基于前缀辅助的rfid电子标签个数估算的增强方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，包括：S1、为每个RFID电子标签的响应数据包设置前缀数据段；S2、阅读器发送查询指令以开启阅读模式，处于工作区域中的多个RFID电子标签基于所述查询指令对其计数器进行赋值；S3、所述多个RFID电子标签基于所述赋值发送所述响应数据包并激活所述前缀数据段；S4、同步多个激活的所述前缀数据段以估算单个碰撞时隙中发生碰撞的RFID电子标签的个数。实施本发明的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，在前缀数据段的帮助下，可以更加精确地估算一个时隙中发生碰撞的RFID电子标签的个数，进而更加准确地估计出标签基数，最大化系统效率。
【专利说明】基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及RFID领域，更具体地说，涉及一种基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法。
【背景技术】
[0002]到目前为止，当前最受欢迎的RFID系统是EPC global标准当中定义的。该标准为基于FSA的系统提供了一种高效且灵活的方案。该标准的操作流程归结如下。
[0003]阅读器通过发送查询指令Query开启阅读模式，其中时隙计数参数Q包含在查询指令内的，标签接收到查询Query指令后，处于工作区域的标签随机在[0，2Q_1]中选择一个整数值并装入计数器中。选择了数值O的标签立即发送一个RN16数据包作为响应，该RN16数据包含有临时的ID，如果有多个标签或没有标签响应，阅读器则广播一个QueryRep命令，开始下一时隙的阅读。每一次，未识别的标签接收到QueryR印命令后，标签将自身计算器值减1，当值减到O后，则返回RN16至阅读器端。
[0004]正确接收标签发送的RN16后，阅读器进行确认并进一步向标签请求PC、EPC及crc-160当标签有数据在读/写或密码改动，阅读器可以中止阅读。标签被识别后，将被置于休眠状态。
[0005]当需要调整巾贞长时，阅读器广播Query Adjust命令来实现,该命令包含下一巾贞长的新的参数Q值。接收到该命令后，未被识别标签将重新获取计数器值，并开始新的一轮识别。
[0006]图1示出了 EPC global中的链接定时操作。相比其它基于FSA的标准而言，EPCglobal有以下优点。(I)通过替代冗长数据包而选择发送短RN16数据包，信道可以留给后续的长信息交换。从而减少了信道因碰撞而造成的系统资源浪费。(2)帧长可以随时调整，从而MAC(多媒体接入控制)更加灵活。估计器的准确性跟可获得的信息是直接相关的。然而，在传统的FSA算法中，只能依赖成功时隙、空白时隙或碰撞时隙来实现估计，然而，倘若有多个标签在同一时隙发生碰撞，无法知道有多少个标签在此处发生了碰撞(只能知道至少有两个标签)。这意味着会导致标签个数估计的不准确性。因此，需要一种可以从碰撞的波形中获取更多信息，从而更加精确地估计出标签个数的RFID电子标签个数估算的增强方法。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的无法知道有多少个标签发生了碰撞，导致标签个数估计不准确的缺陷，提供一种基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，其可以从碰撞的波形中获取更多信息，从而更加精确地估计出标签个数。
[0008]本发明解决其技术问题采用的技术方案是，构造一种基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，包括:
[0009]S1、为每个RFID电子标签的响应数据包设置前缀数据段；
[0010]S2、阅读器发送查询指令以开启阅读模式，处于工作区域中的多个RFID电子标签基于所述查询指令对其计数器进行赋值；
[0011]S3、所述多个RFID电子标签基于所述赋值发送所述响应数据包并激活所述前缀数据段；
[0012]S4、同步多个激活的所述前缀数据段以估算单个碰撞时隙中发生碰撞的RFID电子标签的个数。
[0013]在本发明所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法中，在所述步骤SI中，将所述前缀数据段中每一比特位的缺省值设置为O。
[0014]在本发明所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法中，在所述步骤S3中，当RFID电子标签发送所述响应数据包时，在发送的所述响应数据包中的所述前缀数据段中随机选择I比特并置位为I以生成激活比特位。
[0015]在本发明所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法中，所述步骤S4包括:
[0016]S41、同步多个激活的所述前缀数据段；
[0017]S42、计算交叠的所述前缀数据段中激活比特位的个数，从而估算在单个碰撞时隙中发生碰撞的RFID电子标签的个数。
[0018]在本发明所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法中，所述步骤S4进一步包括:
