基于反饋機制的rfid防碰撞算法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于反饋機制的RFID防碰撞算法。該算法步驟包括1）將標簽隨機分成16組，讀寫器對組號為0的標簽進行識別，其余組號大于0的標簽均將組號減一，再開始下一輪對新0組標簽的識別。2）在組內采用分維識別算法。將標簽ID每四位分成一維，查詢標簽某一維的數據時根據1的個數及位置關系確定計數器的值，通過檢測碰撞情況和計數器的值獲取標簽前綴，根據標簽前綴識別相應的標簽。3）將16組標簽的已識別信息進行反饋，對漏讀標簽重新進行分組，然后在組內采用基于已識別標簽ID信息反饋的隨機算法。本發(fā)明加快了標簽產生碰撞時的處理速度，減少了識別時間，將已識別的標簽信息進行反饋，提高了標簽的識別率。
【專利說明】基于反饋機制的RFID防碰撞算法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于RFID (射頻識別)【技術領域】。涉及一種捕獲效應下基于反饋機制的RFID防碰撞算法。
【背景技術】
[0002]無線射頻識別技術(RFID)是一種自動識別技術，廣泛應用于物流、軍事、交通、醫(yī)藥等領域。一個基本的RFID系統(tǒng)主要包括閱讀器、標簽和天線。每個標簽中都有唯一標識的ID號，標簽與閱讀器之間通過射頻信號進行通信。同一個RFID系統(tǒng)中所有標簽工作在同一頻道，當讀寫器作用范圍內存在多個標簽時，并在同一時刻可能有多個標簽同時與閱讀器進行通信，此時標簽之間就會產生碰撞，閱讀器因不能同時接收所有信息而造成數據丟失，即產生了標簽之間的碰撞。
[0003]現(xiàn)有的標簽防碰撞算法中主要有兩類:基于ALOHA的隨機算法和基于樹的確定性算法。當讀寫器的作用范圍內多個標簽應答時，離讀寫器較近的標簽可能因為其信號較強而覆蓋其他標簽的信號，由此產生了捕獲效應?；贏LOHA的隨機算法通過隨機選擇時隙向讀寫器發(fā)送數據，相對來說不能保證整個系統(tǒng)的可靠性，信道的利用率也比較低。基于樹的算法通過將沖突節(jié)點分成O和I左右兩個子集，有序地解決了標簽中的沖突問題，但是在識別階段的初期會產生大量的碰撞，而且對捕獲效應的處理比較差。在實際中由于存在捕獲效應和信道干擾等造成標簽漏讀的現(xiàn)象，現(xiàn)有的這兩種算法中顯然是不能做到對全部標簽的識別。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的主要目的是提供一種捕獲效應下基于反饋機制的RFID防碰撞算法，用以克服傳統(tǒng)防碰撞法可靠性差、信道利用率低，由于大量碰撞，標簽與讀寫器之間的距離不同等造成捕獲效應處理差、不能做到對全部標簽識別等問題。
[0005]本發(fā)明的方案是通過這樣實現(xiàn)的:一種基于反饋機制的RFID防碰撞算法，該算法約定標簽對象包括隨機數產生器TC、計數器Ge、標簽組號存儲器TG，讀寫器對象包括當前查詢維數RN，組數GN，該算法步驟還包括:
步驟I)標簽分組:讀寫器發(fā)送Req(GN)命令，初始時GN=15，標簽利用標簽內的隨機數產生器TC生成O — GN之間的隨機數，然后將所生成的隨機數保存在標簽組號存儲器TG中，TG的值便是標簽所在的組號，標簽隨機分成GN+1組，即16組，讀寫器對組號為“O”的標簽進行識別，完成對“O”組的識別后，其余組號大于“O”的標簽均將組號減一，再開始下一輪對新“O”組標簽的識別。
