專利名稱：：用于rfid系統(tǒng)的標(biāo)簽識別防碰撞方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種RFID系統(tǒng)的搜索防碰撞方法，具體涉及一種用于RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽識別防碰撞方法。技術(shù)背景無線射頻識別系統(tǒng)(RFID)是從上世紀(jì)80年代走向成熟的一項(xiàng)自動識別技術(shù)，近年來發(fā)展十分迅速。射頻識別技術(shù)可以用來識別和跟蹤幾乎所有物理對象，并由此可以構(gòu)建一個容納和連結(jié)世界上所有物品的廣泛的智能網(wǎng)絡(luò)。RFID是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦合)的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對被特定物體的自動識別。目前RFID技術(shù)還沒有形成一個統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)。RFID的標(biāo)準(zhǔn)化包括標(biāo)識編碼規(guī)范、操作協(xié)議及應(yīng)用系統(tǒng)接口規(guī)范等多個部分的標(biāo)準(zhǔn)化。當(dāng)前主要的RFID相關(guān)規(guī)范有歐美的EPC(ElectronicProductCode)規(guī)范、日本的UID(UbiquitousID)規(guī)范和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO基于物品管理的射頻識別標(biāo)準(zhǔn)IS018000系列規(guī)范。其中，歐美的EPC標(biāo)準(zhǔn)和ISO18000標(biāo)準(zhǔn)，由于應(yīng)用較廣泛，成為當(dāng)前主流的RFID標(biāo)準(zhǔn)。RFID系統(tǒng)一般由閱讀器和標(biāo)簽兩個部分組成，閱讀器具有同時讀取多個標(biāo)簽的功能。在多個標(biāo)簽對一個閱讀器的RFID系統(tǒng)中，多個標(biāo)簽經(jīng)常會同時向閱讀器傳輸數(shù)據(jù)，這就要求RFID系統(tǒng)建立一種仲裁機(jī)制來避免數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞?？紤]到標(biāo)簽本身尺寸、能耗的限制等，防碰撞機(jī)制在保障功能的同時還要求簡單易行。對RFID沖撞問題的解決一般有4種方式空分多路法、時分多路法、碼分多路法、頻分多路法。其中，時分多路方式由于應(yīng)用簡單，容易實(shí)現(xiàn)大量標(biāo)簽的讀寫，所以被多數(shù)防沖撞方法采用?，F(xiàn)有防沖撞方法主要包括ALOHA方法和二進(jìn)制樹搜索方法兩種。其中，ALOHA方法隨機(jī)性大，當(dāng)大量標(biāo)簽并存時，幀碰撞嚴(yán)重，引起性能急劇惡化，不適宜大規(guī)模標(biāo)簽讀取。所以主要采用二進(jìn)制搜索方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽識別防碰撞方法。該方法提出了一種新的查詢循環(huán)，有效的減少查詢次數(shù)和傳輸比特總數(shù)，并較大程度的降低了能耗和提高識別效率。