專利名稱：Rfid電子標(biāo)簽序列號的二進(jìn)制防沖突識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同時識別數(shù)個RFID電子標(biāo)簽的二進(jìn)制序列號防沖突方法，屬于電子制造與信息應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子制造與信息應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，將RFID電子標(biāo)簽作為數(shù)據(jù)信息載體和反饋終端而植入各類產(chǎn)品中已經(jīng)成為較為成熟與可行的技術(shù)手段。如將RFID電子標(biāo)簽植入到橡膠輪胎中，帶有此類電子標(biāo)簽的輪胎從出廠、使用期間的維修直至報廢的整個生命周期內(nèi)，所有標(biāo)識碼均完整地保存在RFID電子標(biāo)簽中。在產(chǎn)品送入檢修或正常使用時，上述標(biāo)識碼等重要信息能夠被發(fā)送/接收、讀取和識別，因此輪胎的使用狀態(tài)是可以實(shí)時監(jiān)控的，提高了汽車等運(yùn)載工具的安全性能、實(shí)現(xiàn)了異地網(wǎng)絡(luò)化管理，RFID電子標(biāo)簽相當(dāng)于起到“電子身份證”的作用。在現(xiàn)有RFID電子標(biāo)簽使用系統(tǒng)中，標(biāo)簽序列號防沖突識別技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵算法， 也是同一區(qū)域內(nèi)同時使用、識別數(shù)個標(biāo)簽的前提條件。所謂的防沖突算法，包括標(biāo)簽防沖突算法和閱讀器防沖突算法。做為標(biāo)簽防沖突算法中的確定型算法，目前的二進(jìn)制防沖突算法實(shí)現(xiàn)有二進(jìn)制搜索算法、后退式索引算法和跳躍式動態(tài)樹形算法等。使用二進(jìn)制搜索算法時，需要為每個標(biāo)簽建立一個虛擬地址(ID)，系統(tǒng)中的閱讀器可以指定一個特定范圍內(nèi)的地址來讀取標(biāo)簽，而這些標(biāo)簽必須對閱讀器的詢問作出應(yīng)答，其他標(biāo)簽則保持緘默。這時如果有多個標(biāo)簽同時上傳數(shù)據(jù)就會發(fā)生地址沖突，閱讀器可精確地檢測出ID發(fā)生沖突的比特位，進(jìn)而找出對應(yīng)的標(biāo)簽。該算法的缺點(diǎn)是，當(dāng)存在有數(shù)個標(biāo)簽時，需重復(fù)地進(jìn)行址址確認(rèn)的操作，如從N個標(biāo)簽中識別單個標(biāo)簽平均需要 log(2N+l)個時隙，識別出N個標(biāo)簽所需要的時隙總數(shù)為N*(log2N+l)，采用該算法會耗費(fèi)較長的時間。通常RFID電子標(biāo)簽數(shù)量達(dá)到幾十個或上百個時，等待序列號的識別時間是難以忍受的。后退式索引算法、跳躍式動態(tài)樹形算法，在識別N個標(biāo)簽的過程中需要查詢的時隙數(shù)為2N-1，雖然較之于二進(jìn)制搜索算法減少了部分查詢時隙數(shù)，但是運(yùn)算識別時間仍顯較長，不利于同一區(qū)域內(nèi)較大數(shù)量RFID電子標(biāo)簽的識別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述RFID電子標(biāo)簽序列號的二進(jìn)制防沖突識別方法，在于解決上述現(xiàn)有問題而提出一種基于堆棧的二進(jìn)制防沖突方法，以曼徹斯特編碼的標(biāo)簽序列號的比特位為查詢節(jié)點(diǎn)進(jìn)行逐位搜索，并引入堆棧保存查詢時隙的層數(shù)以逐段地進(jìn)行二叉樹分裂識別。本發(fā)明的目的在于，在避免RFID電子標(biāo)簽與系統(tǒng)閱讀器之間無用信息傳輸?shù)幕A(chǔ)上，通過減少查詢過程中的總時隙數(shù)、減少時隙內(nèi)數(shù)據(jù)通信量以縮短信息傳輸時間，提高同一區(qū)域內(nèi)較大數(shù)量RFID電子標(biāo)簽的識別效率。