[0006]步驟2)標簽組內分維識別:首先讀寫器初始化當前查詢維數RN，發(fā)送查詢命令Req (X，RN)，依據標簽前綴與計數器GC的對應關系對GC賦值，然后讀寫器接收數據GC值，發(fā)送查詢命令Request (X，RN, gc)，最后讀寫器檢測碰撞情況，依據數據碰撞與標簽前綴的判斷關系獲取命令參數，判斷堆棧。[0007]步驟3)標簽反饋識別:首先讀寫器求出[M/V]，令GN=[M/V] — I并反饋給標簽，然后標簽產生O-GN之間的隨機數作為標簽組號，存于標簽組號存儲器TG中，選擇組號為O的標簽響應，最后檢測碰撞情況，算法結束。
[0008]作為本發(fā)明的進一步解釋說明，所述的標簽其ID號由非“O”即“I”的二進制位組成，每個標簽將其ID從左至右每四個二進制位分為一維。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟2)標簽組內分維識別其識別過程步驟包括: 步驟2-1，讀寫器初始化當前查詢維數RN=1，查詢前綴X=null，當X為null時，組號為
O的標簽均相應。
[0010]步驟2-2，發(fā)送查詢命令Req(X，RN)，將RN，X告知標簽，標簽檢測其RN中“I”的個數及位置關系，依據標簽前綴與計數器GC的對應關系對GC賦值，并向讀寫器反饋表示GC值的信息序列。
[0011]步驟2-3，讀寫器接收數據GC值，將獲知的GC值、X、RN入棧，并獲取棧頂元素。
[0012]步驟2-4,發(fā)送查詢命令Request (X, RN, gc)要求前綴與X匹配且GC=gc的標簽返回其第RN維及其以后的數據。
[0013]步驟2-5，讀寫器檢測碰撞情況，若產生碰撞且RN不是最后一維，則根據查詢維中的數據碰撞與標簽如綴的判斷關系，獲取當如存在的標簽如綴并將如綴，當如的GC值和查詢維數RN=RN+1入棧，獲取棧頂元素，返回步驟2-2 ;若無碰撞或RN為最后一維，則直接識別標簽并將其屏蔽后轉到步驟2-6。
[0014]步驟2-6，判斷堆棧，若堆棧為空，則轉至步驟2-7 ;若不為空，則采用后退策略，從堆棧中獲取棧頂元素，返回步驟2-4。
[0015]步驟2-7，若堆棧為空，其余組號大于“O”的標簽均將組號減一，由于漏讀的組號為“O”的標簽保持組號“O”不變，再對新的“O”組標簽進行識別，返回步驟2-1 ;若所有標簽組號為“O”且堆棧為空，則結束步驟2)。
[0016]作為本發(fā)明的進一步解釋說明，所述步驟3)標簽反饋識別其識別過程步驟包括: 步驟3-1，讀寫器用已識別的16組標簽信息進行反饋，求出16組中的已識別標簽的最
大數M和平均數V，求出[M/V]，令GN= [M/V] -1，發(fā)送命令Req (GN)。
[0017]步驟3-2，標簽產生0-[GN]之間的隨機數作為標簽組號，存于標簽組號存儲器TG中，讀寫器選擇組號為“O”的標簽響應。
[0018]步驟3-3，組號為“O”的標簽產生隨機數，選擇隨機數為“O”的標簽響應。
[0019]步驟3-4，檢測碰撞情況，若產生碰撞，則隨機數非“O”的標簽將其隨機數加一，隨機數為“O”的標簽重新產生隨機數，返回步驟3-4，重新檢測碰撞情況；若只有一個標簽響應，則識別標簽并將其屏蔽后向其他標簽反饋其ID，轉至步驟3-5 ;若無標簽響應，則讀寫器要求未識別的標簽返回其隨機數，檢測接收的數據，若有標簽響應則轉至步驟3-5 ;若無標簽返回其隨機數，則轉至步驟3-6。
[0020]步驟3-5，隨機數非“O”的標簽將隨機數減一，返回步驟3-4。
[0021]步驟3-6，所有標簽組號為“0”，則結束整個識別過程；否則組號非“O”的標簽將組號減一，再選擇組號為“O”的標簽響應返回步驟3-3。