[0019]S43、计算一帧中发生碰撞的RFID电子标签的碰撞预期值，
[0020]S44、基于成功时隙的个数和所述碰撞预期值估算标签基数。
[0021]在本发明所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法中，所述步骤S4进一步包括:
[0022]S45、基于搜索算法定位估算的所述标签基数中的最小值，从而获得最佳标签基数估计。
[0023]在本发明所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法中，所述步骤S4进一步包括:
[0024]S46、基于最大系统效率和所述最佳标签基数估计设置优化帧长。
[0025]在本发明所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法中，采用线性插值法获得最大系统效率条件下，所述帧长和所述最佳标签基数估计的线性函数关系为L = 2.2838 XN-0.1484，其中L表示帧长，N表示所述最佳标签基数。
[0026]在本发明所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法中，所述搜索算法包括Dichotomous搜索。
[0027]在本发明所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法中，所述前缀数据段基于单极编码进行传输。
[0028]实施本发明的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，在前缀数据段的帮助下，可以更加精确地估算一个时隙中发生碰撞的RFID电子标签的个数，进而更加准确地估计出标签基数，最大化系统效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0030]图1示出了 EPC global中的链接定时操作；
[0031]图2是本发明的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法的第一实施例的流程图；
[0032]图3示出了同步以及交叠前缀数据段的按位或运算；
[0033]图4是本发明的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法的第二实施例的流程图；
[0034]图5示出了不同标签基数、帧长和前缀数据段长度时不同输出探测标签数量与误差之间的关系；
[0035]图6示出了不同标签基数、帧长和前缀数据段长度时不同输出探测标签数量与误差之间的关系；
[0036]图7不出了巾贞长和标签个数的关系不意图；
[0037]图8示出了帧长=64时，vogt法与本发明的方法的精度对比；
[0038]图9示出了帧长=128时，vogt法与本发明的方法的精度对比；
[0039]图10示出了 Q+算法流程图；
[0040]图11示出了三种方法的全部标签的总时延仿真；
[0041]图12示出了三种方法的单个标签下平均时延的仿真；
[0042]图13示出了三种方法的浪费在空白时隙与碰撞时隙中的控制开销；
[0043]图14不出了三种方法的信道利用率；
[0044]图15示出了三种方法的帧长和标签基数的比值。
【具体实施方式】
[0045]图2是本发明的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法的第一实施例的流程图。如图2所示，在步骤SI中，为每个RFID电子标签的响应数据包设置前缀数据段。在本发明中，该响应数据包可以是RN16数据包。RN16数据包前附加一短的前辍数据段，该前辍数据段中每一比特位的缺省值设置为O。在步骤S2中，阅读器发送查询指令以开启阅读模式；处于工作区域中的多个RFID电子标签基于所述查询指令对其计数器进行赋值。在本发明中，阅读器通过发送查询指令Query开启阅读模式，其中时隙计数参数Q包含在查询指令内的，RFID电子标签接收到查询Query指令后，处于工作区域的RFID电子标签随机在[0，2q-1]中选择一个整数值并装入计数器中。在步骤S3中，所述多个RFID电子标签基于所述赋值发送所述响应数据包并激活所述前缀数据段。在本发明中，选择了数值O的RFID电子标签立即发送一个RN16数据包作为响应数据包。当RFID电子标签发送所述响应数据包时，在发送的所述响应数据包中的所述前缀数据段中随机选择I比特并置位为I以生成激活比特位。在步骤S4中，同步多个激活的所述前缀数据段以估算单个碰撞时隙中发生碰撞的RFID电子标签的个数。这样阅读器就可以更加精确的估算出单个时隙中发生碰撞的标签个数了。例如，在本发明中，首先可以同步步多个激活的所述前缀数据段，随后按位或运算交叠的所述前缀数据段中激活比特位的个数从而估算在单个碰撞时隙中发生碰撞的RFID电子标签的个数。图3示出了同步以及交叠前缀数据段的按位或运算。从图3中可以判定在该时隙中至少有三个标签。
[0046]EPCglobal的空中接口技术标准很好的促进了本发明的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法的实现。首先，RFID系统的低数据传输率使得前辍数据段同步容易实现。在本发明的优选实施例中，前辍数据段的传输是基于单极编码的，因此在每个碰撞时隙，只要检测载波的存在性，就可以很方便的统计出单个碰撞时隙中发生碰撞的RFID电子标签的个数。