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，所述RFID電子標(biāo)簽序列號的二進(jìn)制防沖突識別方法如下RFID電子標(biāo)簽序列號采用曼徹斯特編碼，數(shù)個RFID電子標(biāo)簽的序列號在閱讀器中被識別出全部數(shù)據(jù)沖突位，依據(jù)沖突位將序列號分段，依次地在每一段序列號中按比特位為搜索節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索，當(dāng)查詢到?jīng)_突時隙時，逐段地進(jìn)行二叉樹分裂，直到識別出全部RFID電子標(biāo)簽的序列號。如上述基本方案，曼徹斯特編碼可以有效地識別RFID電子標(biāo)簽序列號中具體的沖突位置，因此可以根據(jù)每一沖突位置將序列號進(jìn)行分段，當(dāng)序列號中有k位發(fā)生沖突時， 即可將其分成k段。所述的方法中，以序列號的比特位為搜索/查詢節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索，可有效地減少分段后進(jìn)行逐位搜索的總時隙數(shù)。而且，當(dāng)查詢到?jīng)_突時隙時通過二叉樹分裂可簡單地反饋該沖突位的數(shù)值，即RFID電子標(biāo)簽與系統(tǒng)閱讀器之間在全部時隙內(nèi)數(shù)據(jù)通信量得以簡化與降低，因此在每段序列號中按比特位進(jìn)行搜索的時間大大縮短。為進(jìn)一步提高分段、逐位搜索/查詢時的數(shù)據(jù)通信準(zhǔn)確度，本專利將堆棧引入二進(jìn)制防沖突識別中，即引用堆棧來保存查詢時隙的層數(shù)。具體地，采用堆棧保存在所有分段中的序列號搜索深度數(shù)值，即保存查詢時隙的層數(shù)。查詢時隙的層數(shù)，即在二叉樹中對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的層數(shù)加1。采用堆棧保存查詢時隙的層數(shù)，可以有效地、明顯地節(jié)約閱讀器的內(nèi)存，而且可以保證分段、逐位搜索是單向、不可逆的。較為優(yōu)選的改進(jìn)方案是，為每一個RFID電子標(biāo)簽建立一個計數(shù)器以計算當(dāng)前搜索深度數(shù)值，在閱讀器中建立做為堆棧的寄存器?；诒緦＠纳鲜鲈O(shè)計構(gòu)思，所述二進(jìn)制防沖突識別方法包括有如下執(zhí)行步驟(1)閱讀器向全部RFID電子標(biāo)簽發(fā)送請求指令，RFID電子標(biāo)簽均響應(yīng)請求指令并各自將序列號發(fā)送至閱讀器；(2)閱讀器通過比較序列號，判斷存在沖突位的位置與數(shù)量，依據(jù)沖突位將序列號分段；(3)初始化查詢層數(shù)和叉數(shù)，設(shè)定查詢時隙的層數(shù)i = 1，查詢時隙的叉數(shù)j = 1 ；(4)閱讀器查詢時隙的層數(shù)和叉數(shù)發(fā)送參考序列號，對應(yīng)二叉樹節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個查詢時隙；(5)全部RFID電子標(biāo)簽根據(jù)閱讀器發(fā)送來的參考序列號而選擇是否應(yīng)答，閱讀器根據(jù)查詢時隙時的不同時隙狀態(tài)調(diào)整搜索路徑；查詢時隙時有多個RFID電子標(biāo)簽應(yīng)答時，判斷當(dāng)前查詢時隙的叉數(shù)，若滿叉(按二叉樹分裂，j = 2即為滿叉)令i = i+1，j = 1返回；若不為滿叉，則將當(dāng)前查詢時隙的層數(shù)保存到堆棧中，然后令i = i+1, j = 1，返回(4)；查詢時隙時無RFID電子標(biāo)簽應(yīng)答時，判斷當(dāng)前查詢時隙的叉數(shù)，若不為滿叉，則令j = 2，返回G)，進(jìn)行另一叉時隙的查詢；若為滿叉，則判斷堆棧情況，堆棧非空時，使堆棧里的查詢時隙的層數(shù)出棧，返回G)，查詢上一層的另一叉時隙；堆棧為空時，則查詢結(jié)束，全部RFID電子標(biāo)簽的序列號為識別完成；查詢時隙時有唯一的一個RFID電子標(biāo)簽應(yīng)答時，則閱讀器識別出該RFID電子標(biāo)簽；判斷當(dāng)前查詢時隙的叉數(shù)，若不為滿叉，則令j = 2，返回；若為滿叉，則判斷堆棧情況，若堆棧非空，使堆棧里的查詢時隙的層數(shù)出棧，返回G)，查詢上一層的另一叉時隙；堆棧為空時，則查詢結(jié)束，全部RFID電子標(biāo)簽的序列號識別完成。