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)用于RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽識別防碰撞方法，其包括如下步驟-(1)閱讀器初始化系統(tǒng)，所有標(biāo)簽都處于活動狀態(tài)，所述標(biāo)簽的識別碼ID為qL小..wqo，其中，qw,…，q!,qo的每位取0或者1，L為ID長度;(2)閱讀器發(fā)出標(biāo)簽識別請求，所有標(biāo)簽返回整個識別碼，閱讀器接收返回?cái)?shù)據(jù)，記錄其中碰撞位的位置和保存沒有發(fā)生碰撞的位數(shù)據(jù)；(3)閱讀器預(yù)先確定請求碰撞位長度/，執(zhí)行査詢循環(huán)II，獲取請求前綴;查詢循環(huán)II:結(jié)合步驟(2)中的碰撞位的位置信息，閱讀器向標(biāo)簽發(fā)送請求的碰撞位位置Req[qL.卜..q,qo]，若第i位是所要請求的碰撞位位置，則qi=l，否則化=0，其中0《i《L-l;閱讀器請求的碰撞位長度為/,由此得到標(biāo)簽返回的二進(jìn)制數(shù)的長度N=2'，標(biāo)簽返回二進(jìn)制碼[qw...q,qo]，其中，標(biāo)簽根據(jù)閱讀器發(fā)送的請求碰撞位位置，從自身識別碼ID中獲取相應(yīng)位置上的/位二進(jìn)制數(shù)，并轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)j，則取qrl，而其余N—1位均為0，其中0《j《N-l;假設(shè)閱讀器要獲取碰撞位長度為/的請求前綴91^...化+1化(0《^1-1)，就需要知道/個碰撞位有哪些值。執(zhí)行査詢循環(huán)II，接收返回?cái)?shù)據(jù)qN小..qtqo:若qj(0《j《N-l)發(fā)生碰撞，將j轉(zhuǎn)化為/位二進(jìn)制碼，結(jié)合步驟(2)中沒有發(fā)生碰撞的位數(shù)據(jù)信息，可獲取請求前綴，并壓入堆棧中；(4)閱讀器從堆棧中彈出一個請求前綴qw...qwqi((Ki化-l)，并執(zhí)行查詢循環(huán)I:請求前綴R叫(qw…qi+,qi)，閱讀器發(fā)出帶有前綴qw…qwqi(0S《L-1)的請求，標(biāo)簽檢查自身ID的前L-i位是否與閱讀器發(fā)出的前綴相同，若是，則返回識別碼的剩余位qi.L..q,qo，若不是，則不回應(yīng)；如果沒有發(fā)生碰撞，則可以識別一個標(biāo)簽；如果發(fā)生碰撞且碰撞位中的最高位為k(0Sk<i)，則將qL-i…qw0和qL-i…qwl壓入堆棧中。(5)當(dāng)堆棧不為空時，執(zhí)行步驟(4);當(dāng)堆棧為空時，識別完所有標(biāo)簽。上述方法中，步驟(3)中的請求碰撞位長度/為預(yù)先設(shè)定的長度或者根據(jù)估算標(biāo)簽的個數(shù)，選擇識別性能最高的請求碰撞位長度。上述方法中，是從識別碼ID的最高位開始執(zhí)行的，但是也可以從最低位開始執(zhí)行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)系統(tǒng)識別效率高本發(fā)明提出了一種新的查詢循環(huán)，獲取標(biāo)簽前綴，大大減少了査詢次數(shù)，提高了系統(tǒng)識別效率，可快速的識別標(biāo)簽。(2)降低能耗、實(shí)行難度低本發(fā)明大量的減少了查詢次數(shù)和傳輸比特?cái)?shù)，降低能耗，節(jié)省識別時間。兩種査詢循環(huán)都比較簡單，實(shí)行難度低。總體來說，本發(fā)明充分發(fā)揮了二進(jìn)制樹搜索方法的優(yōu)點(diǎn)，并利用提出的查詢循環(huán)大量的減少查詢次數(shù)和傳輸比特總數(shù)；結(jié)構(gòu)簡單易行，速度快，能耗低，非常適合在RFID系統(tǒng)中應(yīng)用。圖1是本發(fā)明用于RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽識別防碰撞方法的流程圖。圖2是本發(fā)明用于RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽識別防碰撞方法識別五個標(biāo)簽例子的方框圖。