[0047]实施本发明的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，在前缀数据段的帮助下，可以更加精确地估算一个时隙中发生碰撞的RFID电子标签的个数。
[0048]图4是本发明的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法的第二实施例的流程图。如图3所示，在步骤SI中，为每个RFID电子标签的响应数据包设置前缀数据段。在本发明中，该响应数据包可以是RN16数据包。RN16数据包前附加一短的前辍数据段，该前辍数据段中每一比特位的缺省值设置为O。在步骤S2中，阅读器发送查询指令以开启阅读模式；处于工作区域中的多个RFID电子标签基于所述查询指令对其计数器进行赋值。在本发明中，阅读器通过发送查询指令Query开启阅读模式，其中时隙计数参数Q包含在查询指令内的，RFID电子标签接收到查询Query指令后，处于工作区域的RFID电子标签随机在[0，2q-1]中选择一个整数值并装入计数器中。在步骤S3中，所述多个RFID电子标签基于所述赋值发送所述响应数据包并激活所述前缀数据段。在本发明中，选择了数值O的RFID电子标签立即发送一个RN16数据包作为响应数据包。当RFID电子标签发送所述响应数据包时，在发送的所述响应数据包中的所述前缀数据段中随机选择I比特并置位为I以生成激活比特位。在步骤S4中，同步多个激活的所述前缀数据段。在步骤S5中，随后按位或运算交叠的所述前缀数据段中激活比特位的个数从而估算在单个碰撞时隙中发生碰撞的RFID电子标签的个数。在步骤S6中，计算一帧中发生碰撞的RFID电子标签的碰撞预期值。
[0049]下面对该碰撞预期值的计算详细介绍如下。其中下文所用到的符号含义可以参见表I。
[0050]表1.符号
[0051]
【权利要求】
1.一种基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，其特征在于，包括: 51、为每个RFID电子标签的响应数据包设置前缀数据段； 52、阅读器发送查询指令以开启阅读模式，处于工作区域中的多个RFID电子标签基于所述查询指令对其计数器进行赋值； 53、所述多个RFID电子标签基于所述赋值发送所述响应数据包并激活所述前缀数据段； 54、同步多个激活的所述前缀数据段以估算单个碰撞时隙中发生碰撞的RFID电子标签的个数。
2.根据权利要求1所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，其特征在于，在所述步骤SI中，将所述前缀数据段中每一比特位的缺省值设置为O。
3.根据权利要求2所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，其特征在于，在所述步骤S3中，当RFID电子标签发送所述响应数据包时，在发送的所述响应数据包中的所述前缀数据段中随机选择I比特并置位为I以生成激活比特位。
4.根据权利要求3所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，其特征在于，所述步骤S4包括: 541、同步多个激活的所述前缀数据段； 542、计算交叠的所述前缀数据段中激活比特位的个数，从而估算在单个碰撞时隙中发生碰撞的RFID电子标签的个数。
5.根据权利要求4所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括: 543、计算一帧中发生碰撞的RFID电子标签的碰撞预期值， 544、基于成功时隙的个数和所述碰撞预期值估算标签基数。
6.根据权利要求5所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括: 545、基于搜索算法定位估算的所述标签基数中的最小值，从而获得最佳标签基数估计。
7.根据权利要求6所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括: 546、基于最大系统效率和所述最佳标签基数估计设置优化帧长。
8.根据权利要求7所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，其特征在于，采用线性插值法获得最大系统效率条件下，所述帧长和所述最佳标签基数估计的线性函数关系为L = 2.2838 XN-0.1484，其中L表示帧长，N表示所述最佳标签基数。
9.根据权利要求6所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，其特征在于，所述搜索算法包括Dichotomous搜索。
10.根据权利要求1所述的基于前缀辅助的RFID电子标签个数估算的增强方法，其特征在于，所述前缀数据段基于单极编码进行传输。
【文档编号】G06K7/00GK104134053SQ201410363397
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】林晓辉, 陈彬, 王晖, 谢宁, 代明军 申请人:深圳大学