綜上內(nèi)容，本發(fā)明RFID電子標(biāo)簽序列號的二進(jìn)制防沖突識別方法具有如下優(yōu)點(diǎn)1、所述的二進(jìn)制防沖突識別方法具有較少的查詢時隙數(shù)量，當(dāng)同一區(qū)域內(nèi)的RFID 電子標(biāo)簽較多時(如達(dá)到300個以上)，減少的查詢時隙數(shù)更為突出和明顯；2、應(yīng)用于RFID電子標(biāo)簽系統(tǒng)，閱讀器與標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸量較少，無論同一區(qū)域內(nèi)的RFID電子標(biāo)簽數(shù)量是多少，其傳輸比特率始終可控制在2*104(是不是2*10M ？) 之內(nèi)；3、就單位時隙內(nèi)成功傳送標(biāo)簽信息包的個數(shù)來言，本發(fā)明具有較高的有效服務(wù)率，特別是同一區(qū)域內(nèi)的RFID電子標(biāo)簽較多時，此類差距更為明顯。例如，當(dāng)待識別RFID電子標(biāo)簽達(dá)300個以上時，后退式索引算法停留在有效服務(wù)率0. 5，而本發(fā)明所述的二進(jìn)制防沖突識別方法則遠(yuǎn)高于此值。4、結(jié)合上述優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明所述的二進(jìn)制防沖突識別方法尤其適用于大量使用標(biāo)簽的場所與領(lǐng)域，如集裝箱運(yùn)輸?shù)取?br>

現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。圖1是所述二進(jìn)制防沖突識別方法的流程圖；圖2是所述二進(jìn)制防沖突識別方法的總時隙數(shù)示意圖；圖3是標(biāo)簽分段識別示意具體實(shí)施例方式實(shí)施例1，所述RFID電子標(biāo)簽序列號的二進(jìn)制防沖突識別方法，是基于RFID電子標(biāo)簽序列號采用曼徹斯特編碼，以及引入堆棧以保存查詢時隙的層數(shù)(查詢時隙的層數(shù)是在二叉樹中對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的層數(shù)上加1求得)。在RFID電子標(biāo)簽使用系統(tǒng)中，為每一個RFID電子標(biāo)簽建立一個計數(shù)器以計算當(dāng)前搜索深度數(shù)值，在閱讀器中建立做為堆棧的寄存器。采用堆棧保存在所有分段中的序列號搜索深度數(shù)值，即保存查詢時隙的層數(shù)。數(shù)個RFID電子標(biāo)簽的序列號在閱讀器中被識別出全部數(shù)據(jù)沖突位，依據(jù)沖突位將序列號分段，依次地在每一段序列號中按比特位為搜索節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索，當(dāng)查詢到?jīng)_突時隙時，逐段地進(jìn)行二叉樹分裂，直到識別出全部RFID電子標(biāo)簽的序列號。如圖1、圖2和圖3所示，對于同時使用、并且均響應(yīng)閱讀器所發(fā)送的請求命令的如下 4 個 RFID 電子標(biāo)簽，其序列號分別為 Tagl :11001010, Tag2 :11001011, Tag3 :11101010, Tag4 :11101111ο其中，沖突位有3位，分別位于序列號的第3位、第6位及第8位，因此將序列號按沖突位置分成3段。首先按IlX分成兩個群110和111，以此類推，OlX可以分成兩個群010和011，IX可以分成兩個群10和11。采用所述RFID電子標(biāo)簽序列號的二進(jìn)制防沖突識別方法，在閱讀器與標(biāo)簽之間執(zhí)行如下步驟閱讀器向全部RFID電子標(biāo)簽發(fā)送請求指令，Tagl、Tag2、Tag3和Tag4均響應(yīng)請求指令并各自將序列號發(fā)送至閱讀器；閱讀器通過比較序列號，判斷存在沖突位的位置與數(shù)量，依據(jù)沖突位將序列號分段，即序列號分成三段Iix Oix IX(X表示沖突位)；初始化查詢層數(shù)和叉數(shù)，設(shè)定查詢時隙的層數(shù)i = 1，查詢時隙的叉數(shù)j = 1 ；閱讀器根據(jù)i = 1，j = 1確定要發(fā)送的參考序列號為110，序列號前三位為110 的標(biāo)簽應(yīng)答，即Tagl和Tag2應(yīng)答，并將它們的序列號發(fā)送給閱讀器。