圖3是本發(fā)明用于RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽識別防碰撞方法識別五個標(biāo)簽例子中閱讀器與標(biāo)簽通信圖。圖4是本發(fā)明用于RPID系統(tǒng)的標(biāo)簽識別防碰撞方法的系統(tǒng)性能圖。其中，橫坐標(biāo)為標(biāo)簽數(shù)，縱坐標(biāo)為平均識別一個標(biāo)簽所需要的查詢次數(shù)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。RFID系統(tǒng)一般由閱讀器和標(biāo)簽兩個部分組成，閱讀器具有同時讀取多個標(biāo)簽的功能。在RFID系統(tǒng)工作時，經(jīng)常有一個以上的標(biāo)簽處于閱讀器的作用范圍內(nèi)。這些標(biāo)簽的數(shù)據(jù)同時傳送到閱讀器時出現(xiàn)沖突即數(shù)據(jù)碰撞，致閱讀器的接收器不能讀出數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用時分多路法，按二進(jìn)制樹搜索仲裁方式，使閱讀器有效的識別多個標(biāo)簽。在RFID系統(tǒng)中，標(biāo)簽ID是指標(biāo)簽自己唯一的識別碼。ID長度依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的不同而不同(設(shè)為L)，貝lj標(biāo)簽ID可設(shè)為qL-i...qiqo，其中，qL-i，…,qi，qo的每位取0或者取1。Req為Request(請求)的縮寫。在RFID系統(tǒng)中，本發(fā)明包括兩種査詢循環(huán)査詢循環(huán)I:請求Req(qw...qwqi)，閱讀器發(fā)出帶有前綴qw...qwqi(0SKL-l)的請求，標(biāo)簽檢察自身ID的前L-i位是否與閱讀器發(fā)出的前綴相同，若是則返回ID的剩余位qw...cnq()，若不是則不作回應(yīng)。査詢循環(huán)II:請求R叫[qw…q命]，閱讀器向標(biāo)簽發(fā)送請求的碰撞位位置，若第i(0《i《L-l)位是所要請求的碰撞位位置，qi=l，否則qi-O。假定閱讀器請求的碰撞位長度為/，由此得到標(biāo)簽返回的二進(jìn)制數(shù)的長度N=2'，標(biāo)簽返回[qN小..q命]。其中，標(biāo)簽根據(jù)閱讀器發(fā)送的請求碰撞位位置，從自身ID中獲取相應(yīng)位置上的/位二進(jìn)制數(shù)，并轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)j(0《j《N-l)，則取qrl，而其余N—1位均為0。假設(shè)閱讀器要獲取碰撞位長度為/的請求前綴qL.卜.qwqi(0《i《L-l)，就需要知道/個碰撞位有哪些值。執(zhí)行查詢循環(huán)n，接收返回?cái)?shù)據(jù)qN小..q,qo:若qj(O《j《N-l)發(fā)生碰撞，將j轉(zhuǎn)化為/位二進(jìn)制碼，可獲取請求前綴。如圖l所示，本發(fā)明適用于RFID系統(tǒng)的多標(biāo)簽二進(jìn)制搜索防碰撞方法，包括步驟(1)閱讀器初始化系統(tǒng)，所有標(biāo)簽都處于活動狀態(tài)(步驟OO);(2)閱讀器發(fā)出請求Req(null)，所有標(biāo)簽返回整個ID(步驟10);(3)閱讀器預(yù)先確定請求碰撞位長度/，執(zhí)行査詢循環(huán)II，獲取請求前綴并壓入堆棧P中(步驟ll);(4)閱讀器從堆棧P中彈出一個請求前綴qiM...qi+1qi(0S《L-1，L為ID長度)，并執(zhí)行査詢循環(huán)I(步驟12):如果沒有發(fā)生碰撞，則可以識別一個標(biāo)簽(步驟14)。如果發(fā)生碰撞且碰撞位中的最高位為k，則將qL小..qwO和qw…qkwl壓入堆棧P中(步驟13、15)。