[0022]作為本發(fā)明的進一步限定，所述步驟2)中的標簽前綴與計數器GC的對應關系為GC=I 時，標簽前綴為 0001 0010 0100 1000 ;GC=2 時，標簽前綴為 1010 1001 1100 ；GC=3時,標簽前綴為Olll 1011 1110 1101 ;GC=4時，標簽前綴為0000 1111 ;GC=5時，標簽前綴為 0011 0110 0101。
[0023]作為本發(fā)明的進一步限定，所述步驟2)中的數據碰撞與標簽前綴的判斷關系為: 在GC=I中只有一個二進制位為1，若某一位發(fā)生碰撞，則分別將該碰撞位置1，其余位
置O,依次獲得當前查詢維中存在的標簽前綴。
[0024]在GC=3中只有一個二進制位為O,若某一位發(fā)生碰撞,貝U分別將該碰撞位置O,其余位置1，依次獲得當前查詢維中存在的標簽前綴。
[0025]在GC=4中只有當前查詢維中前綴是0000或1111的標簽，若發(fā)生碰撞，即說明同時存在0000和1111。
[0026]在GC=2中I的個數為2,但最左位均為I,若某一位發(fā)生碰撞,貝U分別把相應的碰撞位置1，其余位置0，依次獲得當前查詢維中存在的標簽前綴。
[0027]在GC=5中I的個數為2,但最左位為O,若某一位發(fā)生碰撞,則分別把相應的碰撞位置0，其余位置1，依次獲得當前查詢維中存在的標簽前綴。
[0028]本發(fā)明具備良好效果和實質性進步:減少了識別初期產生的過多碰撞，通過將標簽進行分維識別，加快了標簽產生碰撞時的處理速度，在相同條件下，標簽產生碰撞時的處理速度平均提高大約25%，識別時間平均減少大約28%，大大減少了識別時間；同時考慮了捕獲效應和信道干擾等而產生的標簽漏讀問題，將已識別的標簽信息進行反饋，識別率平均提聞到99%以上，大大提聞了標簽的識別率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1.本發(fā)明標簽分組和標簽組內分維識別步驟算法流程圖。
[0030]圖2.本發(fā)明標簽反饋識別步驟算法流程圖。
【具體實施方式】
[0031]以下結合實施例和附圖描述本發(fā)明，這些描述并不是對本
【發(fā)明內容】
作進一步的限定。實施例中算法約定標簽對象包括隨機數產生器TC、計數器Ge、標簽組號存儲器TG，讀寫器對象包括當前查詢維數RN，組數GN。
[0032]實施例1
(I)步驟I)標簽分組:為減少識別階段初期因標簽數量過多而產生大量的碰撞，首先將標簽進行隨機分組。本發(fā)明中，讀寫器發(fā)送命令Req (GN)，GN=15，標簽利用標簽內的隨機數產生器TC生成O — 15之間的隨機數，然后將所生成的隨機數保存在標簽組號存儲器TG中，TG的值便是標簽所在的組號。讀寫器選擇組號為O的標簽進行識別。
[0033](2)步驟2)標簽組內分維識別:在組內采用分維識別算法。其具體流程如圖1所示，算法分為以下幾步:
I)標簽ID由非O即I的二進制位組成,唯一標識一個標簽,左邊為高位。首先標簽將其ID從高位到低位每四個二進制位分成一維，由此可將標簽分成若干維，如1，2，3維。例如標簽ID為0100110001111110，則可以分為四維，其中第1、2、3、4維分別是0100 UlOO、0111、 1110 。
[0034]2)讀寫器初始化當前查詢維數RN=1，查詢前綴X=null，當X=null時，組號為O的所有標簽均響應。
[0035]3)發(fā)送查詢命令Req (X，RN)，將X，RN告知標簽；讀寫器根據第RN維中I的個數及位置關系，依據查詢維中的標簽前綴與計數器GC的對應關系(如表1)對GC賦值，并向讀寫器反饋表示GC值的信息序列。
[0036]①查詢維中的標簽前綴與GC的關系如下:如當前查詢標簽的第RN維數據，標簽第RN維中I的個數分別為I和3，則相應的GC分別為I和3 ;1的個數為O或4，則GC=4 ；1的個數為2且最高位為1，則GC=2，；1的個數為2且最高位為0，則GC=5。