此次查詢時隙為第1 個時隙，因?yàn)橛?個標(biāo)簽應(yīng)答，判斷當(dāng)前時隙為非滿叉，故將時隙的層數(shù)(即1)保存到堆棧中，然后令i = i+1, j = 1 ；閱讀器根據(jù)i = 2，j = 1確定要發(fā)送的參考序列號為110010，序列號前六位為 110010的標(biāo)簽應(yīng)答，即Tagl和Tag2應(yīng)答，并將它們的序列號發(fā)送給閱讀器。此次查詢時隙為第2個時隙，因?yàn)橛袃蓚€標(biāo)簽應(yīng)答，判斷當(dāng)前時隙為非滿叉，故將時隙的層數(shù)(即2)保存到堆棧中，然后令1 = 1+1，」=1;閱讀器根據(jù)i = 3，j = 1確定要發(fā)送的參考序列號為11001010，序列號為 11001010的標(biāo)簽應(yīng)答，即Tagl應(yīng)答，此次查詢時隙為第3個時隙，因?yàn)橛形ㄒ坏臉?biāo)簽應(yīng)答， 所以閱讀器識別出Tagl，判斷當(dāng)前時隙為非滿叉，則令j = 2 ；閱讀器根據(jù)i = 3，j = 2確定要發(fā)送的參考序列號為11001011，序列號為 11001011的標(biāo)簽應(yīng)答，即Tag2應(yīng)答，此次查詢時隙為第4個時隙，因?yàn)橛形ㄒ坏臉?biāo)簽應(yīng)答， 所以閱讀器識別出Tag2，判斷當(dāng)前時隙為滿叉，且堆棧非空，故根據(jù)堆棧LIFO的原則令i = 2 ；閱讀器根據(jù)i = 2，j = 2確定要發(fā)送的參考序列號為110011，序列號前六位為 110011的標(biāo)簽應(yīng)答，則無標(biāo)簽應(yīng)答，此次查詢時隙為第5個時隙，判斷當(dāng)前時隙為滿叉，且堆棧非空，故根據(jù)堆棧LIFO的原則令i = 1 ；閱讀器根據(jù)i = 1，j = 2確定要發(fā)送的參考序列號為111，序列號前三位為111的標(biāo)簽應(yīng)答，即Tag3和Ta4應(yīng)答，此次查詢時隙為第6個時隙，判斷當(dāng)前時隙為滿叉，無需保存時隙層數(shù)，令1 = 1+1，」=1;閱讀器根據(jù)i = 2，j = 1確定要發(fā)送的參考序列號為111010，序列號前六位為 111010的標(biāo)簽應(yīng)答，即Tag3應(yīng)答，此次查詢時隙為第7個時隙，因?yàn)橛形ㄒ坏臉?biāo)簽應(yīng)答，所以閱讀器識別出Tag3，判斷當(dāng)前時隙為非滿叉，則令j = 2 ；閱讀器根據(jù)i = 2，j = 2確定要發(fā)送的參考序列號為111011，序列號前六位為 111011的標(biāo)簽應(yīng)答，即Tag4應(yīng)答，此次查詢時隙為第8個時隙，因?yàn)橛形ㄒ坏臉?biāo)簽應(yīng)答，所以閱讀器識別出Tag4，判斷當(dāng)前時隙為滿叉，堆棧為空，則整個識別過程結(jié)束，閱讀器成功識別出 Tagl、Tag2、Tag3 和 Tag4。具體的堆棧操作過程參見如下表1所示，
權(quán)利要求
1.一種RFID電子標(biāo)簽序列號的二進(jìn)制防沖突識別方法，其特征在于RFID電子標(biāo)簽序列號采用曼徹斯特編碼，數(shù)個RFID電子標(biāo)簽的序列號在閱讀器中被識別出全部數(shù)據(jù)沖突位，依據(jù)沖突位將序列號分段，依次地在每一段序列號中按比特位為搜索節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索，當(dāng)查詢到某個時隙有多個標(biāo)簽應(yīng)答時，逐段地進(jìn)行二叉樹分裂，直到識別出全部RFID 