(5)當(dāng)P不為空時，執(zhí)行步驟(4)(步驟16、17);當(dāng)P為空時，本方法識別完所有標(biāo)簽，方法執(zhí)行結(jié)束(步驟20)。根據(jù)分析和實(shí)際的結(jié)果，表1中給出了本發(fā)明方法對應(yīng)于標(biāo)簽數(shù)的最優(yōu)請求碰撞位長度。一般的，系統(tǒng)初始時，請求碰撞位長度可選定某一長度，如9或10。系統(tǒng)也可以估算標(biāo)簽數(shù)，根據(jù)表1對應(yīng)的最優(yōu)請求碰撞位長度，更快的識別標(biāo)簽。下面，將參照一個具體實(shí)例并結(jié)合圖2、圖3來更詳盡的說明本發(fā)明的執(zhí)行步驟。本實(shí)例中，RFID系統(tǒng)包含一個閱讀器和五個標(biāo)簽。五個標(biāo)簽ID分別為'ooiiioio，、'oiooioir、'iooooioi，、qooiioor和'iooiiioo，。其中，'x'代表相應(yīng)位發(fā)生碰撞。1、閱讀器發(fā)出請求Req(null)，所有標(biāo)簽返回整個ID，閱讀器收到'XXXXXXXX'，產(chǎn)生碰撞。2、由于標(biāo)簽數(shù)為5，ID長度為8，閱讀器確定請求碰撞位長度/二3。執(zhí)行査詢循環(huán)II，發(fā)送Req[l1100000];標(biāo)簽'00111010'返回?cái)?shù)據(jù)'00000010'，標(biāo)簽'oiooioir返回?cái)?shù)據(jù)'oooooioo'，其余標(biāo)簽返回'oooioooo'。閱讀器收到'oooxoxxo，，可獲取三個請求前綴'oor，'oio'，'ioo'，壓入堆棧p中。3、閱讀器從堆棧P中彈出請求前綴'00r，發(fā)送請求Req(001)，收到數(shù)據(jù)'11010，，識別00111010，。4、閱讀器從堆棧P中彈出請求前綴'010'，發(fā)送請求Req(010)，收到數(shù)據(jù)'oioir，識別'oiooioir。5、閱讀器從堆棧P中彈出請求前綴'100'，發(fā)送請求Req(100)，收到數(shù)據(jù)'XXX0X'，產(chǎn)生碰撞。閱讀器分別將'1000'和'1001，壓入堆棧P中。6、閱讀器從堆棧P中彈出請求前綴'1000'，發(fā)送請求Req(1000)，收到數(shù)據(jù)'oior，識別'iooooior。7、閱讀器從堆棧P中彈出請求前綴'1001'，發(fā)送請求Req(1001)，收到數(shù)據(jù)'ixox，，產(chǎn)生碰撞。閱讀器分別將'iooiio，和qooiir壓入堆棧p中。8、閱讀器從堆棧P中彈出請求前綴'100110'，發(fā)送請求Req(100110)，收到數(shù)據(jù)'or，識別'iooiioor。9、閱讀器從堆桟P中彈出請求前綴'100111'，發(fā)送請求Req(lOOlll)，收到數(shù)據(jù)'00'，識別'10011100'。本實(shí)例中，閱讀器只需要9次查詢，就可識別全部五個標(biāo)簽，隨著標(biāo)簽格式增加，這種方法優(yōu)勢越明顯。本發(fā)明由于利用了新的査詢循環(huán)，簡化了電路，減少了閱讀器的査詢次數(shù)和傳輸比特?cái)?shù)，較大程度的降低了能耗。如圖4，本發(fā)明平均識別一個標(biāo)簽所需要的查詢次數(shù)約為1.15，系統(tǒng)識別效率最高可達(dá)87.0%。本技術(shù)方案簡單易行，非常適合在RFID系統(tǒng)中應(yīng)用。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、用于RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽識別防碰撞方法，其特征在于包括如下步驟(1)閱讀器初始化系統(tǒng)，所有標(biāo)簽都處于活動狀態(tài)，所述標(biāo)簽的識別碼ID為qL-1...q1q0，其中，qL-1，...