签仍然发生严重碰撞，导致识别率和整体效率大幅度降低。
[0007](2)为了保持每组标签的识别率较高，必须保持每组标签数和帧时隙总数F相匹配。但是，由于一般F=2\ j=l，2，3，…，8，即使采用通常效率较高的动态帧时隙ALOHA(DFSA)算法也无法保证最佳的识别率。
[0008]所以，传统RFID防碰撞算法只适用于工作标签数量较小的情况，具体说，N < 2F的情况下。此时，标签估计算法保持线性，也就是说，估计结果比较准确。但是，对于大量工作标签，即N>2F时，由于标签估计算法中作为依据的碰撞率变得非常大，甚至接近1，估计结果的准确性急剧下降。这种情况下，即使采用分组算法，由于所估计的工作标签总数不准，分组后的碰撞率可能依然很高，阅读器识别率依然不能达到最优效果。
【发明内容】
[0009]为了克服已有RFID防碰撞技术的不能适用于大量RFID场合、精确度较低、识别率较差的不足，本发明提供了一种有效适用于大量RFID场合、精确度较高、识别率良好的用于大量RFID标签系统中的防碰撞方法。
[0010]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0011]—种用于大量RFID标签系统中的防碰撞方法,所述大量RFID标签系统由一个RFID阅读器和Nall个RFID标签组成，在某一时刻，N个标签同时出现在RFID阅读器的射频覆盖范围或工作范围内，N≤Nall, RFID阅读器将所用帧分为F个时隙，N?F,将识别过程中时隙的状态分为三种:空闲、成功和碰撞，所述空闲状态是指该时隙中没有标签处于发送信息的状态；所述成功状态:该时隙中只有一个标签发送信息，阅读器能够成功识别该标签的状态；所述碰撞状 态是指该时隙中有两个或两个以上的标签同时发送信息，阅读器不能成功识别任何一个标签；
[0012]所述防碰撞方法包括以下步骤:
[0013]I)第一轮识别:
[0014]阅读器通过发送请求向其工作范围内的标签发送帧时隙总数信息，每一个标签随机的选择一个时隙向阅读器发送其数据。发生碰撞的标签会在下一个帧中重新发送数据，那些发送数据成功的标签会处于休眠状态，不再响应以后的阅读器的请求命令，阅读器就完成了第一轮标签识别；完成第一轮的识别后，对识别结果，即空闲时隙数、成功时隙数和碰撞时隙数，进行统计，根据统计结果估算出待识别标签数Nm，本轮中所识别标签数N。；根据估算值，本轮所剩的未识别标签总数为Num=Nu-Nu,使Num与F相比较；
[0015]1.1)如果Num ( α F，不对标签进行分组，视为单组。一般情况下，α根据需要在[1.5，2)间取值；
[0016]1.2)如果NutJ α F，对未识别标签进行分组识别；
[0017]2)分组过程:将标签分为识别组和待识别组，识别组中的标签均对阅读器的识别请求做出响应；待识别组中的标签暂时不对阅读器的请求指令做出响应；
[0018]根据估算结果\!和识别结果Ny，将估计所得的Nut，!个未识别标签分为识别组和待识别组，其中，识别组有Ngt，I个标签，待识别组中有Nwt，!=Nutj rNgt；I个标签；
[0019]设定Ngt, 先将所有标签虚拟分为M1组:
[0020]
[
【权利要求】
1.一种用于大量RFID标签系统中的防碰撞方法,所述大量RFID标签系统由一个RFID阅读器和Nall个RFID标签组成，在某一时刻，N个标签同时出现在RFID阅读器的射频覆盖范围或工作范围内，N ≤ Nall, RFID阅读器将所用帧分为F个时隙，N?F，其特征在于:将识别过程中时隙的状态分为三种:空闲状态、成功状态和碰撞状态，所述空闲状态是指该时隙中没有标签处于发送信息的状态；所述成功状态:该时隙中只有一个标签发送信息，阅读器能够成功识别该标签的状态；所述碰撞状态是指该时隙中有两个或两个以上的标签同时发送信息，阅读器不能成功识别任何一个标签；所述防碰撞方法包括以下步骤: 1)第一轮识别: 阅读器通过发送请求向其工作范围内的标签发送帧时隙总数信息，每一个标签随机的选择一个时隙向阅读器发送其数据，发生碰撞的标签会在下一个帧中重新发送数据，那些发送数据成功的标签会处于休眠状态，不再响应以后的阅读器的请求命令，阅读器就完成了第一轮标签识别；完成第一轮的识别后，对识别结果，即空闲时隙数、成功时隙数和碰撞时隙数，进行统计，根据统计结果估算出待识别标签数Nt,1，本轮中所识别标签数Ny ;根据估算值，本轮所剩的未识别标签总数为Nut,1=Nt,1-Nr,i,使Nut,1与F相比较； ·1.1)如果Num≤α F，不对标签进行分组，视为单组，α根据需要在[1.5，2)间取值； ·1.2)如果Nuu〉α F，对未识别标签进行分组识别； 2)分组过程:将标签分为识别组和待识别组，识别组中的标签均对阅读器的识别请求做出响应；待识别组中的标签暂时不对阅读器的请求指令做出响应； 根据估算结果Nt,1和识别结果Nr,1;将估计所得的Nut，1个未识别标签分为识别组和待识别组，其中，识别组有Ngt，1个标签，待识别组中有Nwt，1=Nut1-Ngt,1个标签； 设定Ngt,1≈F，先将所有标签虚拟分为N1组:
2.如权利要求1所述的一种用于大量RFID标签系统中的防碰撞方法,其特征在于:所述防碰撞方法还包括以下步骤: 4)当待识别组中的标签数为零，终止循环之后，阅读器向其工作范围内的Nua，m个标签发送请求指令，进一步识别标签，具体识别的方法如下: 对Nua，m个标签完成第一轮识别后，对识别结果，即空闲时隙数Ctl、成功时隙数C1和碰撞时隙数C2，进行统计；根据统计结果估算出待识别标签数Nt，然后根据待识别的标签数Nt，阅读器动态调整参与下一轮识别的帧时隙数；设当前的帧时隙数为F，调整方法如下: a.如果C2≥0.7F，则将参与下一轮识别的帧时隙数调整为2F ； b.如果C2〈0.7F，则将参与下一轮识别的帧时隙数调整为F ； c.如果C2接近于零，则将参与下一轮识别的帧时隙数调整为0.5F ； 根据识别结果，重复执行以上a，b，c过程，直至在一个读循环没有一个标签被识别，就认为所有的标签均被识别。
【文档编号】G06K7/00GK103679099SQ201310688988
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】麻锐, 刘建伟, 彭宏, 王辉, 张标标, 吴越 申请人:浙江银江研究院有限公司