電子標(biāo)簽的序列號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID電子標(biāo)簽序列號的二進(jìn)制防沖突識別方法，其特征在于采用堆棧保存在所有分段中的序列號搜索深度數(shù)值，即保存查詢時隙的層數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RFID電子標(biāo)簽序列號的二進(jìn)制防沖突識別方法，其特征在于為每一個RFID電子標(biāo)簽建立一個計數(shù)器以計算當(dāng)前搜索深度數(shù)值，在閱讀器中建立做為堆棧的寄存器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的RFID電子標(biāo)簽序列號的二進(jìn)制防沖突識別方法，其特征在于包括有如下執(zhí)行步驟，(1)閱讀器向全部RFID電子標(biāo)簽發(fā)送請求指令，RFID電子標(biāo)簽均響應(yīng)請求指令并各自將序列號發(fā)送至閱讀器；(2)閱讀器通過比較序列號，判斷存在沖突位的位置與數(shù)量，依據(jù)沖突位將序列號分段；(3)初始化查詢層數(shù)和叉數(shù)，設(shè)定查詢時隙的層數(shù)i= 1，查詢時隙的叉數(shù)j = 1 ；(4)閱讀器根據(jù)查詢時隙的層數(shù)和叉數(shù)發(fā)送參考序列號，對應(yīng)二叉樹節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個查詢時隙；(5)全部RFID電子標(biāo)簽根據(jù)閱讀器發(fā)送來的參考序列號而選擇是否應(yīng)答，閱讀器根據(jù)查詢時隙時的不同時隙狀態(tài)調(diào)整搜索路徑；查詢時隙時有多個RFID電子標(biāo)簽應(yīng)答時，判斷當(dāng)前查詢時隙的叉數(shù)，若滿叉(按二叉樹分裂，j = 2即為滿叉)令i = i+1，j = 1，返回(4)；若不為滿叉，則將當(dāng)前查詢時隙的層數(shù)保存到堆棧中，然后令i = i+1, j = 1，返回；查詢時隙時無RFID電子標(biāo)簽應(yīng)答時，判斷當(dāng)前查詢時隙的叉數(shù)，若不為滿叉，則令j = 2，返回G)，進(jìn)行另一叉時隙的查詢；若為滿叉，則判斷堆棧情況，堆棧非空時，使堆棧里的查詢時隙的層數(shù)出棧，返回G)，查詢上一層的另一叉時隙；堆棧為空時，則查詢結(jié)束，全部 RFID電子標(biāo)簽的序列號為識別完成；查詢時隙時有唯一的一個RFID電子標(biāo)簽應(yīng)答時，則閱讀器識別出該RFID電子標(biāo)簽；判斷當(dāng)前查詢時隙的叉數(shù)，若不為滿叉，則令j = 2，返回(4)；若為滿叉，則判斷堆棧情況，堆棧非空時，使堆棧里的查詢時隙的層數(shù)出棧，返回G)，查詢上一層的另一叉時隙；堆棧為空時，則查詢結(jié)束，全部RFID電子標(biāo)簽的序列號識別完成。
全文摘要
本發(fā)明所述RFID電子標(biāo)簽序列號的二進(jìn)制防沖突識別方法，提出基于堆棧、并以曼徹斯特編碼的標(biāo)簽序列號的比特位為查詢節(jié)點(diǎn)進(jìn)行逐位搜索，并引入堆棧保存查詢時隙的層數(shù)以逐段地進(jìn)行二叉樹分裂識別。在避免無用信息傳輸?shù)幕A(chǔ)上，通過減少查詢過程中的時隙數(shù)、減少時隙內(nèi)數(shù)據(jù)通信量以提高較大數(shù)量RFID電子標(biāo)簽的識別效率。所述二進(jìn)制防沖突識別方法，RFID電子標(biāo)簽序列號采用曼徹斯特編碼，數(shù)個RFID電子標(biāo)簽的序列號在閱讀器中被識別出全部數(shù)據(jù)沖突位，依據(jù)沖突位將序列號分段，依次地在每一段序列號中按比特位為搜索節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索，當(dāng)查詢到某個時隙有多個標(biāo)簽應(yīng)答時，逐段地進(jìn)行二叉樹分裂，直到識別出全部RFID電子標(biāo)簽的序列號。
文檔編號G06K7/00GK102479316SQ20101057640
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者丁俊, 嚴(yán)繼恒, 任麗艷, 滕學(xué)志, 董蘭飛, 袁仲雪, 陳海軍 申請人:軟控股份有限公司