，q1，q0的每位取0或者1，L為ID長度；(2)閱讀器發(fā)出標(biāo)簽識別請求，所有標(biāo)簽返回整個識別碼，閱讀器接收返回?cái)?shù)據(jù)，記錄其中碰撞位的位置和保存沒有發(fā)生碰撞的位數(shù)據(jù)；(3)閱讀器預(yù)先確定請求碰撞位長度l，執(zhí)行查詢循環(huán)II，獲取請求前綴；查詢循環(huán)II結(jié)合步驟(2)中的碰撞位的位置信息，閱讀器向標(biāo)簽發(fā)送請求的碰撞位位置Req[qL-1...q1q0]，若第i位是所要請求的碰撞位位置，則qi＝1，否則qi＝0，其中0≤i≤L-1；閱讀器請求的碰撞位長度為l，由此得到標(biāo)簽返回的二進(jìn)制數(shù)的長度N＝2l，標(biāo)簽返回二進(jìn)制碼qN-1...q1q0，其中，標(biāo)簽根據(jù)閱讀器發(fā)送的請求碰撞位位置，從自身識別碼ID中獲取相應(yīng)位置上的l位二進(jìn)制數(shù)，并轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)j，則取qj＝1，而其余N-1位均為0，其中0≤j≤N-1；當(dāng)閱讀器要獲取碰撞位長度為l的請求前綴qL-1...qi+1qi，就需要知道l個碰撞位的值；執(zhí)行查詢循環(huán)II，接收返回?cái)?shù)據(jù)qN-1...q1q0若qj發(fā)生碰撞，將j轉(zhuǎn)化為l位二進(jìn)制碼，結(jié)合步驟(2)中沒有發(fā)生碰撞的位數(shù)據(jù)信息，可獲取請求前綴，并壓入堆棧中；(4)閱讀器從堆棧中彈出一個請求前綴qL-1...qi+1qi，并執(zhí)行查詢循環(huán)I請求前綴Req(qL-1...qi+1qi)，閱讀器發(fā)出帶有前綴qL-1...qi+1qi的請求，標(biāo)簽檢查自身ID的前L-i位是否與閱讀器發(fā)出的前綴相同，若是，則返回識別碼的剩余位qi-1...q1q0，若不是，則不回應(yīng)；如果沒有發(fā)生碰撞，則可以識別一個標(biāo)簽；如果發(fā)生碰撞且碰撞位中的最高位為k，則將qL-1...qk+10和qL-1...qk+11壓入堆棧中，0≤k＜i，0≤i≤L-1；(5)當(dāng)堆棧不為空時，執(zhí)行步驟(4)，當(dāng)堆棧為空時，識別完所有標(biāo)簽。2、根據(jù)權(quán)利1所述的方法，其特征在于步驟(3)中的請求碰撞位長度/為預(yù)先設(shè)定的長度或者根據(jù)估算標(biāo)簽的個數(shù)，選擇識別性能最高的請求碰撞位長度。3、根據(jù)權(quán)利1所述的方法，其特征在于該方法從標(biāo)簽識別碼ID的最高位開始執(zhí)行或從最低位開始執(zhí)行。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽識別防碰撞方法。該方法提出了一種新的查詢循環(huán)——查詢循環(huán)II來獲取請求前綴，大量地減少總查詢次數(shù)和總傳輸比特?cái)?shù)。首先，通過查詢循環(huán)II來獲取請求前綴，并壓入堆棧中；其次，從堆棧中彈出一個請求前綴，執(zhí)行查詢循環(huán)I，若沒有產(chǎn)生碰撞，則識別一個標(biāo)簽，若產(chǎn)生碰撞，則獲取另外兩個請求前綴，壓入堆棧中。隨后，再從堆棧中彈出另外一個請求前綴，執(zhí)行查詢循環(huán)I，如此反復(fù)執(zhí)行，直至堆棧為空，識別完所有標(biāo)簽。本發(fā)明簡單易行，降低能耗，系統(tǒng)識別效率最高可達(dá)87.0％，非常適合在RFID系統(tǒng)中應(yīng)用。文檔編號G06K7/00GK101324916SQ20081002951公開日2008年12月17日申請日期2008年7月16日優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日發(fā)明者胡斌杰,許武忠申請人:華南理工大學(xué)