[0037]②標簽向讀寫器發(fā)送GC值的規(guī)則如下:標簽將GC值用長度為5的二進制表示，用I的位置表示GC的值。如標簽的GC=4，則標簽發(fā)送的數據為01000。
[0038]表1.查詢維中的標簽前綴與計數器GC的對應關系
【權利要求】
1.一種基于反饋機制的RFID防碰撞算法，該算法約定標簽對象包括隨機數產生器TC、計數器GC、標簽組號存儲器TG，讀寫器對象包括當前查詢維數RN，組數GN，其特征在于，該算法步驟還包括: 步驟I)標簽分組:讀寫器發(fā)送命令Req(GN)，初始化組數GN，標簽利用標簽內的隨機數產生器TC生成O — GN之間的隨機數，然后將所生成的隨機數保存在標簽組號存儲器TG中，TG的值便是標簽所在的組號，標簽隨機分成GN+1組，讀寫器對組號為“O”的標簽進行識別，完成對“O”組的識別后，其余組號大于“O”的標簽均將組號減一，再開始下一輪對新“O”組標簽的識別； 步驟2)標簽組內分維識別:首先讀寫器初始化當前查詢維數RN，發(fā)送查詢命令Req (X，RN)，依據標簽前綴與計數器GC的對應關系對GC賦值，然后讀寫器接收數據GC值，發(fā)送查詢命令Request (X，RN, gc)，最后讀寫器檢測碰撞情況，依據數據碰撞與標簽前綴的判斷關系獲取命令參數，判斷堆棧； 步驟3)標簽反饋識別:首先讀寫器求出[Μ/V]并反饋給標簽，令GN= [M/V]-1，然后標簽產生O-GN之間的隨機數作為標簽組號，存于標簽組號存儲器TG中，選擇組號為“O”的標簽進行響應，最后檢測碰撞情況，算法結束。
2.根據權利要求1所述的基于反饋機制的RFID防碰撞算法，其特征在于，所述的標簽其ID號由非“O”即“I”的二進制位組成，每個標簽將其ID號從左至右每四個二進制位分為一維。
3.根據權利要求1所述的基于反饋機制的RFID防碰撞算法，其特征在于，所述步驟2)中的標簽前綴與計數器GC的對應關系為GC=I時，標簽前綴為0001 0010 0100 1000 ；GC=2時,標簽前綴為1010 1001 1100 ;GC=3時，標簽前綴為0111 1011 1110 1101;GC=4時，標簽前綴為0000 1111 ;GC=5時，標簽前綴為0011 0110 0101。
4.根據權利要求1所述的基于反饋機制的RFID防碰撞算法，其特征在于，所述步驟2)中的數據碰撞與標簽前綴的判斷關系為:在GC=I中只有一個二進制位為“1”，若某一位發(fā)生碰撞，則分別將該碰撞位置“ I ”，其余位置“0”，依次獲得當前查詢維中存在的標簽前綴； 在GC=3中只有一個二進制位為“0”，若某一位發(fā)生碰撞，則分別將該碰撞位置“0”，其余位置“ I ”，依次獲得當前查詢維中存在的標簽前綴； 在GC=4中只有當前查詢維中前綴是0000或1111的標簽，若發(fā)生碰撞，即說明同時存在 0000 和 1111 ； 在GC=2中I的個數為2,但最左位均為“I”,若某一位發(fā)生碰撞,則分別把相應的碰撞位置“ I ”，其余位置“0”，依次獲得當前查詢維中存在的標簽前綴； 在GC=5中I的個數為2,但最左位為“O”,若某一位發(fā)生碰撞,則分別把相應的碰撞位置“0”，其余位置“ I ”，依次獲得當前查詢維中存在的標簽前綴。
【文檔編號】G06K7/00GK103679092SQ201310375292
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月26日 優(yōu)先權日:2013年8月26日
【發(fā)明者】鄭嘉利, 韋冬雪 申請人:廣西南寧市東森動力信息科技有限公司